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Analyse des Eigenspannungen und Ermüdungsverhalten der Riss-Verbreitung in Laser T-geschweißte Luft- und Raumfahrt Aluminium Joint
No full textResidual stress distribution of different configurations of laser beam welded (LBW) “skin-clip” T-joints of aerospace Aluminium alloys were determined by analyses using commercial FE code SYSWELD and by measurements using neutron diffraction technique. Fatigue crack propagation of notched middle tension panels with single central clip under constant amplitude cyclic loading and crack path development were carefully monitored to capture any possible effect of the welding process, residual stress state and local geometry of the weld seam area. The beneficial effect of the LBW process optimisation on the residual stress evolution was successfully demonstrated. A good correlation between the experimental measurements and the numerical analysis was found describing the residual stress distribution for panels containing central LBW clip weld. The influence of residual stresses on FCP behaviour of the panels was clearly shown as enhancing the fatigue properties of the welded panels by residual stress state change via process optimization.Die Verteilung den Eigenspannungen in verschiedentlich Laserstrahl T-geschweißten Fügen der Haut-Clip Konfiguration des Luft- und Raumfahrt Aluminium Legierungen waren bei der Finite Element Methode durch die Anwendung der SYSWELD simuliert und bei der Neutron- Strahlenbeugung gemessen. Ermüdungsverhaltens der Riss-Verbreitung den Clip-geschweißten Tension-Blechen mit Kerb in der Mitte waren unter konstante Amplituden zyklisch Ladung beobachtet. Die günstige Auswirkung des Optimieren des Laserstrahl Schweißen Prozess an die Entwicklung der Eigenspannungen waren erfolgreich bewiesen. Eine gute Korrelation zwischen den numerische Analyse und den Messungen waren erkennt. Die Beeinfluss den Eigenspannungen an den Ermüdungsverhaltens der Riss-Verbreitung waren deutlich ausgewiesen als die Ermüdungsverhaltens den geschweißten Blechen bei der Änderung den Eigenspannungen durch das Optimieren des Prozess verbessert waren
Wissensbasierte Prozessentwicklung des Rührreibschweißens mit Bobbin Tool
No full textOver the last twenty years Friction Stir Welding (FSW) has proven to be a very promising new joining technique. Especially high strength aluminium alloys can be welded with large advantages as compared to conventional fusion welding processes. For some joint configurations and desired applications bobbin tool welding is a process variant that can circumvent limitations arising from the high process forces in conventional tool FSW. As bobbin tools are highly mechanically loaded, in-depth understanding of the evolution of temperatures and forces is desirable to avoid tool failure and extend the range of applicable process parameters together with overall productivity. Up to now the process and tool development has been mostly empirical. A transition to a science based approach is highly necessary.
The work presented here was conducted to establish a set of numerical models that can be used in process development of bobbin tool FSW. The first model covers the transient temperature fields that are needed as input for any further model. The material flow model predicts the acting forces and shear layer shape. Finally the mechanical loads on the tool are predicted by a mechanical model.
The models predict very time and position dependent conditions for the investigated specimen sizes and welding speeds. This explains the instability that can be observed experimentally under certain conditions. A control strategy is needed to produce sound welds at reasonable productivity. A versatile controller has been successfully designed, implemented and tested as part of the work presented here.
The models are applied to the existing tools and validated experimentally. A novel tool design is developed based on the experimental results and further improved using the models predictions. Finally the new tool design is tested. The results have shown that the productivity of the process as well as the joint quality could be significantly improved. The knowledge about the thermal history and extent of plastic deformation gained from the process model is a valuable input to the understanding of microstructure formation and the development of residual stress fields.Das Rührreibschweißen hat sich in den letzten 20 Jahren als vielversprechender Fügeprozess herausgestellt. Insbesondere beim Fügen hochfester Aluminium Legierungen zeigen sich große Vorteile gegenüber konventionellen Schweiß verfahren. Die Prozessvariante des Bobbin Werkzeuges (Zweischulterwerkzeug) kann in einigen Fällen genutzt werden um die Einschränkungen des konventionellen Verfahrens durch übermäßige Prozesskräfte zu umgehen. Da Bobbin Werkzeuge mechanisch sehr hoch belastet sind sollten die wirkenden Kräfte und Temperaturen möglichst exakt bekannt sein um die Zerstörung der Werkzeuge zu verhindern und das Prozessfenster und die Produktivität zu optimieren. Bis jetzt basierte die Prozess- und Werkzeugentwicklung auf empirischen Erwägungen. Ein Übergang hin zu einem wissensbasierten Ansatz erscheint dringend erforderlich.
