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Effect of temperature on dislocation-tuned dielectricity and piezoelectricity in single-crystal BaTiO₃
No full textThe pinning-controlled mobility of ferroelectric/ferroelastic domain walls is an important part of managing polarization switching and determining the final properties of ferroelectric and piezoelectric materials. Here, we assess the impact of temperature on dislocation-induced domain wall pinning as well as on dislocation-tuned dielectric and piezoelectric response in barium titanate single crystals. Our solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy results indicate that the entire sample exclusively permits in-plane domains, with their distribution remaining insensitive to temperature changes below the Curie temperature (TC). The domain wall pinning field monotonically decreases with increasing temperature up to TC, as evidenced by a combination of experimental observations and phase-field simulations. Our work highlights the promising potential of dislocation engineering in controlling domain wall mobility within bulk ferroelectrics
Altkarten als Quelle der multidisziplinären Auenforschung
No full textAltkarten sind eine zentrale Schnittstelle zwischen den Geistes- und Naturwissenschaften. Durch Digitalisierung können historische Informationen auf den Altkarten dargestellt und verglichen werden. Dies eröffnet weitreichende Möglichkeiten zur Beantwortung von multidisziplinären und chronologischen Fragestellungen. In der Auenforschung bieten die Altkarten eine besondere Quelle für die räumliche Betrachtung der historischen Landschaftsentwicklung. Sie zeigen die historischen Kulturlandschaftselemente, Nutzungsräume, Bodenqualitäten, Vegetationsschichten, Infrastrukturen und menschlich-verursachte sowie natürliche Verlagerungen der Auen. Dieser Artikel beschreibt die Arbeit mit Altkarten am Beispiel der Stadt Leipzig. Es wird gezeigt, wie man die Karten findet, wie man sie kritisch liest und wie man ihre Inhalte auswerten kann
Augenscheinkarten und ihr Entstehungskontext als ergänzende Quellen zur Auenforschung
No full textAugenscheinkarten stellen eine "kartierte Inaugenscheinnahme" eines fraglichen Gebiets dar. Der Begriff Augenschein hat, wie Anette Baumann am Beispiel zweier Wörterbücher aufzeigt, eine doppelte Bedeutung. Zum einen bezeichnet Augenschein die "Begehung eines strittigen Ortes durch eine Kommission", also den Prozess, zum anderen das Ergebnis dieses Prozesses, nämlich die "Fixierung der Begehung durch Visualisierung". Oft stellen Augenscheinkarten einen eher kleinen Raum dar und sind im Gegensatz zu vielen anderen Altkarten nicht oder nur sehr schwer georeferenzierbar, d. h. nicht maßstabsgetreu über moderne Karten und ihre Koordinatensysteme legbar. Der nachfolgende Beitrag möchte versuchen den Wert von Augenscheinkarten als Quelle für Mensch-Umwelt-Beziehungen hervorzuheben, da diese bisher größtenteils nur hinsichtlich ihrer Rolle in Gerichtsprozessen oder in der Territorialpolitik untersucht wurden. Sie bieten viel Potential, da sie oft wasserbauliche und hydrographische Details abbilden, die auf anderen Karten fehlen, wie zu zeigen sein wird
Entwicklung eines virtuellen Betriebsfestigkeitsnachweises unter Berücksichtigung von nicht-deterministischen Eingangs- und Einflussparametern
No full textBetriebsfestigkeitsnachweise im Automobilbereich beruhen traditionell auf experimentellen Absicherungen, die durch Simulationen unterstützt werden. Moderne Fahrzeugentwicklungsprozesse erfordern jedoch aufgrund wachsender Komplexität durch eine steigende Anzahl von Antriebskonzepten, kürzeren Entwicklungszeiten und Kosteneffizienz, einen höheren Virtualisierungsgrad mit robusten Simulationsmethoden. Besonders herausfordernd gestalten sich Betriebsfestigkeitsnachweise für dynamisch belastete Systeme, bei denen vibrationsinduzierte Wechselwirkungen zu Materialermüdungen führen. Dabei kann Unsicherheit in sensitiven Parametern, bedingt durch z. B. Streuungen in der Fertigung und den Materialien, zu unerwünschten Resonanzen führen. Dadurch kann die Lebensdauer deutlich reduziert werden. Unsicherheit in der Betriebsfestigkeit wird gewöhnlich anhand eines deterministischen Sicherheitszuschlagskonzepts berücksichtigt, was häufig in einer konservativen Auslegung und Überdimensionierung resultiert. Demgegenüber bieten probabilistische Methoden das Potenzial vorhandene Unsicherheit detaillierter quantifizieren und deren Auswirkungen auf die Lebensdauervorhersage genauer abbilden zu können. