L’apparition d’inclusions exogènes demeure un problème majeur pour les élaborateurs de titane. Afin d’améliorer la propreté inclusionnaire des lingots élaborés par le procédé de refusion à l’arc sous vide (Vacuum Arc Remelting), une étude numérique et expérimentale a été réalisée. La partie numérique de la thèse consiste à modéliser le comportement d’un défaut hard-α provenant de l’électrode consommable et tombant dans le puits liquide du lingot. Un modèle décrivant le processus de dissolution prédit l’évolution de la taille d’une inclusion durant son séjour dans le puits liquide. La trajectoire est déterminée à l’aide d’un modèle lagrangien tenant compte de la turbulence de l’écoulement en modifiant le coefficient de trainée. Les deux modèles ont été couplés et implémentés dans le logiciel SOLAR, qui simule la croissance d’un lingot VAR.Les résultats mettent en évidence la difficulté d’éliminer une inclusion hard-α avec une seule refusion, principalement à cause de la croissance d’une couche de phase β pendant les premiers moments de l’immersion. Le comportement global du défaut dépend fortement de l’hydrodynamique du puits et des caractéristiques de l’inclusion.Pour étudier la dissolution expérimentalement, des défautssynthétiques (hard-α et HDI) ont été immergés dans un bain de titane liquide chauffé dans un four à bombardement électronique. Les vitesses de dissolution ont été déterminées en mesurant les dimensions des défauts avant et après les expériences et ont été ensuite utilisées pour valider les modèles numériques. Par ailleurs, nous avons mis en évidence la grande influence de la température et de la vitesse de l’écoulement sur les cinétiques de dissolution / The presence of exogeneous inclusions has always been a major concern for the titanium industry. To help improve the inclusional cleanliness of VAR (Vacuum Arc Remelting) titanium ingots, a numerical and experimental study was undertaken.The numerical model is capable of predicting the motion and dissolution of a hard-α defect falling from the electrode tip into the ingot melt pool during vacuum arc remelting. It is implemented in SOLAR, a CFD code that simulates the ingot growth and solidification. The dissolution of the inclusion is governed by nitrogen diffusion from the defect towards the surrounding molten metal. A model describing this phenomenon predicts the particle size evolution and the nitrogen profile at each moment. The motion of the spherical particle is tracked using a Lagrangian model and the influence of turbulence is accounted for by a modification of the drag coefficient.Results show that inclusion removal is difficult with a single melt since the growth of a β-phase layer leads to an initial increase in the defect size. The inclusion behaviour is highly dependent on the pool hydrodynamics and on inclusion characteristics.In order to clarify dissolution aspects of these defects and to measure their dissolution kinetics, synthetically processed defects were introduced into molten titanium heated in an electron beam melting furnace. Dissolution rates were calculated by measuring the size of the defects before and after the experiments and the results were used to validate the numerical models. Furthermore, the experiments show that dissolution kinetics highly depend on fluid motion and temperature

La dispersion de particules par une onde de souffle ou de choc induit la formation de structures régulières qui prennent la forme de jets de particules. Jusqu'à présent, les expériences n'ont été réalisées qu'en trois dimensions rendant difficile l'exploitation des données. Dans cette étude, une onde de souffle, générée à l'extrémité d'un tube à choc, débouche au centre d'un anneau de particules solides initialement confiné dans une cellule de Hele-Shaw. Pour la première fois, à partir d'une expérience de laboratoire, la formation de jets de particules est observée dans une configuration quasi bi-dimensionnelle et pour de faibles niveaux de pression. Grâce à un système de visualisation ultra-rapide, il a été mis en évidence que la sélection du nombre de jets de particules est un processus instationnaire. Nous avons observé que les jets de particules sont initialement formés à l'intérieur de l'anneau et sont ensuite expulsés à l'extérieur du front de particules en expansion. L'influence de nombreux paramètres, tels que la densité et le diamètre des particules, la surpression générée et la géométrie de l'anneau, ont été étudiées. La synthèse des résultats expérimentaux obtenus a permis d'établir certaines relations empiriques reliant le nombre de jets aux propriétés initiales. De plus, la formation de fines perturbations sur le front externe de la couche de particules a été observée. Ce phénomène est quant à lui indépendant des jets principaux et dépend seulement de la nature des particules. / The dispersion of particles by a blast or a shock wave induces the formation of coherent structures which take the form of particle jets. All the experiments conducted so far have been performed in three-dimensional geometry. In the present study, a blast wave, issuing from the discharge of a planar shock wave at the exit of a conventional shock tube, is generated in the center of a granular medium ring initially confined inside a Hele-Shaw cell. With the present experimental set-up, under impulsive acceleration, a solid particle jet formation is clearly obtained and observed in a quasi-two-dimensional configuration, for the first time. From fast flow visualizations, we highlighted that the selection of the number of jets is unsteady. We noticed, in all instances, that the jets are initially generated inside the particle ring and thereafter expelled outward. This point has not been observed in three-dimensional experiments. The influence of many parameters such as density and diameter of particles, the generated pressure and the geometry of the ring, has been studied. Empirical relationships were deduced from the experimental curves. Moreover, we observed in detail the formation of very thin perturbations created around the external surface of the dispersed particle layer. This phenomenon is independent of the main jet formation and solely depends on the nature of particles.

