Das Projekt "Erfassung und Beschreibung von Mikrotrennflächen in Festgestein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GeoForschungsZentrum Potsdam durchgeführt. Mikrotrennflächen spielen eine zentrale Rolle in der Ingenieurgeologie, Gesteinsphysik und Felsmechanik. Um die Entwicklung von Mikrorissen und Risssystemen in Gesteinen besser vorhersagen zu können, soll in Fortsetzung der bisherigen Arbeiten am GeoForschungsZentrum Potsdam das Mikrorisswachstum unter Modus I und II Belastung untersucht werden. Hierzu sollen fortgeschrittene Verfahren zur Analyse der bei der Rissbildung abgestrahlten akustischen Emissionen (AE) eingesetzt werden, um den Anteil unterschiedlicher Mikrorisstypen bei Rissbildung unter Modus I und II Belastung zu bestimmen. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen Mikrorissverteilung in der Prozesszone und Bruchzähigkeit für unterschiedliche Belastungsarten zu erfassen. Im ersten Teil der Studie wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Modus II Bruchzähigkeit (PTS-Test) entwickelt. Dies soll nun weiterentwickelt werden, um es in der Anwendung als Standardverfahren (International Society of Rock Mechanics (ISRM) Suggested Method) einsetzen zu können. Hierzu sollen der Einfluss der Probengröße und der Belastungsgeschwindigkeit auf die Bruchzähigkeit untersucht werden.
Das Projekt "Gebrauchsverhalten von Betonfahrbahnen mit Recyclingzuschlag" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Baustoffe- und Baukonstruktionen, Lehrstuhl für Baustoffkunde und Werkstoffprüfung, Materialprüfungsamt für das Bauwesen,Bereich Baustoffe durchgeführt. In enger Zusammenarbeit mit dem BMVBW und den Autobahnämtern der jeweiligen Bundesländer sollen alle wichtigen Daten bezüglich Herstellung und der dabei verwendeten Baustoffe von ein- und zweischichtigen Betonfahrbahndecken, bei denen RC-Betonzuschlag verwendet wurde, zusammengetragen und systematisch ausgewertet werden. Anschließend sollen die Betonfahrbahndecken augenscheinlich (Zustand der Oberflächen, Abwitterung bzw. Frost-Tausalz-Widerstand einschichtiger Decken, Dokumentation von Rissen, Fugenöffnungen und Unregelmäßigkeiten) in regelmäßigen Abständen untersucht werden. Um die in der Praxis auftretenden Verformungen (Aufwölben, Aufschüsseln) der Betonfahrbahndecken erfassen und mit Labormessungen vergleichen zu können, sollen orientierend Messungen mit einem am Baustoffinstitut entwickelten Lasermessgerät durchgeführt werden. In Laboruntersuchungen sollen darüber hinaus an Bohrkernen Materialkenndaten wie Feuchtigkeitsgehalt, Luftporengehalt und Verbundfestigkeit bestimmt werden.
Das Projekt "Mechanisches Fügen von Materialien mit begrenzter Duktilität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Festkörpermechanik, Professur für Mechanik multifunktionaler Strukturen durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Vorhersage von Rissen beim mechanischen Fügen von Materialien mit begrenzter Duktilität und die Bewertung der Risse unter Betriebslasten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Automatisierte Schadensdetektion mittels Risslumineszenz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MR Chemie GmbH durchgeführt. Im Kontext aktueller Inspektions- und Instandhaltungsstrategien an Tragstrukturen derzeit betriebener Offshore-Windenergieanlagen auf Basis wiederkehrender Prüfungen (WKP) und derer gravierenden Nachteile hat das Gesamtvorhaben zum Ziel, Konzepte für eine flexible, vorausschauende Instandhaltung zu entwickeln und in konkreten Systemen umzusetzen. Neben der Einbindung digitaler Modelle zur Strukturbeschreibung unter Berücksichtigung aktueller