Das Projekt "Zur Erforschung und Reduzierung der Reifen-Fahrbahn-Geraeusche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Statik durchgeführt. Reifengeraeusche sind zu einem grossen Teil an der gesamten Geraeuschabstrahlung von Fahrzeugen beteiligt. Ziel dieses Projektes ist, durch numerische Simulation, Einflussparameter auf das Schwingungsverhaften von Reifen zu verifizieren. Im Vordergrund steht die Modellbildung zur Erfassung des Reifenaufbaus und der Reifenmaterialien. Vergleich mit Versuchsdaten wurden bereits durchgefuehrt, bzw. sind geplant.
Das Projekt "Entwicklung eines Systemmodells fuer die NH3-Emission aus Festmist" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Landwirtschaft und Gartenbau, Institut für Landtechnik Weihenstephan durchgeführt. Umweltbelastungen durch NH3 werden zu einem hohen Prozentsatz Emissionen aus der Tierhaltung zugeschrieben. Waehrend zur NH3-Emission in Fluessigmiststaellen vielfaeltige Erkenntnisse vorliegen, ist das Emissionsgeschehen bei Festmist weitgehend ungeklaert. Es ist jedoch dringend notwendig, Massnahmen der Emissionsminderung zu entwickeln, weil es bereits viele eingestreute Staelle gibt und diese zukuenftig in bestimmten Regionen an Bedeutung gewinnen. Ziel des beabsichtigten Forschungsvorhabens ist es, die NH3-Freisetzung aus Festmist durch Bildung eines Systemmodells mit Hilfe der Finite-Element-Methode zu untersuchen. Zur Entwicklung des Modells kann von bereits vorliegenden Rechenmodellen fuer die NH3-Freisetzung aus Fluessigmist ausgegangen werden. Diese sind fuer die strukturellen Gegebenheiten in einem Festmisthaufen weiterzuentwickeln. Die Bestimmung von Rechenwerten und die Ueberpruefung des Systemmodells erfolgen mit Ergebnissen aus Waermestrom- und Emissionsmessungen, die aus anderen Forschungsvorhaben vorliegen. Die durch Modellsimulation ermittelten wesentlichen Systemgroessen (Einflussgroessen, Prozessparameter) fuehren zu Ueberlegungen, wie durch verfahrenstechnische Massnahmen eine Verringerung der NH3-Emission zu erreichen ist.
Das Projekt "Ertuechtigung des FEM Systems PSU fuer Anwendungen bei der Sicherheitsbewertung von Kernkraftwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik durchgeführt. Fuer die Bewertung der Sicherheit und Verfuegbarkeit von Kernkraftwerken sind moderne numerische Berechnungverfahren (FEM) erforderlich, um die Beanspruchungen und das Versagensverhalten komplizierter Bauteilgeometrien unter komplexen thermomechanischen Belastungen mit realistischen Werkstoffmodellen analysieren zu koennen. Kommerzielle FEM-Systeme werden gerade den besonderen Anforderungen der Bruchmechanik und Schaedigungsmechanik nach neuestem wissenschaftlichen Stand nicht gerecht, so dass weiterhin Eigenentwicklungen der Forschungseinrichtungen im Rahmen zweier Eigenentwicklungen notwendig bleiben. Im Rahmen zweier eng verknuepfter Vorhaben des ISD Stuttgart und des IWM-Freiburg soll das FEM-System PSU erweitert und ertuechtigt werden, um ein leistungsfaehiges Analysewerkzeug fuer die speziellen sicherheitstechnischen Belange in der Kraftwerkstechnik durch Einbeziehung moderner werkstoffmechanischer Konzepte zu schaffen. Das IWM Freiburg uebernimmt dabei die Implementierung bruch- und schaedigungsmechanischer Optionen. Als Ergebnis soll dieses in Quellcode verfuegbare, sehr gut fuer Weiterentwicklungen geeignete und kommerziell unabhaengige FEM-System den Forschungseinrichtungen, Kraftwerksbetreibern und Aufsichtsbehoerden in Deutschland zur Verfuegung gestellt werden.