Les voies sèches de valorisation du bois énergie sont de plus en plus exigeantes vis-à-vis de la qualité de la matière première et notamment quant à sa teneur en eau. Ainsi, une étape intermédiaire de préconditionnement, sur site industriel, tend à se développer. La mise en œuvre de séchoirs en continu est alors séduisante de par son faible coût et sa parfaite intégration dans la ligne de production. Cependant, elle n'est pas sans écueil : la variabilité de la biomasse et l'hétérogénéité des conditions climatiques au sein du séchoir rendent fastidieux le dimensionnement du séchoir et de la source de chaleur associée d'une part et la maximisation du flux matière d'autre part.Notre étude a pour ambition de développer un outil informatique d'aide à la conception et à l'optimisation de séchoirs en continu traversés par un lit condensé de particules de bois. Pour y parvenir, nous associons une approche expérimentale et une approche numérique du procédé. La démarche scientifique s'articule autour de deux échelles représentatives :- A l'échelle de la particule de bois, le modèle de Van Meel, reposant sur le concept de courbe caractéristique de séchage, est étendu : le couplage entre transferts de chaleur et de masse est rendu explicite. Nous disposons dès lors d'un modèle réactif et prédictif en conditions climatiques variables. Parallèlement, un premier dispositif expérimental original est conçu et construit pour l'étude du séchage de particules de bois isolées. Les données recueillies sont alors analysées en vue d'alimenter en paramètres et de valider le modèle semi-analytique ;- A l'échelle du séchoir, une modélisation double-échelle est adoptée pour tenir compte de l'évolution des conditions climatiques. Un soin particulier est apporté à la modélisation, se voulant être la plus proche possible des installations existantes : à ce titre, les transferts au niveau de la paroi du séchoir sont pris en compte, ainsi que la variabilité des particules de bois. Parallèlement, un second dispositif expérimental original est conçu et construit pour l'étude du séchage de particules disposées en lit. Les données recueillies sont alors confrontées aux simulations du modèle double-échelle.La validation du modèle s'étant révélée probante tant à l'échelle de la particule qu'à celle du séchoir, une utilisation du code pour l'aide à la conception et à l'optimisation d'installations industrielles a pu être envisagée. Ainsi, ce travail s'achève-t-il par deux études de cas à travers lesquelles nous explorons le potentiel du modèle pour maximiser le flux matière tout en garantissant la qualité du produit et l'efficacité énergétique du séchoir. / The dry conversion routes of wood to energy require more and more improvement in the quality of raw material, particularly regarding to its moisture content. That is why a preliminary step of preconditioning tends to be developed on the industrial sites. The use of continuous dryers is then tempting because of their low cost and their perfect integration in the production line. However it is not without pitfall: the climatic conditions heterogeneity inside the dryer, on the one hand, and the biomass variability, on the other hand, make the utilization of these industrial plants tedious.Our study aims to develop a computing tool to help engineers optimizing and to designing continuous dryers passed through by a condensed bed of wood particles. For this result, an experimental approach of the process is associated to a numerical one. The scientific method revolves around two representative scales:• At the wood particle scale, the Van Meel model, based on the concept of characteristic drying curve, is enhanced: the coupling between heat and mass transfer is made explicit. So we obtain a reactive model which is predictive when the climatic conditions are variable. Meanwhile, a first original experimental device is designed and built in order to study the drying of single wood particles. Thanks to the collected data, the semi-analytical model is provided with parameters and is validated;• At the dryer scale, a dual-scale approach is chosen in order to take into account the evolution of the climatic conditions. A particular attention is paid to the modeling in order to make it as similar as possible to the existing installations: as such, the transfers at the wall surface and the variability of wood particles are included. Meanwhile, a second original experimental device is designed and built in order to study the drying of a wood particles stack. The data collected are then confronted with simulations of the double-scale model.The validation of the model has proven to be convincing at the particle scale and at the dryer one. Therefore a utilization of the code to help in the design and optimization of industrial plants can be considered. Thus, the work ends by two case studies through which we explore the potential of the model to maximize material flow while ensuring product quality and efficiency of the dryer.