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine neuartige probabilistische Vorgehensweise zur Berücksichtigung von Unsicherheit in nicht-deterministischen Eingangs- und Einflussgrößen für die virtuelle Betriebsfestigkeitsbewertung von vibrationsbelasteten komplexen Fahrzeugsystemen. Der mehrstufige Ansatz umfasst dabei verschiedene Bestandteile. Zunächst werden mittels einer qualitativen Sensitivitätsanalyse auf Basis der Morris-Methode die dominanten Einflussgrößen identifiziert, um die Parameterdimensionalität zu reduzieren. Anschließend kommen Modellreduktionsverfahren wie die Component Mode Synthesis (CMS) oder Ersatzmodelle auf Basis von künstlichen neuronalen Netzen zum Einsatz, um die hohe Rechenintensität der strukturdynamischen Modelle zu bewältigen. Darauf aufbauend erfolgt eine inverse Parameterkalibrierung auf Basis des Bayes’schen Theorems und experimenteller Messdaten, um die Unsicherheit in den relevanten Einflussparametern zu quantifizieren. Abschließend werden die Auswirkungen der kalibrierten unsicheren Parameter auf die numerische Ermüdungslebensdauer und Ausfallwahrscheinlichkeit durch probabilistische Stichprobenverfahren wie der Monte-Carlo-Simulation und der Subset-Simulation untersucht. Die Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit der entwickelten Methode werden anhand zweier Anwendungsbeispiele aufgezeigt. Zunächst wird ein kleineres Modell einer realen Fahrzeugkomponente betrachtet, bei dem eine Reduktion der Parameterdimensionalität erzielt und die Simulationsdauer um 85 % gesenkt werden konnte. Zudem konnte durch die inverse Parameterkalibrierung eine Unsicherheitsabnahme der berechneten Lebensdauer um bis zu 79,7 % verzeichnet werden. Die numerischen Ergebnisse konnten durch Vergleiche mit umfangreichen experimentellen Ermüdungsversuchen validiert werden. Darüber hinaus wird die Übertragbarkeit auf ein rechenintensives und komplexes Modell, bestehend aus einer halben Fahrzeugkarosserie mit diversen Anbauteilen, demonstriert. Die Parameterdimensionalität konnte signifikant reduziert und die Rechenzeit um 99,85 % verkürzt werden. Die Unsicherheitsquantifizierung führte zu einer um bis zu 84,97 % geringeren Streuung der berechneten Lebensdauer. Insgesamt stellt die entwickelte probabilistische Methode einen hilfreichen Beitrag dar, um die Zuverlässigkeit und Effizienz virtueller Betriebsfestigkeitsnachweise für vibrationsbelastete Fahrzeugsysteme zu steigern. Durch die systematische Berücksichtigung von Unsicherheit in streuenden Einflussparametern können die Risiken und Grenzen der numerischen Berechnungen besser eingeordnet und eine robustere Auslegung der Komponenten erreicht werden
Vor 50 Jahren... Walter Humbach - erster Professor für Reaktortechnik
No full textAls Walter Humbach im Jahr 1962 den Lehrstuhl für Reaktortechnik übernahm, stand das Institut noch ganz am Anfang. Die Bundesrepublik hatte erst 1955 von den Alliierten die Souveränität erhalten. Dies erlaubte unter anderem die Forschung zur friedlichen Nutzung der Kernenergie
Seit über 100 Jahren … Studienfahrten ins In- und Ausland
No full textSchon vor 100 Jahren wurden Mobilität und Praxiserfahrung an der TH Darmstadt großgeschrieben. Neben den Praktika bildeten bereits im 19. Jahrhundert Exkursionen einen festen Bestandteil des Studiums
Vor 25 Jahren … Papieringenieur und Rektor
No full textAm 27. September 1986 starb Walter Brecht, der jüngere Bruder des Theaterautors Bertolt Brecht, in Darmstadt. Walter Brecht prägte nicht nur das Institut für Papierfabrikation maßgeblich, sondern war auch Rektor der TH Darmstadt im Studienjahr 1956/57
Vor 100 Jahren … Der Mechanik-Pionier Föppl