Neuentwicklungen zur Datenverarbeitung ist es Ziel des Vorhabens, neu- bzw. weiterentwickelte Methoden zur Schadensfrüherkennung in das vorgenannte neuartige Instandhaltungssystem zu integrieren. Im Rahmen dieses Teilvorhabens soll dazu das kürzlich entwickelte Verfahren der Risslumineszenz insofern weiterentwickelt werden, dass Informationen zu neu entstandenen oder bereits vorhandenen Ermüdungsrissschäden an den Tragstrukturen automatisiert erfasst und im Inspektions- und Instandhaltungssystem verarbeitet werden. Dabei erfolgt die Automatisierung über die Implementierung zu entwickelnder KI-Algorithmen. Gleichzeitig ist das Beschichtungssystem des Risslumineszenzverfahrens so weiterzuentwickeln, dass es den offshore vorhandenen hohen Anforderungen an Sensitivität, Zuverlässigkeit und Robustheit gerecht werden kann. Dazu müssen insbesondere die mechanische und die chemische Beständigkeit, und U. auch für eine Integration in vorhandene Korrosionsschutzsysteme optimiert werden. Weiterhin sind zur Berücksichtigung der erhöhten Anforderungen offshore auch hardwareseitige Anpassungen und Weiterentwicklungen erforderlich (Kameratechnik, Beleuchtung). In einer prototypischen Umsetzung an einer Offshore-Tragstruktur im Betrieb eines Vorhabenpartners werden planmäßig erste Erfahrungen zur Applikation unter realen Umständen sowie zum praktischen Einsatz der lumineszenzbasierten Risserkennung gewonnen sowie die Integration der erzielten Informationen in das zuvor beschriebene vorausschauende Instandhaltungskonzept getestet.
Das Projekt "Wissensbasiertes Design von verschleißbeständigen Lagerstählen durch Charakterisierung auf atomarer Ebene - Ein Ausweg aus der 'White Etching Crack' Problematik von Windkraftanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH durchgeführt. Materialversagen durch 'White Etching Cracks' (Weiß anätzende Risse, WECs) betrifft insbesondere die Lager von Windturbinengetrieben. Dieser Schadensmechanismus erhöht die Kosten für Windkraft erheblich und behindert somit weltweit den Ausbau der erneuerbaren Energien. WECs verursachen schon seit über 20 Jahren zunehmend Probleme in der industriellen Anwendung, der zugrunde liegende Mechanismus wird aber immer noch kontrovers diskutiert, was hauptsächlich auf das Fehlen geeigneter Untersuchungsmethoden zurückzuführen ist. Ziel des Vorhabens ist, durch die Anwendung neuer Charakterisierungsmethoden im Rahmen einer Nachwuchsforschergruppe, einen Durchbruch beim Finden von Maßnahmen gegen WECs zu erzielen. Der Projektleiter ist Entwickler einer neuartigen Charakterisierungsmethode mit atomarer Auflösung, mit der sich die für die Bildung von WECs verantwortlichen Werkstoffveränderungen erstmals detailliert untersuchen lassen. Das fünfjährige Forschungsvorhaben mit drei Mitarbeitern wird am Max-Planck-Institut für Eisenforschung, einem der weltweit renommiertesten Institute auf dem Gebiet der Stahlforschung, durchgeführt werden. Für das Vorhaben werden WECs unter kontrollierten Bedingungen im Labor in verschiedenen Legierungen generiert und so ein detailliertes Verständnis für den Schadensmechanismus erarbeitet. Darauf aufbauend werden Lagerstähle mit signifikant verbesserter Resistenz gegenüber WECs entwickelt. Die aus dem Vorhaben gewonnen Erkenntnisse sollen im Rahmen von drei durch den Antragssteller organisierten Workshops direkt der deutschen Industrie zu Gute kommen. Bei Projekterfolg stünde ein neuer, günstiger und verschleißbeständiger Lagerstahl nicht nur der Windkraftbranche, sondern auch allen anderen Lageranwendungen (Man bedenke, Lager werden in fast allen Maschinen mit beweglichen Elementen verbaut!), zur Verfügung.