The purpose of this diploma thesis was to find optimal operational parameters of Ranque–Hilsch vortex tube that would give the best results of temperature separation, and to create a numerical model of the device. Firstly, extensive research of current literature was done and analytical model of the tube was created. Then, the numerical model of the vortex tube was designed using Star-CCM+ software. Afterward, best fitting turbulence model was chosen to do the calculation and optimal geometrical parameters of the tube were obtained as a result of CFD simulation. Then, inlet nozzles for the tube were designed and manufactured. Experimental evaluation of the vortex tube and description of its optimal settings form a substantial part of the project. Finally, the data obtained from the experiment were compared to the results of numerical analysis and conclusions were deduced.

Die übergeordnete Zielstellung der vorliegenden Arbeit ist es, Bedingungsfaktoren erfolgreicher Teamarbeit anhand von Forschungsarbeiten aus unterschiedlichen Fachrichtungen herauszuarbeiten und diese anhand eigener Studien zu sogenannten Actionteams empirisch zu überprüfen. Hierfür wird auf Grundlage einer umfangreichen Literaturanalyse ein Rahmenforschungsmodell zur Teamarbeit synthetisiert sowie ein Verhaltensmarker Ansatz zur Erfassung und Bewertung von Team(arbeits)prozessen in kritischen Situationen entwickelt und erprobt. Demzufolge ist die Arbeit in zwei Teile aufgebaut: Im ersten Schritt wird theoriegeleitet ein Forschungsmodell zur Teamarbeit abgeleitet und durch sekundäranalytische Auswertungen von elitären Actionteams überprüft. Darauf aufbauend, wird ein Verhaltensmarker-Ansatz zur Messung und Bewertung von potentiell trainierbaren Team(arbeits)prozessen konzipiert und an Rettungsdienstteams in einer high-fidelity-Simulation experimentell evaluiert. Der Fokus im ersten Teil der Arbeit liegt auf der theoriegeleiteten Entwicklung des Forschungsmodells, welches Teamarbeit in folgende analytisch unterscheidbare Dimensionen differenziert: emergent states (shared mental models, mutual trust und group potency) und Teamprozesse (team orientation, team leadership, mutual performance monitoring, backup behavior, adaptability und closed loop communication). Dieses Forschungsmodell wurde mit einer Sekundäranalyse von Fragebogen- und Interviewdaten zu einer Stichprobe von elitären Actionteammitgliedern geprüft und empirisch bestätigt. Die quantitative Analyse von Fragebogendaten zeigt bei den elitären Actionteammitgliedern (n = 132) positive signifikante Zusammenhänge zwischen den emergent states und Teamprozessen. Im direkten Abgleich mit nichtelitären Actionteammitgliedern (n = 133) zeigten sich bei den elitären Actionteammitgliedern durchweg höhere Ausprägungen in den Teamarbeitsdimensionen (erste Forschungsfrage). Des Weiteren wurde untersucht, ob eine Beziehung zwischen Teamarbeitsdimensionen und verschiedenen Teamtypen (contending teams, critical teams und performing teams) besteht. Die inhaltsanalytische Auswertung von qualitativen Interviewdaten elitärer Actionteammitglieder (n = 51) wie auch statistische Analysen standardisierter Fragebogendaten elitärer Actionteammitglieder (n = 132) legen eine Beziehung nahe. Die Ergebnisse belegen, dass sich die beiden Teamtypen contending teams und performing teams am stärksten in den Teamarbeitsdimensionen team leadership und adaptability unterscheiden (zweite Forschungsfrage). Das Hauptanliegen des zweiten Teils der Arbeit besteht darin, zu testen, ob die im ersten Arbeitsteil als erfolgskritisch identifizierten