Die vorliegende Arbeit präsentiert eine Reihe numerischer Modelle die für die Prozessentwicklung des Reibrührschweißens mit Bobbin Werkzeug eingesetzt werden können. Das grundlegende Modell ermöglicht die zeitaufgelöste Vorhersage der Temperaturverläufe innerhalb des Prozesses und wird für alle weiterführenden Vorhersagen benötigt. Der Materialfluss wird modelliert, um Aussagen über die wirkenden Kräfte und die Form der Scherschicht zu ermöglichen. Diese mechanischen Lasten finden Eingang in ein Modell zur Vorhersage des Spannungszustandes im Werkzeug
Texture based formability enhancement of Mg AZ31 using high speed friction stir processing
No full textThe widespread industrial use of magnesium alloys as a structural material is often limited by their poor room temperature formability, resulting from the low symmetry of readily available slip systems. Controlled microstructural and textural modifications, imposed by severe plastic deformation processes, have the ability to reduce the anisotropy and fur- thermore increase the ease of activating basal slip. Such modifications have been realized by friction stir processing (FSP), a derivative of friction stir welding, which can be used to impose the necessary amounts of massive local deformation without altering the shape of a structural component. In the present study, FSP has been conducted at industri- ally viable speeds of up to 20 m/min. A numerical thermal model, calibrated by thermo couple measurements, has been adapted to predict the thermal evolution in the center of the process zone in order to gain insight into the occurring recrystallization processes. The model predicts the resulting temperatures and corresponding cooling rates to be suf- ficiently high for dynamic recrystallization processes to take place as well as to prevent annealing after processing, respectively. In combination with metallurgical investigations, these results provided the foundation for a knowledge-based selection of suitable process- ing parameters within the investigated parameter range. Micromechanical and textural investigations revealed the stir zone to be particularly suited for enhanced formability. The effct of different processing conditions on the mechanical response of the stir zone has been evaluated by micro flat tensile tests showing an increase in
ductility with rising processing speed, surpassing the base material values by over 80%. Additional texture investigations revealed that the observed increase can be ascribed to the continuous align- ment of the basal planes with the macroscopic shear plane, represented by the shear layer, which is surrounding the tool. It has further been shown that the geometry of the shear layer can be controlled using suitable processing parameters resulting in the ability to tailor the texture of the material, and thus its ductility. Finally, this knowledge has been transferred to process larger areas out of which formability specimens have been prepared. The evaluation of the processed as well as base material specimens has been conducted at ambient temperature, in which information obtained from a digital image correlation system has been used to establish forming limit curves. The results show a significant improvement in formability and a decrease in anisotropy of the processed over the base material
Fracture experiments of single grain boundaries in ductile metals
No full textA method to investigate the fracture of a single grain boundary in ductile metals is developed based on micro-cantilever bending experiments. The plastic deformation of the cantilevers is predicted by a finite element crystal plasticity model which is calibrated making use of micro-compression experiments on single crystalline micro columns. The fracture parameters of a grain boundary are then determined in terms of a cohesive zone model.Eine Methode, zur Untersuchung des Bruches einzelner Korngrenzen in duktilen Metallen, wurde auf Basis von Biegeversuchen an Mikro-Balken entwickelt. Die plastische Deformation der Biegebalken wurde mittels eines Finite Elemente Kristallplastizitätsmodells vorhergesagt, welches mit Hilfe von Druckversuchen an einkristallinen Mikrosäulen kalibriert wurde. Die Bruchparameter der Korngrenzen wurden dann im Rahmen eines Kohäsivzonenmodells bestimmt