Das Projekt "Analyse und Bewertung lokaler Arrestereignisse bei Komponenten unter dynamischer Belastung (KEK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik durchgeführt. Ziel des KEK-Vorhabens ist die detaillierte Analyse des lokalen Arrestverhaltens unter dynamischer Belastung und die Ableitung verbesserter lokaler Kriterien für Initiierung und Arrest unter Berücksichtigung der Erwärmung am Riss. Hierzu sollen die lokalen Arrestereignisse unter dynamischer Belastung durch spezielle dynamische Versuche erweiterter Messtechnik quantifiziert werden, die Ergebnisse an einem zweiten Werkstoff abgesichert und entsprechende probabilistische Spaltbruchmodelle erprobt werden.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung von experimentellen Grundlagen und numerischen Modellen zur mikro- und mesoskopischen Abbildung einer Diskontinuitätsbildung in Wirts- und Barrieregesteinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Kiel, Institut für Geowissenschaften - Marine und terrestrische Geomechanik und Geotechnik durchgeführt. Die Nutzung des untertägigen Raums als Ressourcenquelle, Speicher und Verkehrsraum ist in den vergangenen Jahren deutlich komplexer, insbesondere im Zusammenhang mit Fragen der Transformation von Energiesystemen oder sichere Verwahrung von Abfällen bei der Energieproduktion oder aus Industrie, geworden. In der Beurteilung eines wirtschaftlichen und ökologischen Betriebs von untertägigen Geosystemen kristallisieren sich die Themen Schädigung, Rissbildung und -fortschritt sowie Grenzflächenproblematik als bisher wenig verstanden Aspekte heraus. Sie mit in der Praxis gängigen, kommerziellen numerischen Simulationssystemen derzeit nicht adäquat modellierbar und stellen daher dringlichen Forschungsbedarf dar. Das geplante Vorhaben leistet wesentliche Beiträge für experimentell-numerische Analyse zur Diskontinuitätsentstehung in den untertägigen Gesteinen, unter Berücksichtigung von gekoppelte mechanischer, thermischer und hydraulischer Prozesse in der Diskontinuitätenentwicklung. Die Projektergebnisse sollen ein verbessertes Verständnis diese Prozesse zur zuverlässigen Planung der geotechnischen Nutzung des unterirdischen Raumes geben. Das Gesamtprojekt beinhaltet 3 Hauptarbeitspakete, bezüglich der Untersuchung der Wegsamkeiten durch Quell-und Schrumpfungsprozesse, durch druckgetriebene Perkulationen und durch Spannungsumlagerungen, wobei in den AP's die experimentellen und numerischen Analysen und Entwicklungen durchgeführt werden. Die CAU Kiel ist in den experimentellen und numerischen Entwicklungen zu den AP's 1 und 2 involviert. Darin sind als experimentelle Laboruntersuchungen, Analysen zur Rissinitiierung und Selbstheilung von Tonen und Salzgesteinen unter thermisch, hydraulischen und mechanischen Randbedingungen geplant. Als numerische Entwicklungen sind aufbauend auf eigenen LEM Entwicklungen, Weiterentwicklungen zur getriggerten Rissinitiierung und Selbstheilung von Tonen und Salzgesteinen unter den gegebenen Randbedingungen geplant.
Das Projekt "Vorhaben: Experimentelle Untersuchungen zur druckgetriebenen Perkolation in Barrieregesteinen (Salz, Ton) und numerische Simulation mit diskontinuums-mechanischen Berechnungsmodellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFG Institut für Gebirgsmechanik GmbH durchgeführt. Das Vorhaben leistet wesentliche Beiträge für die realitätsnahe experimentell-numerische Analyse der Entstehung und Entwicklung von Diskontinuitäten in den Gesteinen Salz, Ton und Kristallin. Dabei stehen das Verständnis und die Quantifizierung von Wechselwirkungen mit sich dynamisch entwickelnden Gesteinseigenschaften (z.B. Permeabilität) im Mittelpunkt, die geomechanische Integrität und Dichtheit geologischer Reservoir-Barriere-Schichten bestimmen. Es werden Diskontinuitäten von volumetrisch verteilten Schädigungen, wie sie in der Auflockerungszone von Festgesteinen auftreten, Diskontinuitäten, die sich an Phasengrenzflächen unkontrolliert oder kontrolliert neu bilden können sowie diskrete Riss- und Kluftnetzwerke, wie sie durch druckgetriebene Perkolation entstehen können, betrachtet. Die Arbeitspakete AP1-AP3 sind jeweils in die identischen Bereiche Laborexperiment, Numerik sowie in-situ-Experiment (Untertagelabor) strukturiert und bilden jeweils einen typischen Effekt ab, der zur Entstehung und Entwicklung spezifischer Diskontinuitäten führt. AP 4 dient der Projektkoordination. AP 1: Wegsamkeiten durch Quell- und Schrumpfungsprozesse AP 2: Wegsamkeiten durch druckgetriebene Perkolation AP 3: Wegsamkeiten durch Spannungsumlagerungen AP 4: Projektkoordination
