620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Simulation of thermal behavior during friction stir welding process for predicting residual stresses
(2014)
In diesem Paper wird das abbildende Millimeterwellen-Radarsystem SAMMI® (Stand Alone MilliMeter wave Imager) des Fraunhofer-Institutes für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR vorgestellt. SAMMI ist ein CW System welches bei einer Messfrequenz von 78 GHz die Proben in Transmission vermisst. Durch ein Endlosband wird ein kontinuierlicher Materialstrom sichergestellt, wobei ein DIN A4 Blatt innerhalb von 20 s durchleuchtet wird. SAMMI besitzt die Größe eines durchschnittlichen Laserdruckers wodurch es leicht zu transportieren und in wenigen Minuten einsatzbereit ist. Die mittels SAMMI erfassten Messdaten, können bereits während der Datenerfassung mit verschiedenen bereits vorinstallierten Verfahren aufbereitet und analysiert werden. Zu den integrierten Algorithmen in SAMMI® gehören unter anderen Verfahren zum 2D-Phase Unwrapping-, Cluster- und Rekonstruktions-Algorithmen zur Berechnung der Materialparameter. Die offene Softwareschnittstelle erlaubt auch die Implementierung eigener Verfahren auf der mitgelieferten Computer-Hardware. Mit den integrierten Algorithmen bietet SAMMI® eine Vielzahl an Möglichkeiten um z.B. Verunreinigungen in Materialien zu detektieren oder Schwankungen im Fertigungsprozess frühzeitig zu identifizieren. Desweiteren ist SAMMI® eine optimale Ausbildungsplattform in den Bereichen der industriellen Bildverarbeitung mittels Hochfrequenzsensoren. Insbesondere können Verfahren für unterschiedliche Anwendungen getestet bzw. für Anwendungen weiterentwickelt werden. Es werden konkrete Beispiele aus dem Bereich der Qualitätssicherung erläutert und Möglichkeiten des Gerätes und der Millimeterwellen-Technologie für die zerstörungsfreie Prüfung in Detail beschrieben.
Die Norm EN ISO 13849-1 stellt explizite Anforderungen an sicherheitsgerichtete SPS-Software. Wie lassen sich diese im Maschinenbau praxisgerecht umsetzen? Mit dieser Frage hat sich ein von der DGUV gefördertes und an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführtes Projekt beschäftigt. Der Beitrag skizziert die Vorgehensweise zur möglichen Umsetzung der normativen Anforderungen. Diese Vorgehensweise ist unabhängig von der verwendeten Sicherheits-SPS und daher allgemein anwendbar. Es wird auf insgesamt 10 dokumentierte Beispiele und einen ausführlichen Forschungsbericht verwiesen, die downloadbar sind.
Werkstattgeflüster
(2014)
Seit der Saison 2014 veröffentlichen wir alle 4 Monate unseren Newsletter "Werkstattgeflüster", der unseren Unterstützern, Förderern und Freunden gleichermaßen einen Einblick in unser Projekt geben soll. Über die Saison verteilt möchten wir so verstärkt über die Events und unsere Zusammenarbeit mit unseren Sponsoren berichten und unseren Mitgliedern die Chance geben, Ihre Arbeit im Team vorzustellen.
Low power dissipation is a current topic in digital design, and therefore, it should be covered in a state-of-the-art electrical engineering curriculum. This paper describes how low-power design can be addressed within a digital design course. Doing so would be beneficial for both topics because low-power design is not detached from the systems perspective, and the digital design course would be enriched by references to current challenges and applications. Thus, the presented course should serve as an example of how a course can be developed to also teach students about sustainable engineering.
Automated parameterization of intermolecular pair potentials using global optimization techniques
(2014)
In this work, different global optimization techniques are assessed for the automated development of molecular force fields, as used in molecular dynamics and Monte Carlo simulations. The quest of finding suitable force field parameters is treated as a mathematical minimization problem. Intricate problem characteristics such as extremely costly and even abortive simulations, noisy simulation results, and especially multiple local minima naturally lead to the use of sophisticated global optimization algorithms. Five diverse algorithms (pure random search, recursive random search, CMA-ES, differential evolution, and taboo search) are compared to our own tailor-made solution named CoSMoS. CoSMoS is an automated workflow. It models the parameters’ influence on the simulation observables to detect a globally optimal set of parameters. It is shown how and why this approach is superior to other algorithms. Applied to suitable test functions and simulations for phosgene, CoSMoS effectively reduces the number of required simulations and real time for the optimization task.
Automatisierungstechnik
(2014)
Die Automatisierungstechnik wird aus praktischer Sicht mit vielen Beispielen und zahlreichen Bildern veranschaulicht. Studenten ingenieurwissenschaftlicher Fachrichtungen sowie Ingenieure und Techniker in der Ausbildung und der beruflichen Praxis können sich auf dem Stand der Technik selbständig einarbeiten.
Abstract Classical ballet requires dancers to exercise significant muscle control and strength both while stationary and when moving. Following the Royal Academy of Dance (RAD) syllabus, 8 male and 27 female dancers (aged 20.2 + 1.9 yr) in a full-time university undergraduate dance training program were asked to stand in first position for 10 seconds and then perform 10 repeats of a demi-plié exercise to a counted rhythm. Accelerometer records from the wrist, sacrum, knee and ankle were compared with the numerical scores from a professional dance instructor. The sacrum mounted sensor detected lateral tilts of the torso in dances with lower scores (Spearman’s rank correlation coefficient r = -0.64, p < 0.005). The 5RMS6 acceleration amplitude of wrist mounted sensor was linearly correlated to the movement scores (Spearman’s rank correlation coefficient r = 0.63, p < 0.005). The application of sacrum and wrist mounted sensors for biofeedback during dance training is a realistic, low cost option.
Hybrid system models exploit the modelling abstraction that fast state transitions take place instantaneously so that they encompass discrete events and the continuous time behaviour for the while of a system mode. If a system is in a certain mode, e.g. two rigid bodies stick together, then residuals of analytical redundancy relations (ARRs) within certain small bounds indicate that the system is healthy. An unobserved mode change, however, invalidates the current model for the dynamic behaviour. As a result, ARR residuals may exceed current thresholds indicating faults in system components that have not happened. The paper shows that ARR residuals derived from a bond graph cannot only serve as fault indicators but may also be used for bond graph model-based system mode identification. ARR residuals are numerically computed in an off-line simulation by coupling a bond graph of the faulty system to a non-faulty system bond graph through residual sinks. In real-time simulation, the faulty system model is to be replaced by measurements from the real system. As parameter values are uncertain, it is important to determine adaptive ARR thresholds that, given uncertain parameters, allow to decide whether the dynamic behaviour in a current system mode is the one of the healthy system so that false alarms or overlooking of true faults can be avoided. The paper shows how incremental bond graphs can be used to determine adaptive mode-dependent ARR thresholds for switched linear time-invariant systems with uncertain parameters in order to support robust fault detection. Bond graph-based hybrid system mode identification as well as the determination of adaptive fault thresholds is illustrated by application to a power electronic system easy to survey. Some simulation results have been analytically validated.
Das AD 2000-Regelwerk ist der dominierende Standard für den Druckbehälterbau in Deutschland. Die bereits in anderen europäischen Ländern verbreitete DIN EN 13445 findet kaum Berücksichtigung. Dies allerdings zu Unrecht, denn ein aktueller Vergleich, der im Rahmen einer Bachelorarbeit durchgeführte wurde, zeigt: Die EN 13445 ist zu einer echten Alternative gereift. Gerade das Hauptargument gegen eine Umstellung, die steigenden Kosten, ist längst überholt.