Open-Access-Journals @ Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
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Discrete element method approach to simulate the thermo-mechanical behaviour of thermal barrier coatings during a thermal cycle
No full textThermal Barrier Coatings (TBCs) are advanced multilayer structures designed to provide thermal insulation for Ni-basedsuperalloy components used in gas turbine blades. These coatings enhance the performance of the components by enabling themto withstand higher temperatures (∼ 1100 ° C). However, the complex microstructure of TBCs, combined with harsh operationalenvironments, generate thermal and mechanical stresses and eventually lead to failure. Key failure mechanisms include creepdeformation due to prolonged high-temperature exposure and thermal stresses arising from Coefficients of Thermal Expansion(CTE) mismatch. In this study, we propose a numerical model based on the Discrete Element Method (DEM) to investigate thedevelopment of thermal residual stresses within TBCs during the thermal cycle considering creep and CTE mismatch effects. ADEM viscoelastic creep model based on Norton’s law is first validated in the context of tensile and shear tests by comparisonwith the Finite Element Method (FEM) and the theory. In a second step, the proposed DEM approach is applied to the case ofa multi-layer model of TBC microstructure derived from a real SEM image. Numerical simulations are led in the context of athermal cycling including thermal expansion and creep effects as well as the growth of an oxide layer at high temperature. Resultshighlight that the DEM model accurately simulate the creep deformation and predicts thermal stresses that contribute to the failureof TBC systems under thermal loading
Dynamic multi-period recycling collection routing with uncertain meterial quality
No full textWe consider a problem of collecting and processing waste material. At a production facility, every period, a known amount of inventory is required for production (e.g., paper). Instead of new material, the facility relies on collected and processed waste material (e.g., paper waste). This material is collected from regional waste collection locations. The amount of waste material per location is uncertain, as is the quality of the collected waste, i.e., the resulting inventory when processing the material. If the inventory at the end of a period is insufficient, costly new material has to be bought. Each period, decisions are made about how much waste material to collect from which location and how to route the collection vehicles accordingly. Ideally, inventory is built to hedge against quality uncertainty and to ensure efficient routing operations in future periods. We propose a stochastic lookahead method that samples a set of scenarios and solves a simplified twostage stochastic program in every period. We show the value of our method for two case studies, one based on real-world data from Sachsen-Anhalt, Germany, and one from the literature with data from the United Kingdom. We further conduct a detailed analysis of our method and theproblem characteristics
Attraktivitätsfaktoren der Fakultät für Wirtschaftswissenschaft (FWW) und der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OvGU): Eine empirische Untersuchung im Raum Magdeburg
No full textDie hier skizzierte empirische Untersuchung wurde im Rahmen eines Projektseminars des Lehrstuhls für Unternehmensführung und Organisation an der FWW in der Zeit vom 10.10.2023 bis zum 20.03.2024 von insgesamt 24 Studierenden entwickelt und ausgewertet. Dabei entstanden Projektberichte im Gesamtumfang von ca. 600 Seiten. Der vorliegende Bericht fasst diese selektiv zusammen und wird durch zusätzliche Analysen seitens des Lehrstuhlteams ergänzt. Die theoretisch fundierte und repräsentative empirische Untersuchung wurde an vier Magdeburger Gymnasien (Abiturjahrgänge) durchgeführt. Auf Basis geeigneter SWOTund Portfolioanalysen werden ausgewählte Strategievorschläge unterbreitet
Unscharfe Regelsysteme im Strategischen Management
No full textIm Kontext des Strategischen Managements der Unternehmung sind Bündel abstrakter Maßnahmen zur Steuerung und Führung von und in Systemen zu entwickeln sowie anzuwenden, die erst zu späteren Zeitpunkten konkretisiert und ausdifferenziert werden. Solche Maßnahmenbündel nennen wir Strategien. Strategien müssen logisch fundiert und formuliert werden, es sind also aus wahren Prämissen die richtigen Schlüsse zu ziehen und Fehlschlüsse zu vermeiden. Zu deren Generierung, Evaluierung und Selektion benötigt man Regelsysteme, die entweder univok oder ambiguos konstruiert sein können. Unscharfen Regelsystemen im Strategischen Management ist die vorliegende Arbeit gewidmet.In the context of the strategic management of the company, bundles of abstract measures for the control and management of and in systems are to be developed and applied, which are only concretized and differentiated at later points in time. We call such bundles of measures strategies. Strategies must be logically founded and formulated, i.e. the correct conclusions must be drawn from true premises and false conclusions must be avoided. To generate, evaluate and select them, rule systems are required that can be constructed either univocally or ambiguously. This paper is dedicated to fuzzy rule systems in strategic management
