620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Currently, there are a lot of research activities dealing with gamma titanium aluminide (γ-TiAl) alloys as new materials for low pressure turbine (LPT) blades. Even though the scatter in mechanical properties of such intermetallic alloys is more distinctive as in conventional metallic alloys, stochastic investigations on γ -TiAl alloys are very rare. For this reason, we analyzed the scatter in static and dynamic mechanical properties of the cast alloy Ti-48Al-2Cr-2Nb. It was found that this alloy shows a size effect in strength which is less pronounced than the size effect of brittle materials. A weakest-link approach is enhanced for describing a scalable size effect under multiaxial stress states and implemented in a post processing tool for reliability analysis of real components. The presented approach is a first applicable reliability model for semi-brittle materials. The developed reliability tool was integrated into a multidisciplinary optimization of the geometry of a LPT blade. Some processes of the optimization were distributed in a wide area network, so that specialized tools for each discipline could be employed. The optimization results show that it is possible to increase the aerodynamic efficiency and the structural mechanics reliability at the same time, while ensuring the blade can be manufactured in an investment casting process.
Gleichlaufgelenke als Teil der Antriebswellen (Seitenwellen und Längswellen) sind in allen maßgeblichen Triebstrangkonfigurationen im direkten Leistungsfluss angeordnet. Ihre Hauptfunktion ist die Übertragung einer Antriebsleistung unter Ermöglichung von Abbeugung und Axialverschiebung. Dieser Beitrag soll einen Überblick zu den wesentlichen, auf dem heutigen Markt verbreiteten Bauweisen und ihren jeweiligen Einsatzgebieten geben. Besonders berücksichtigt werden hierbei neue Gelenkkonzepte, die sich aufgrund ihrer besonderen Gestaltung durch deutlich höhere Wirkungsgrade auszeichnen. Der Einfluss auf den Energieverbrauch soll quantifiziert werden, hierzu wird ein neuartiger Berechnungsansatz vorgestellt, der eine einfache Abschätzung des Einflusses von Wirkungsgradverbesserungen auf den Energieverbrauch für verschiedener Antriebskonzepte (ICE / Hybrid / E-Fahrzeuge) erlaubt.
Wireless sensor networks are widely used in a variety of fields including industrial environments. In case of a clustered network the location of cluster head affects the reliability of the network operation. Finding of the optimum location of the cluster head, therefore, is critical for the design of a network. This paper discusses the optimisation approach, based on the brute force algorithm, in the context of topology optimisation of a cluster structure centralised wireless sensor network. Two examples are given to verify the approach that demonstrate the implementation of the brute force algorithm to find an optimum location of the cluster head.
The mechanical properties of plastic components, especially if they are made of semi-crystalline polymers, are considerably influenced by the process conditions. The degree of crystallization influences thermal and mechanical properties. Even more important is the orientation of molecules due to stretching of the polymer melt. Anisotropic material properties are the result of such orientations. Up to now all these effects are not considered within the simulation models of blow molded parts.
Unternehmen im Maschinenbau realisieren Sicherheitsfunktionen immer mehr durch die Anwendungsprogrammierung von sicherheitsgerichteten Steuerungen. Die aktuellen Normen DIN EN ISO 13849 und DIN EN 62061 definieren erstmals auch Anforderungen an die Softwareentwicklung von Sicherheitsfunktionen. Dadurch sollen gefährliche systematische Fehler in der sicherheitsbezogenen Anwendungssoftware für eine Maschine vermieden werden. Wesentliche Anforderung dieser Normen ist, einen strukturierten Entwicklungsprozess einzuhalten: das V-Modell. Auch die weiteren Anforderungen zu fehlervermeidenden und -beherrschenden Maßnahmen bei der Entwicklung sind in den Normen wie üblich sehr allgemein gehalten. Zudem gibt es bislang wenige publizierte Beispiele und Vorschläge für die Umsetzung dieser Anforderungen. Daher ist die Interpretation der Normen bei der Softwareentwicklung im Maschinenbau oft unklar und bereitet Schwierigkeiten in der Umsetzung. Dies war der Anlass für ein von der DGUV gefördertes und an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführtes Projekt (FF-FP0319, Laufzeit 2011 bis 2013). In dem Projekt wurde gemeinsam mit regionalen Maschinenbauunternehmen eine praktisch anwendbare Entwicklungsmethode – die Matrixmethode des IFA – hergeleitet und in einem Forschungsbericht mit vielen Beispielen dokumentiert. Dieser Forschungsbericht bildet den Kern des vorliegenden IFA Reports. Mit der hier dargestellten Matrixmethode des IFA kann Anwendungssoftware von Sicherheitsfunktionen normgerecht spezifiziert, validiert und dokumentiert werden. Darüber hinaus vermittelt der Report weitere Informationen rund um Anwendungsprogrammierung für sicherheitsbezogene Maschinensteuerungen. Der Aufwand für die Anwendungsprogrammierung ist bei Standardsteuerungen typischerweise höher als für zertifizierte Sicherheitssteuerungen. Daher beziehen sich mehrere Kapitel des Reports auf die Anwendung von Standardsteuerungen. Zur effizienten Anwendung der Matrixmethode entwickelt das IFA ein Softwaretool namens SOFTEMA. Die Beispiele des Reports sind zum Download verfügbar und können mit SOFTEMA betrachtet werden.
3D-Printing is an efficient method in the field of additive manufacturing. In order to optimize the properties of manufactured parts it is essential to adapt the curing behavior of the resin systems with respect to the requirements. Thus, effects of resin composition, e.g. due to different additives such as thickener and curing agents, on the curing behavior have to be known. As the resin transfers from a liquid to a solid glass the time dependent ion viscosity was measured using DEA with flat IDEX sensors. This allows for a sensitive measurement of resin changes as the ion viscosity changes two to four decades. The investigated resin systems are based on the monomers styrene and HEMA. To account for the effects of copolymerization in the calculation of the reaction kinetics it was assumed that the reaction can be considered as a homo-polymerization having a reaction order n?1. Then the measured ion viscosity curves are fitted with the solution of the reactions kinetics - the time dependent degree of conversion (DC-function) - for times exceeding the initiation phase representing the primary curing. The measured ion viscosity curves can nicely be fitted with the DC-function and the determined fit parameters distinguish distinctly between the investigated resin compositions.