Team(arbeits)prozesse, nach einer Schulungs- und Trainingsintervention mit einer erhöhten Leistungsfähigkeit einhergehen. Dazu wird aus den Erkenntnissen des ersten Teils und unter Rückgriff auf aktuelle Forschungsergebnisse ein Verhaltensmarker-Ansatz entwickelt. Zur Überprüfung, ob und wie durch eine Verbesserung der Team(arbeits)prozesse die Leistungsfähigkeit von Actionteams gesteigert werden kann, wurde eine quasi-experimentelle Simulations-Studie mit einem Experimental- und Kontrollgruppen-Design durchgeführt. Um mit dem entwickelten prozessanalytischen Messinstrument die Team(arbeits)prozesse praktizierender Rettungsdienstmitglieder in kritischen Situationen zu erfassen, wurde eine Simulation als Zwischenform einer Labor- und Felduntersuchung gewählt. Insgesamt nahmen 96 Teilnehmer an der Studie teil, die in zwei Gruppen aufgeteilt wurden. Der Teilnehmerkreis eins (T1; n = 47) erhielt vor der Simulation eine Schulungs- und Trainingsmaßnahme und der Teilnehmerkreis zwei (T2; n = 49) erhielt diese nachher. Anschließend wurde eine Teilstichprobe mit jeweils 10 Personen aus dem Teilnehmerkreis eins (T1) als Experimentalgruppenteilnehmer (n = 10) und aus dem Teilnehmerkreis zwei (T2) als Kontrollgruppenteilnehmer (n =10) zufällig ausgewählt. Die Experimental- und Kontrollgruppenteammitglieder absolvierten in einer high-fidelity-Simulation ein komplexes und mit kritischen Situationen konzipiertes Fallbeispiel. Die Bewertung der Team(arbeits)prozesse und des Teamerfolges erfolgte durch eine offene, passiv teilnehmende Beobachtung und wurde mittels Beobachtungsbogen von sechs Experten während der Simulation protokolliert. Des Weiteren wurde das Verhalten der Teammitglieder anhand aufgezeichneter Videodateien mit einer Videointeraktionsanalyse bewertet. Die Ratingübereinstimmung zwischen den Beobachtungsdaten der teilnehmenden Forscher vor Ort mit den Videoauswertungen der unabhängigen Experten im Nachgang lassen erkennen, dass das entwickelte prozessanalytische Verfahren zur Messung und Bewertung von Team(arbeits)prozessen geeignet ist, reliabel und objektiv die Leistungsfähigkeit von Rettungsdienstteams in kritischen Situationen zu erfassen. Die Befunde zeigen, dass die als erfolgskritisch und potentiell trainierbar identifizierten Team(arbeits)prozesse durch eine Schulungs- und Trainingsmaßnahme gesteigert werden konnten. Hierbei verdeutlichen die Ergebnisse des Experimental- und Kontrollgruppenvergleichs, dass insbesondere die Reflexions-, Teamführungs- und Koordinationsprozesse verbessert werden konnten. Auch lag der Teamerfolg, gemessen an der Anzahl richtig gewählter und ausgeführter Maßnahmen, die in einem zeitlich vorgegebenen Rahmen durchgeführt wurden, bei den Experimentalgruppen etwas höher als bei den Kontrollgruppen. Zusammenfassend liegen mit dieser Arbeit erste empirische Befunde eines quasi-experimentellen und multi-methodischen Forschungs- bzw. Evaluationsdesigns vor, die aufzeigen, welche erfolgskritischen Team(arbeits)prozesse die Leistungsfähigkeit von Actionteams in kritischen Situationen steigern können.:Inhaltsverzeichnis Abstract 4 Inhaltsverzeichnis i Abbildungsverzeichnis v Tabellenverzeichnis v Abkürzungsverzeichnis viii 1 Einleitung 1 1.1 Ausgangspunkt, Zielsetzung und Forschungsfragen 1 1.2 Aufbau der Arbeit 4 2 Begriffliche und konzeptionelle Grundlagen der Teamarbeit 7 2.1 Skizze zur Entwicklung der Kleingruppenforschung 7 2.1.1 Historische Entwicklung der Kleingruppenforschung 7 2.1.2 Perspektiven der Kleingruppenforschung 8 2.1.3 Projekte und Programme der Gruppenforschung 9 2.2 Ziele sowie Vor- und Nachteile von Gruppenarbeit nach Wegge (2004) 10 2.3 Begriffsbestimmung zu Gruppenarbeit und Teamarbeit 12 2.4 Überblick zu repräsentativen Theorien und Ansätze zum Teamarbeitskonzept 14 2.5 Chronologische Meilensteine zur Teamforschung 16 2.6 Ergänzende Beiträge verschiedener Forschungsstränge 17 3 Definitionen, Merkmale und Typen von Teams 26 3.1 Notwendigkeit einer neuen Begriffsbestimmung? 