Convolutional Neural Networks for Time Series Data Processing Applicable to sEMG Controlled Hand Prosthesis
No full textSurface electromyography (sEMG) signals are often used to control prosthetics, but accurately interpreting these stochastic signals remains challenging. Deep learning tools like convolutional neural networks (CNNs) have shown promise for complex classification problems, yet CNN applications for time series data are limited. This work explores adapting CNNs to sEMG time series for improved classification, addressing two questions: 1) Can a CNN trained on cross-subject data generalize without individualization? 2) Can a small individualized dataset sufficiently train an accurate control model? To investigate, sEMG data is formatted into images using handcrafted features, with pixels representing multichannel time series. A ResNet50 architecture is trained on two datasets: individual and cross-subject. Results show cross-subject models fail to provide accurate subject-specific control due to high inter-subject variability of sEMG. However, ResNet50 trained on individual data produces highly accurate offline and near real-time classification. The proposed method is also tested on an external dataset and compared to similar published methods, demonstrating strong performance. In summary, CNNs show promise for prosthetic control from sEMG but require individualized training data. The proposed data formatting and ResNet50 architecture can enable precise control from minimal data, overcoming barriers to clinical implementation. Further research into cross-subject generalizability is warranted to understand the sources of variability and improve model robustness
Jahresbericht 2023: Jahresbericht der Lehrstühle für Elektrische Antriebssysteme, Elektrische Netze und Erneuerbare Energie, Elektromagnetische Verträglichkeit, Leistungselektronik
No full textAuch in diesem Jahr haben wir in zahlreichen Forschungsprojekten Antworten auf die vielfältigen, drängenden Fragen der Energietechnik finden können. Mit GridBatt ist 2023 ein großes BMWK gefördertes Projekt erfolgreich beendet und mit Unternehmen aus der Region sowie der Landesenergieagentur neue Projekte begonnen worden
Optimiertes Lademanagement von E-Kfz zur Spannungsstabilisierung im Niederspannungsnetz
No full textIm Rahmen einer CO2-neutralen Energiegewinnung und der Reduzierung des Anteils fossiler Energieträger in den Sektoren Strom, Wärme und Transport erfolgt die Integration von regenerativen Energien. Infolge der langfristig zunehmenden Energiepreise steigt der Wunsch von Privatpersonen nach energetischer Unabhängigkeit sowie der Eigenversorgung mit Energie. Die Folge ist ein starker Zubau an einphasig und dreiphasig angeschlossenen PV-Anlagen und Batteriespeichern sowie dreiphasig angeschlossenen Wärmepumpen, was zu neuen Herausforderungen durch die wesentlich höheren Bezugsleistungen der Anlagen führt. Die Umstellung des Verkehrssektors und die Forcierung der Elektromobilität mit einer Summe von 1.000.000 Fahrzeugen im Laufe des Jahres 2021 führt zu einem weiteren Anstieg von einphasigen und dreiphasigen Lasten. Niederspannungsnetze weisen im Gegensatz zu anderen Netzebenen die Besonderheit auf, dass Lasten großteils einphasig angeschlossen sind, da sie oft geringe Leistungen aufweisen. Die wesentlich höheren Bezugsleistungen von PV-Anlagen, Batteriespeichern, Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen wirken sich unmittelbar auf die Netzstabilität aus und spiegeln sich durch niedrige und unsymmetrische Netzspannungen auf den Phasen wieder. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Symmetrierung sowie der Spannungshaltung der drei Phasen im Niederspannungsnetz unter Verwendung von intelligenten „Grid-to-Vehicle“ (G2V) sowie „Vehicle-to-Grid“ (V2G) Anwendungen von Elektrofahrzeugen. Eingangs erfolgt die Definition von Unsymmetrie und Grenzwerten sowie die Berech- nung von unsymmetrischen Lastflüssen. Es wird analysiert, wie Lasten sowohl mit ein- phasigem als auch mit dreiphasigem Netzanschluss Unsymmetrien erzeugen. Im An- schluss wird auf die Entwicklung eines G2V-Ansatzes zur Symmetrierung und eines V2G-Ansatzes zur Symmetrierung und Spannungshaltung eingegangen. Auf Basis von vorhandenen Messwerten, gegeben durch die Ladeinfrastruktur, erfolgt mit Anwendung eines Optimierungsansatzes die Bestimmung einer optimalen Lade- bzw. Entladeleistung zur Stabilisierung des Netzzustandes. Dabei wird konzeptionell von keinerlei kommunikationstechnischer Anbindung oder hinterlegten Netztopologien im Elektrofahrzeug ausgegangen. Im Rahmen von Simulationen für die definierten Szenarien 2020, 2025 sowie 2030 wird die Funktion der entwickelten Lösung aufgezeigt und die Ansätze ohne Anpassung der Ladeleistung mit G2V und V2G verglichen.In the context of climate-friendly energy generation and the reduction of the share of fossil fuels in the sectors of electricity, heat and transport, the integration of renewable energies continues. As a result of the long-term increase in energy prices, there is also a growing desire on the part of private individuals for energy independence as well as self-sufficiency with energy. This leads to a strong increase in