Semi-stationary shoulder bobbin tool (S3BT): a new approach in high speed friction stir welding
No full textNext to the advantages, in Bobbin Tool Friction Stir Welding (BT-FSW) the excessive heat generated by both shoulders leads to an excessive degradation of the joint microstructure and a consequent loss in mechanical properties. During this work a new set of welding tools and a new unique experimental BT-FSW system was created. An analytical model was introduced, which identified the kinetic energy on the retreating side of the weld zone as a critical value in the modelling to indicate the experimental feasibility. The Semi-Stationary Bobbin Tool (S3BT) process variant has shown good results in reducing handling forces in combination with considerable high welding speeds of 3000 mm/min and low energy inputs. The adaption of the tool concept to articulated arm robots appears realistic.Neben seinen Vorteilen führt das Rührreibschweißen mit dem Doppelschulterwerkzeug zu erhöhtem Wärmeeintrag und somit zur Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Verbindung. Neue Schweißwerkzeuge und ein neues Handhabungssystem wurden entwickelt. Ein analytisches Modell wurde eingeführt, welches die kinetische Energie des Materialflusses auf der Gegenlaufseite in der numerischen Simulation als kritische Größe für die experimentelle Durchführbarkeit erkennt. In Versuchen zeigte das neue semi-stationäre Doppelschulterwerkzeug geringere Reaktionskräfte in Kombination mit Schweißgeschwindigkeiten von 3000 mm/min bei reduziertem Wärmeeintrag. Mit diesem neuen Werkzeugkonzept erscheint der Einsatz von Knickarmrobotern als realistisch
Sozial- und arbeitsmarktpolitischer Reformbedarf für die heutigen EU-Staaten
No full textVom 14. bis 16. Mai 2001 veranstaltete die Akademie für Politische Bildung eine Konferenz zu den »Auswirkungen der Osterweiterung der EU auf die Arbeitsmärkte - Optionen für die Politik«. Im Mittelpunkt der Abschlussdiskussion stand die Frage, welche Reformen für die gegenwärtigen Mitgliedstaaten der Gemeinschaft unausweichlich sind, wenn sie für die Herausforderungen der Erweiterung gewappnet sein wollen: Prof. Dr. Bernd Huber, Universität München, schlägt in seinem Beitrag den Ansatz der »verzögerten Integration« vor. Stellvertretend für die Seite der Arbeitgeber plädiert Christoph Kannengießer, BDA, für eine möglichst frühe Einführung der Arbeitnehmerfreizügigkeit. Auf Seiten der Gewerkschaften vertritt Norbert Ewald, IG Bauen-Agrar-Umwelt, dagegen die Auffassung, dass Übergangsregelungen für die Arbeitnehmer- und Dienstleistungsfreizügigkeit zumindest für einige Branchen notwendig sind. Auch Dr. Wolfgang Ohndorf, Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung, sieht in möglichen Übergangsfristen Vorteile, da es diese Regelung erlaubt, »genau abgestimmt auf die tatsächliche Entwicklung zu reagieren. Nach dem bisherigen Verhandlungsstand werden wir viele Wahlmöglichkeiten haben. Die Dauer der Übergangsfristen von bis zu sieben Jahren kann - wenn nötig - ausgeschöpft, aber auch verkürzt werden. Die Zuwanderung werden wir von Anfang an nach nationalem Recht flexibel gestalten können.
Laser-Erwärmen als Ansatz zur Verlangsamung des Ermüdungsrisswachstums in Luftfahrt-Aluminiumstrukturen
No full textIt is demonstrated experimentally that the laser heating process can be employed for fatigue crack growth retardation in aircraft aluminium structures. A numerical methodology for the quantitative prediction of the resulting fatigue crack growth in laser heated specimens is developed and validated on basis of the experimental results. Then the validated methodology is employed for numerically based design optimization.Es wird experimentell gezeigt, dass das Laser-Erwärmen zur Verlangsamung des Ermüdungsriss-wachstums in Luftfahrt-Aluminiumstrukturen eingesetzt werden kann. Zur quantitativen Vorhersage des Ermüdungsrisswachstums in laser-erwärmten Proben wird zunächst eine numerische Methodik entwickelt, die dann auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse schrittweise validiert wird. Dann wird die validierte Vorhersagemethodik zur numerischen Design-Optimierung eingesetzt
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
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