26 3.2 Begriffsdefinitionen zu Gruppe, Arbeitsgruppe und Team 27 3.2.1 Teams, deren Fokus auf die Handlungsausführung gerichtet ist: Arbeitsteams, Crews, Actionteams, Interdisciplinary-Action-Teams (IAT), Swift-Starting-Action-Teams (STAT) 30 3.2.2 Teams, deren Fokus auf die kognitive Entscheidungsfindung ausgerichtet ist: Projektteams 31 3.3 Teamklassifikationsansätze 34 3.3.1 Allgemeine Klassifikationen und Typologien 35 3.3.2 Aktuellere Teamklassifikationen 36 3.4 Einordnung der Teams der Untersuchung 39 4 Theoretische Erklärungsansätze zur Teamarbeit und Teameffektivität mit unterschiedlicher Reichweite 42 4.1 Grand Theory – Handlungsregulationstheorie nach Frese und Zapf (1994) 42 4.1.1 Perspektive Handlungsprozess 43 4.1.2 Perspektive Handlungsstruktur und Regulationsebenen (vgl. Frese & Zapf, 1994, S. 280–287) 44 4.1.3 Empirische Evidenz handlungsregulationstheoretischer Ansätze 45 4.2 Middle Range Theories – disziplinübergreifende Ansätze und Rahmenmodelle zur Teamarbeit und Teameffektivität 49 4.2.1 Ältere bzw. klassische Modelle zur Erklärung von Teamarbeit und Teameffektivität aus der allgemeinen Gruppenforschung 49 4.2.2 Aktuellere Beiträge zur Erklärung von Teamarbeit und Teameffektivität 57 4.3 Conclusio: Zusammenfassung der theoretischen Vorarbeiten zur Teamarbeit und Teameffektivität 69 5 Rahmenforschungsmodell, Forschungsfragen und Hypothesen 71 5.1 Emergent states 71 5.1.1 Geteilte mentale Modelle (shared mental models) 71 5.1.2 Gegenseitiges Vertrauen (mutual trust) 74 5.1.3 Teamstärke (group potency) 75 5.2 Teamprozesse 76 5.2.1 Kommunikation (closed loop communication) 76 5.2.2 Teamführung (team leadership) 78 5.2.3 Teamorientierung (team orientation) 79 5.2.4 Gegenseitige Leistungsüberwachung (mutual performance monitoring) 80 5.2.5 Unterstützung (backup behavior) 81 5.2.6 Anpassungsfähigkeit (adaptability) 82 5.3 Konkludierendes Rahmenforschungsmodell 83 5.4 Forschungsfragen und Hypothesen 88 6 Sekundäranalytische Auswertungen zur Teamarbeit in Actionteams 91 6.1 Datenmaterial 91 6.2 Stichproben 91 6.2.1 Stichprobe Fragebogenerhebung 91 6.2.2 Stichprobe Interviewerhebung 93 6.3 Methode 94 6.3.1 Erhebungsverfahren Fragebogenstudie 94 6.3.2 Erhebungsverfahren Interviewstudie 95 6.4 Datenauswertung der Fragebogenstudie 96 6.4.1 Hypothesenüberprüfung des Zusammenhangs zwischen Teamprozessen und emergent states 96 6.4.2 Hypothesenüberprüfung zum Vergleich der Ausprägungen der Teamarbeitsdimensionen von elitären Actionteammitgliedern und nichtelitären Actionteammitgliedern 97 6.4.3 Ergebnisse zur forschungsleitenden Fragestellung 1 100 6.4.4 Quantitative Analysen zur Beziehung zwischen Teamarbeit und Teamtyp 100 6.4.5 Hypothesenüberprüfung der Ausprägungen der Teamarbeitsdimensionen nach Teamtyp 100 6.4.6 Interpretation der Ergebnisse 102 6.5 Datenauswertung der Interviewstudie 102 6.5.1 Ergebnisse der Interviewstudie elitärer Actionteammitglieder 104 6.5.2 Hypothesenüberprüfung der Beziehung zwischen Teamprozessen und Teamtyp 106 6.5.3 Ergebnisse (Teamprozesse – Teamtyp) 109 6.5.4 Hypothesenüberprüfung der Beziehung zwischen emergent states und Teamtyp 111 6.5.5 Ergebnisse (emergent states – Teamtyp) 113 6.6 Zusammenfassung der Ergebnisse 115 6.7 Kritische