single-phase and three-phase connected PV systems and battery storage systems as well as three-phase connected heat pumps, which in turn leads to new conditions due to the much higher rated power of the facilities. The transformation of the transportation sector and the push for electric mobility with 1,000,000 vehicles registered during 2021 will lead to a further increase in single-phase and three-phase loads. Low-voltage grids, in contrast to other grid levels, have the peculiarity that loads are largely connected in single-phase, as the operating equipment often has low loads. The much higher rated powers of PV systems, battery storage, heat pumps and electric vehicles have a direct impact on grid stability and are reflected by low and unbalanced grid voltages on the phases. This work deals with the balancing as well as the voltage stability of the three phases in the low-voltage grid using intelligent "Grid-to-Vehicle" (G2V) as well as "Vehicle-to- Grid" (V2G) applications of electric vehicles. Initially, the definition of unbalance and limit values as well as the calculation of unbalanced load flows is conducted. It is ana- lyzed how loads with both single-phase and three-phase grid connection generate unbalances. This is followed by the development of a G2V approach to balancing and a V2G approach to balancing and voltage stability. Based on existing measured values, given by the charging infrastructure, an optimization approach is applied to determine an optimal charging or discharging power to stabilize the grid state. Conceptually, no communication technology connection or stored network topologies in the electric vehicle are assumed. Within the framework of simulations for the defined scenarios 2020, 2025 as well as 2030, the function of the developed solution is demonstrated and the approaches without adaptation of the charging power are compared with G2V and V2G. The fundamental verification of the developed G2V approach is carried out within the framework of a hardware test. In a laboratory test, the G2V approach is implemented in an e-vehicle and the compensation of voltage unbalance is evaluated
Eine experimentelle Untersuchung von Framing zur Beeinflussung der Performanz
No full textDie vorliegende experimentelle Studie untersucht den Einfluss gezielten Framings auf das Leistungsverhalten von Individuen. Dafür werden zunächst mittels des Multi-Motiv-Gitters die Motivausprägungen der Leistungs- und Fehlervermeidungsmotivation der Versuchsteilnehmer gemessen. Daraufhin wird eine Leistungsermittlung durch einen Real- Effort-Task durchgeführt. Anhand fünf verschiedener Treatmentgruppen wird analysiert, inwiefern Framing, also differierende Formulierungen einer Aufgabenstellung, leistungsbeeinflussende Effekte haben kann. Die Ergebnisse zeigen u.a., dass wahrgenommener Zeitdruck, unabhängig von der individuellen Motivausprägung, signifikant zu schlechteren Ergebnissen führt
On Estimating the Growth Rate of Perturbations in Rivlin-Ericksen Ferromagnetic Convection with Magnetic Field Dependent Viscosity
No full textThe unique viscoelastic properties and the consideration of MFD (magnetic field dependent) viscosity in the Viscoelastic ferrofluid model render it highly suitable for the accurate modeling of complex biological fluids, such as blood. The present research comprises the study of perturbation growth rate in a case of Rivlin-Ericksen Ferrofluid layer with viscosity depending on a vertically acting magnetic field. The complex growth rate of an arbitrary oscillatory motion with growing amplitude in Rivlin-Ericksen ferromagnetic convection for free-free boundaries has been analytically proven to be located within a semicircle in the right half of the σiσr-plane and (radius)2 = [RM1/Pr(1+2(1+δM3)π2Fν)]. Bounds are also obtained for situation involving rigid boundaries. For stress-free boundaries, the sufficient condition for PES validity is derived as [RM1Pr/π4(1+(1+δM3)π2Fν)] ≤ 1, where R represents the Rayleigh number, Pr is the Prandtl number, Fν characterizes viscoelasticity of Rivlin- Ericksen ferrofluid, M3 > 0 is the measure of the nonlinearity of magnetization and M1 is the magnetic number. The mathematical derivation of these results is presented in detail. Thus the analysis presented here reveals that the oscillations in Rivlin-Ericksen ferromagnetic convection can be regulated or halted by taking into account the viscosity dependent on the magnetic field and the viscoelasticity of the fluid
The onset of electrothermoconvection in a viscoelastic dielectric fluid layer with internal heat source: Navier-Stokes-Voigt model
No full textIn the present paper, the combined effect of a vertical alternating current (AC) electric field and a vertical temperature gradient on a horizontal layer of viscoelastic dielectric fluid with internal heat source/heat sink has been investigated using Navier-Stokes–Voigt model. A linear stability analysis employing the normal mode technique is conducted in the present problem for free boundaries, considering cases of heating the fluid layer from below and above separately. The effect of the electric field and internal heat source/heat sink is analysed numerically on the fluid system for stationary convection using the software MATHEMATICA and also predicted graphically