Das Projekt "Theorie und Finite-Element-Berechnung von 'semi-rigid connections'(COST-C1-WG6)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Institut für Mechanik und Statik, Lehrstuhl für Baustatik durchgeführt. Sicherheit und Zuverlaessigkeit von finiten Elementen und Finite-Element-Modellen zur Vorhersage des Tragverhaltens (Moment-Rotations-Beziehungen) von verformbaren Anschlusskonstruktionen. Ein Beitrag zur Harmonisierung europaeischer Regelwerke.
Das Projekt "Teilvorhaben: Oeko-Lautsprecher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Harman Audio Electronic Systems durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines permanentmagnetischen Lautsprechers. Das Magnetsystem besteht aus einem radial magnetisierten Neodymring als Polplatte. Dadurch wird ein geringes Streufeld realisiert, wobei auf die ueblichen Abschirmmassnahmen verzichtet werden kann. Ebenso laesst sich ein hoeherer Wirkungsgrad erzielen. FEM kommt hierfuer ebenso zum Einsatz, wie fuer eine optimale Auslegung des Schwingsystems sowie der Abstimmung des Lautsprechers im Gehaeuse. Die Magnetisierung am Band muss fuer Radialmagnete neu entwickelt werden. Beim Schwingsystem sollen chlor-und loesungsmittelfreie Klebstoffe, phenolharzfreie Zentriermembranen, sowie evtl. biologisch abbaubare Membranen zum Einsatz kommen. Neben den Klebeverbindungen ist die Verbindungstechnik so zu gestalten, dass ein leichtes Trennen der einzelnen Komponenten ermoeglicht wird. Das Magnetsystem soll wiederverwendet, der Korb wiederverwendet und das Schwingsystem entsorgt werden.
Das Projekt "Erstellung eines zweistoeckigen Grundwassermodells fuer das Singener Becken/Hegau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Zur Untersuchung von Moeglichkeiten einer verstaerkten Grundwasserentnahme sowie der Auswirkungen von Altlasten wird ein Finite-Element-Stroemungsmodell zur Beschreibung der Grundwasserstroemung in zwei Grundwasserstockwerken erstellt. Die Grundwasserstockwerke stehen ueber mehrere hydraulische Fenster sowie ueber eine weniger durchlaessige Zwischenschicht miteinander in Verbindung. Im oberen Grundwasserstockwerk gibt es ausgepraegte Wechselwirkungen mit Oberflaechengewaessern, das untere wird durch Karstwasserzufluesse gespeist. In einer Voruntersuchung sind die hydrologischen Groessen (u.a. die Grundwasserneubildung) ermittelt worden. Nach Abschluss der Modelleichung sind die numerischen Berechnungen von Schadstoffausbreitungen geplant.
Das Projekt "Optimierungsstrategien mit der adaptiven FEM (innerhalb des SFB 332)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre, Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen durchgeführt. Fuer den Einsatz faserverstaerkter Kunststoffe spricht neben der hohen Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht die niedrige und in weiten Grenzen einstellbare thermische Ausdehnung. Besonders hochpraezise Komponenten aus dem Maschinenbau, die nur unter thermisch stabilen Bedingungen eine hohe Arbeitsgenauigkeit gewaehrleisten, koennen durch den Einsatz dieser Werkstoffe vom Einfluss innerer und aeusserer Waermequellen unabhaengig gemacht werden. Kompensatorische Massnahmen oder auch der Einsatz in klimatisierten Raeumen werden ueberfluessig. Genauso wie das mechanische Verhalten von Faserverbundkunststoffen durch den Laminataufbau 'konstruiert' werden kann, lassen sich die fuer Kohlenstoff und Aramidfasern charakteristischen negativen Waermeausdehnungskoeffizienten nutzen, um einen Verbundwerkstoff mit dem gewuenschten thermischen Ausdehnungsverhalten zu entwickeln. Im beantragten Zeitraum sollen Strukturoptimierungsverfahren zur Minimierung thermoelastischer Verformungen, Spannungen und Dehnungen unter Beruecksichtigung der Versagensmechanismen in komplexen Bauteilen aus faserverstaerkten Kunststoffen entwickelt und programmtechnisch umgesetzt werden. Variablen der Optimierung sind sowohl die Faserorientierungswinkel der einzelnen Laminatschichten als auch deren Schichtdicken. Das Verformungsverhalten unter statischer Last wird als weiteres wichtiges Kriterium beruecksichtigt.