Reflexion 115 7 Entwicklung und Erprobung eines Behavioral-Marker-Systems zur Messung und Bewertung von Team(arbeits)prozessen für Rettungsdienstteams 117 7.1 Inhaltlicher und methodischer Mehrwert durch Verhaltensbeobachtung 117 7.2 Vorgehen zur Entwicklung eines Verhaltensmarkersystems (behavioral marker system) 118 7.3 Theoretische Ableitung von Verhaltensmarkern zur Messung und Bewertung von Team(arbeits)prozessen und Teamerfolg 120 7.4 Übersicht zu Verhaltensmarker-Ansätzen 121 7.4.1 Verhaltensmarker-Ansätze 121 7.4.2 Evaluationsstudien 122 7.5 Ableitung für die vorliegende Untersuchung 123 7.6 Untersuchungskonstrukte 126 7.6.1 Elemente: Teamaufgabe und Organisationales System 127 7.6.2 Konstrukt Teamerfolg 128 7.6.3 Messung und Bewertung des Konstrukts Teamerfolg 129 7.6.4 Konstrukt Teamprozesse 130 7.6.5 Messung und Bewertung von Teamprozessen 131 7.7 Erhebungsverfahren und -instrumente 136 7.7.1 Schriftliche Befragung 136 7.7.2 Teilnehmende Verhaltensbeobachtung – Beobachtungsbogen für Teamprozesse 139 8 Methodologische Einordnung der experimentellen Studie 142 9 Experimentelle Untersuchung 145 9.1 Experimentelles Forschungsdesign 145 9.2 Stichprobe 147 9.3 Schulungs-und Trainingsmaßnahmen samt Fallbeispiel 148 9.3.1 Konzeption der Schulungs- und Trainingsmaßnahmen 148 9.3.2 Ablauf der Schulungs- und Trainingsmaßnahmen 149 9.3.3 Konzeption des Simulationsszenarios ‚Traumamanagement‘ 152 9.4 Datenerhebung und Auswertungsverfahren 155 10 Ergebnisse der experimentellen Studie 159 10.1 Fragebogenerhebung 159 10.1.1 Stichprobenbeschreibung 159 10.1.2 Deskriptive Statistiken 161 10.1.3 Ergebnisse der Fragebogenerhebung der Teilstichprobe 164 10.1.4 Vorbereitung und Ablauf der Simulation 167 10.1.5 Beobachtungsschemata zur Bewertung der nichtfachlichen-interaktiven Team(arbeits)prozesse 167 10.2 Auswertung der nichtfachlichen-interaktiven Team(arbeits)prozesse und medizinisch-fachlichen Fähigkeiten 171 10.2.1 Analyse der Team(arbeits)prozesse 171 10.2.2 Analyse der medizinisch-fachlichen Fähigkeiten 178 10.3 Diskussion und Reflexion der Ergebnisse 180 10.3.1 Diskussion der Methodik 180 10.3.2 Diskussion der Ergebnisse 182 11 Zusammenfassung und Ausblick 183 Literaturverzeichnis 187 Erklärung 209 Anhang 210 A.1 Übersicht Sample Interviewstudie 210 A.2 Überblick Studien zur HregT und Teamarbeit 212 A.3 Zuordnung der nichtfachlichen-interaktiven Team(arbeits)prozesse zu den Phasen des Fallbeipiels ‚Traumamanagement‘ 237 A.4 Nichtfachliche Beobachtungsbogen 249

No / Methods of recycling unplasticized polyvinyl chloride (uPVC) window frame waste were investigated. The quality of untreated granular waste was compared to that of waste treated by a range of contaminant removal processes including melt filtration and dissolution. Processability of each recyclate was evaluated by using a highly instrumented single screw extruder that enabled melt viscosity and process variation to be monitored in real time. Product quality measurements such as mechanical properties and surface defects were made on extruded strip, and the nature of the stabilizers present was determined. The mechanical properties of recyclates were found to be comparable to or better than those of virgin material in all cases and conformed to industry standards for window profile. Contaminant removal stages significantly reduced the amount of large surface defects detected in extrudate. Processability was comparable to that of virgin compounds, but melt viscosity varied among different batches of recyclate, depending on the source and composition of the original PVC formulation.