Das Projekt "Vorhaben: Wegsamkeiten durch Spannungsumlagerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geologie durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des geplanten Vorhabens ist es, in wesentlichem Umfang vorhandene Lücken im Prozess-, Methoden- und Systemverständnis bei der Entstehung und Entwicklung struktureller Diskontinuitäten in Wirts- und Barrieregesteinen zu schließen. Auf der Basis systematischer experimentell-numerischer Analysen in für geotechnologische Anwendungen typischen Gesteinen sollen zeitliche und räumliche Auswirkungen von Diskontinuitäten auf die geomechanische Integrität und Dichtheit geologischer Formationen (z.B. in Form von Permeabilitäts- und Festigkeitsänderung) betrachtet werden. Damit werden Voraussetzungen für die Etablierung und Verbesserung verlässlicher Verfahren und Leitlinien zur prognostizierenden Gefährdungsanalyse und Überwachung vermeidbarer Umweltauswirkungen geschaffen. Im vorliegenden Teilprojekt werden hydro-mechanisch gekoppelte Laborexperimente und numerische Simulationen in Bezug auf kristallines Gestein durchgeführt. Die Laborversuche enthalten klassische und spezielle bruchmechanische Versuche an Matrixmaterial sowie Diskontinuitäten. Die numerischen Simulationen auf Basis der Diskreten-Elemente-Methode beinhalten die Simulation von Rissausbreitungsprozessen sowie Dislokationen entlang existierender Klüfte bzw. Störungszonen. Dabei wird auf Basis der Laborversuche ein neues Materialgesetz zur Beschreibung des hydro-mechanischen Verhaltens von Diskontinuitäten entwickelt, implementiert, getestet und angewendet. Der Arbeitsplan umfasst folgende Schritte: 1.) Analyse des aktuellen Standes von W+T 2.) HM-gekoppelte gesteinsmechanische Laborversuche am Kristallin 3.) Numerische Simulationen zur Rissausbreitung inkl. Entwicklung eines Kluftstoffgesetzes 4.) Einbeziehung von in-situ-Daten aus Frac-Experimenten in Simulationen.
Das Projekt "LISZUBA: Lithium-Schwefel-Feststoffbatterien als Zukunftsbatterie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien, Fachgebiet Struktur und Eigenschaften von Materialien durchgeführt. Hauptziel dieses Teilprojekts ist es, die 3D-Strukturen und -Prozesse im Inneren der hergestellten neuartigen LiS-ASB sowohl während des Zyklierens in-operando/in-situ als auch ex-situ und post-mortem abzubilden, um damit die entscheidenden Struktur/Morphologie-Informationen zu erhalten, die für die Entwicklung der Batterien notwendig sind. Die dreidimensionale Abbildung der inneren Struktur der Elektroden während des Zyklierens ermöglicht es, die in den Batterien ablaufenden strukturellen und morphologischen Prozesse zu studieren und zu verstehen. Schwachstellen sollen identifiziert werden und eliminiert werden. Das Augenmerk liegt dabei unter anderem auf dem Einfluss der Porenstrukturen auf die Leistung, Funktionsfähigkeit und Degradationsverhalten der Elektroden, lokalen Inhomogenitäten, der Dendritenbildung, der Volumenausdehnung und Rissentstehung/-fortpflanzung, sowie weiterer kritischer Punkte, die sich hemmend auf die Leistung und auf das Zyklierverhalten der LiS-ASB auswirken. Diese Informationen sind auch sehr wichtig, um den Spannungsverlauf zu verstehen und hohe Ströme bei niedrigen Überspannungen zu realisieren. Das übergeordnete Ziel ist letztlich die Verbesserung der Elektrodenstrukturen und - Morphologien hinsichtlich Energie- und Leistungsdichte sowie Degradationsverhalten, nicht zuletzt auch zur Unterstützung der Prozessierbarkeit für eine industrierelevante Hochskalierung
| Origin | Count |
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| Bund | 126 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 126 |
| License | Count |
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| offen | 126 |
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|---|---|
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