Das Projekt "Zweidimensionales Knoten-Approximations-Verfahren fuer die Berechnung von Stroemungen mit freier Oberflaeche in Fliessgewaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik Theodor-Rehbock-Laboratorium durchgeführt. Mit der rasanten Entwicklung immer leistungsfaehiger werdender Rechenanlagen sind mathematische Modelle in den letzten Jahren wesentlich flexibler, kostenguenstiger und genauer geworden. Im Bereich der Hydromechanik ist inzwischen die tiefengemittelte zweidimensionale Finite-Elemente-Methode(FE-Methode) zum Stand der Technik in der numerischen Simulation von Stroemungsvorgaengen in Fliessgewaessern geworden. Aber die FE-Methode hat mindestens zwei Nachteile. Zum einen ist die Generierung eines FE-Netzes fuer ein natuerliche Gewaesser umfassendes Untersuchungsgebiet eine zeitaufwendige, kostenintensive und muehsame Aufgabe. Zum zweiten sind die Ableitungen der FE-Naeherungsloesung zwar in den Elementen stetig, nicht jedoch an den Elementraendern. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll eine neuartige numerische Methode, die als Knoten-Approximations-Methode (KA-Methode) bezeichnet wird, entwickelt werden. Bei dieser Methode wird das Untersuchungsgebiet nur in den Knoten diskretisiert. Sie beinhaltet die Vorteile der FE-Methode unter Vermeidung deren Nachteile. Da die KA-Methode keine Elemente benoetigt, wird die erforderliche manuelle Arbeit fuer die Datenaufbereitung stark reduziert. Ausserdem koennen viele von Finiten Elementen verursachte Probleme wie z.B. Elementverzerrung vermieden werden. Ebenfalls entfaellt das Problem, dass die Ableitungen der Naeherungsloesung an den Elementraendern nicht stetig sind.
Das Projekt "Erstellung eines zweistoeckigen Grundwassermodells fuer das Achtal/Hegau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Zur Untersuchung wasserwirtschaftlicher Problemstellungen im Grundwasserbereich wird ein zweistoeckiges stationaeres und anschliessend instationaeres Grundwassermodell erstellt. Zur Erfassung der sehr komplizierten geometrischen Gegebenheiten hat sich die verwendete Finite-Elemente-Diskretierung, als sehr geeignet herausgestellt. Die Grundwasserstockwerke stehen ueber ein hydraulisches Fenster sowie ueber eine weniger durchlaessige Zwischenschicht miteinander in Verbindung. Im oberen Grundwasserstockwerk gibt es Wechselwirkungen mit Oberflaechengewaessern, die Stroemung im unteren wird durch Karstwasserzufluesse beeinflusst. In einer Voruntersuchung sind die hydrologischen Groessen im Untersuchungsgebiet ermittelt worden.
Das Projekt "Modellierung, Simulation und Kompensation von thermischen Bearbeitungseinflüssen beim Wälzfräsen von Zahnrädern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Magdeburg, Institut für Werkstoff- und Fügetechnik durchgeführt. Die steigende Installation von Windkraftanlagen fördert den Bedarf von Großverzahnungen. Die Herstellung dieser wird heutzutage unter den Bedingungen des Wälzfräsens mit Kühlschmierstoff (Emulsion bzw. Öl) realisiert. Durch die Kooperation zweier Institute, des IFQ und des IWF, soll ein Simulationsmodell entworfen werden, welches die thermisch bedingten geometrischen Abweichungen auf Basis der Werkstückgeometrie berechnet. Die dadurch bekannte geometrische Abweichung (Verzug) zur Sollgeometrie kann im Bearbeitungsprozess berücksichtigt und somit kompensiert werden. Hierdurch ließ sich einerseits die Umwelt schonen sowie die Arbeitsumgebung des Werkers deutlich verbessern. Andererseits ergeben sich daraus aber ebenfalls ökonomische Vorteile durch Einsparung von Kühlschmierstoff, Schmierstoffaufbereitung und periphere Aggregate.
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