Industrial steel storage racks are pre-engineered lightweight structures commonly used to store goods from supermarkets to big warehouses. These systems are framed structures, usually made of cold-formed steel profiles and characterised by non-standard details. Their performance is quite complex and the prediction of their global response is more difficult than for the traditional steel frames. This difficulty is due to the racks’ main features: the use of cold-formed thin-walled steel sections which are sensitive to different buckling modes, the presence of regular perforation patterns on the uprights, the highly non-linear behaviour of joints, the influence of the structural imperfections and the significant frame sensitivity to second order effects. The behaviour of racks becomes even more complex when seismic or accidental events induce significant horizontal forces acting on the structures. The complexity and variability that characterise racks make it difficult to identify general design solutions. Hence, racks design is traditionally carried out by using the “design by testing” approach, which requires the experimental characterisation of the main structural components, of the joints and the sub-assemblies. The complexity of the racks also affects their numerical modelling, which results in complex analyses that must take into account all the aforementioned features. The work presented in this thesis focuses on the study of a typical steel pallet rack, identified as case study. The research aims to contribute to building up a comprehensive knowledge of the response of both the main rack components and of the whole structure. The main rack components were first individually studied. The behaviour of the uprights, of the base-plate joints and of the beam-to-column joints was experimentally investigated. The experimental data were then taken as reference for the calibration of FE models that enabled exploring each component’s performance. These models were then incorporated into the whole rack model. The response of the uprights was first investigated through stub column tests. The non-negligible interaction between axial force and bending moment of the upright response was then experimentally and numerically analysed to define the M-N domains. In addition, the rules provided by different European standards for the design of isolated members subjected to combined axial load and bending moment were considered and critically compared, identifying the main critical issues of the different design approaches. Although the contribution of joints on the rack global response is of paramount importance, to date, the knowledge is quite limited. In particular, the experimental studies of the behaviour of base-plate joints are still rather modest, especially for the cyclic range. Therefore, an experimental campaign on the rack base-plate joints was carried out: three levels of axial load were considered and the response in both the down-aisle and the cross-aisle direction was investigated under monotonic and cyclic loadings. Similarly, the beam-to-column joint was tested both monotonically and cyclically, taking into account its non-symmetric behaviour. Numerical models for both joint types were developed and validated enabling the characterisation of joints in the monotonic and cyclic range. This in-depth knowledge of the response of individual components facilitated the evaluation of the global rack behaviour. As a final stage of the research, full-scale tests of four-level two-bay racks were performed taking advantage of an innovative full-scale testing set-up and, on the basis of the experimental outcomes, the racks’ global behaviour was numerically investigated. Critical standards issues and needs for future research were further identified.

No description available.

No / A new dual-log spiral geometry is proposed for microstrip resonators, offering substantial advantages in performance and size reduction at subgigahertz frequencies when realized in superconducting materials. The spiral is logarithmic in line spacing and width such that the width of the spiral line increases smoothly with the increase of the current density, reaching its maximum where the current density is maximum (in its center for ¿/2 resonators). Preliminary results of such a logarithmic ten-turn (2 × 5 turns) spiral, realized with double-sided YBCO thin film, showed a Q.-factor seven times higher than that of a single ten-turn uniform spiral made of YBCO thin film and 64 times higher than a copper counterpart. The insertion loss of the YBCO dual log-spiral has a high degree of independence of the input power in comparison with a uniform Archimedian spiral, increasing by only 2.5% for a 30-dBm increase of the input power, compared with nearly 31% for the uniform spiral. A simple approximate method, developed for prediction of the resonant frequency of the new resonators, shows a good agreement with the test results.

No / Advances in micromoulding technology are now allowing mass production of complex, three-dimensional functional products having sub-milligram masses and carefully tailored surface finishes. In order to create a viable manufacturing process for these components, accurate process monitoring and product evaluation are essential in order to highlight process problems and production of substandard parts. The present study describes work implementing a suite of sensors on a commercial micromoulding machine for detailed process interrogation. Evaluation of demoulded products is performed with a single camera based system combined with custom software to allow for three-dimensional characterisation of products during the process.