No full textZu Ehren seiner Leistungen auf dem Gebiet der Mechanik verlieh die TH Darmstadt 1911 die Ehrendoktorwürde an den Pionier der Mechanik August Föppl. Der am 25. Januar 1854 in Groß-Umstadt geborene Föppl hatte am 11. Oktober 1869 an der polytechnischen Schule in Darmstadt das Bauingenieurstudium begonnen
Study of e⁺e⁻ pair production in pp collisions at 4.5 GeV with HADES
No full textThe subject of this thesis is the analysis of the inclusive production of e+e- pairs in proton-proton reactions at a beam kinetic energy of 4.5 GeV measured with the HADES (High Acceptance Di-Electron Spectrometer) detector at GSI, Darmstadt. The objective is, on the one hand, to provide a reference for nuclear matter studies, and on the other hand, to study the role of baryonic resonances (∆(1232), N(1520), ...) and vector mesons (ρ/ω/φ) in the production of e+e- pairs. These measurements provide information about the Dalitz decay of baryonic resonances (B→Ne+e-) and their coupling to vector mesons. The thesis begins with a presentation of the results obtained from previous analyses by the HADES collaboration, performed at lower energies, and the motivations for this new experiment. A detailed description of the HADES spectrometer is then provided to understand the different components used for particle detection. The analysis starts with the event selection and the identification of electron and positron tracks. The combination of information provided by the RICH detector, the electromagnetic calorimeter ECAL, and the time-of-flight detectors RPC and TOF allows for optimizing this selection. The correlated e+e- signal is obtained after subtracting the combinatorial background from all e+e- combinations. This background is mainly due to photon conversion, which requires the implementation of different cuts to reduce this contamination. The results obtained are compared to simulations produced by the Pluto event generator and the hadronic model SMASH. This comparison allows to extract the production cross-sections of mesons (π0, η, ρ, ω, and φ) as well as the study of the contribution of different baryonic resonances, taking into account the transition form factors. These results will serve as a reference for heavy-ion collisions planned using beams provided by the future SIS100 accelerator at FAIR/GSI
Reliable machine learning models for manufacturing processes
No full textData-driven condition monitoring in manufacturing using machine learning (ML) offers great potential for operating processes reliably and cost-effectively. Particularly in blanking, a manufacturing process characterized by high production rates combined with narrow tolerances, data-driven process monitoring techniques are necessary to ensure a reliable operation. However, an inherent weakness of these data-driven techniques is their sensitivity to changes in the system configuration. Such changes directly affect the data validity and lead to shifts in the underlying data distribution, resulting in a dramatic deterioration of the model’s ability to predict a target variable. Therefore, the goal of this work is to introduce the deep hybrid modelling (DHM), which enables reliable ML-based condition monitoring even when the boundary conditions of the system fluctuate and lead to random process deviations. The potential of the introduced strategy is demonstrated by predicting the abrasive wear state during a blanking operation with the simultaneous occurrence of a data shift due to a random fluctuation of the semi-finished product parameters. In addition, a similarity measure is introduced that allows a user-friendly and computationally efficient quantification of the data shift and the associated magnification of the occurring fluctuations in the process boundary conditions. To ensure a reliable ML-based prediction depending on the magnitude of the data shift, different modelling frameworks are introduced. For this purpose, a resilient modelling strategy based on DHM and a flexible modelling strategy based on domain adaptation technique called adaptive DeepCORAL are proposed