Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / A procedure for calibrating a discrete element (DE) computational soil model for various moisture contents using a conventional Asperity-Spring friction modeling technique is presented in this thesis. The procedure is based on the outcomes of two physical soil experiments: (1) Compression and (2) unconfined shear strength at various levels of normal stress and normal pre-stress. The Compression test is used to calibrate the DE soil plastic strain and elastic strain as a function of Compressive stress. To calibrate the DE inter-particle friction coefficient and adhesion stress as a function of soil plastic strain, the unconfined shear test is used. This thesis describes the experimental test devices and test procedures used to perform the physical terramechanical experiments. The calibration procedure for the DE soil model is demonstrated in this thesis using two types of soil: sand-silt (2NS Sand) and silt-clay(Fine Grain Soil) over 5 different moisture contents: 0%, 4%, 8%, 12%, and 16%. The DE based models response are then validated by comparing them to experimental pressure-sinkage results for circular disks and cones for those two types of soil over 5 different moisture contents. The Mean Absolute Percentage Error (MAPE) during the compression calibration was 26.9% whereas during the unconfined shear calibration, the MAPE was calculated to be 11.38%. Hence, the overall MAPE was calculated to be 19.34% for the entire calibration phase.

In order to prepare for the prospective need for heritage 3D recording, the main objective of this research was to investigate a new depth measuring method that can reduce identified limitations of current point-to-point measuring approaches. The limitations were time-money consumption, intrusiveness, accuracy assumption and efficiency. In many disciplines other than heritage recording, optical moir?? interferometry techniques (OMIT) are well developed as a measuring method and are considered fast, non-intrusive, accurate, and efficient. Based on these considerations, this research hypothesized that OMIT, as a measuring method, is feasible with respect to time-consumption and accuracy in acquiring depth measurement for fine-grain surface relief for historic recording. To test this hypothesis, a feasibility investigation was carried in which OMIT was used for surface relief topographic recording. This goal was approached by performing a comparison study between the OMIT measuring method as the investigated method and the hand measuring method as the control method. For each method, the comparison required performing eight experimental samplings of relief recording for a pre-designed physical model surface. The data collected from the hand measuring samples were the depth measurements of predefined points on the model surface and the timeconsumption for both measuring and data preparing processes. The data collected from the OMIT measuring samples were moir?? dark fringes generated on the model surface and the time-consumption for both moir?? generating and data preparing processes. For measurement accuracy evaluation, the collected depth data were prepared in the form of topographic contour drawings. For the OMIT feasibility evaluation, a comparison was carried out to examine the resulting topographic contour drawings for depth measurement accuracy level and measuring process time-consumption. In conclusion, the OMIT method showed higher depth measurement accuracy levels and lower process time-consumption than the hand method. The OMIT method also demonstrated less intrusiveness and more efficiency. This superiority validates the feasibility of using fine-grain surface relief for heritage recording purposes. Finally, the observed advantages of the OMIT method were presented to establish potentials for future developments and investigations. The observed limitations of the method were also pointed out to establish trends for recommendations and further studies.

This thesis investigates the potential of wafer-scale integration (WSI) for the implementation of low-cost fine-grain parallel processing computer systems. As WSI is a relatively new subject, there was little work on which to base investigations. Indeed, most WSI architectures existed only as untried and sometimes vague proposals. Accordingly, the research strategy approached this problem by identifying a representative WSI structure and architecture on which to base investigations. An analysis of architectural proposals identified associative memory to be general purpose parallel processing component used in a wide range of WSI architectures. Furthermore, this analysis provided a set of WSI-level design requirements to evaluate the sustainability of different architectures as research vehicles. The WSI-ASP (WASP) device, which has a large associative memory as its main component is shown to meet these requirements and hence was chosen as the research vehicle. Consequently, this thesis addresses WSI potential through an in-depth investigation into the feasibility of implementing a large associative memory for the WASP device that meets the demanding technological constraints of WSI. Overall, the thesis concludes that WSI offers significant potential for the implementation of low-cost fine-grain parallel processing computer systems. However, due to the dual constraints of thermal management and the area required for the power distribution network, power density is a major design constraint in WSI. Indeed, it is shown that WSI power densities need to be an order of magnitude lower than VLSI power densities. The thesis demonstrates that for associative memories at least, VLSI designs are unsuited to implementation in WSI. Rather, it is shown that WSI circuits must be closely matched to the operational environment to assure suitable power densities. These circuits are significantly larger than their VLSI equivalents. Nonetheless, the thesis demonstrates that by concentrating on the most power intensive circuits, it is possible to achieve acceptable power densities with only a modest increase in area overheads.

This diploma thesis describes properties of ultra-fine grain Cu prepared via ECAP procedure. The influence of fatigue loading with positive mean stress on S-N curve (i.e. fatigue life), cyclic plastic behaviour and grain size was investigated. It was found that tensile mean stress leads to shorter lifetime in comparison with fatigue loading with zero mean stress. During main part of the lifetime, significant hardening of UFG Cu was observed. There is no distinct effect on microstructural orientation and stability.

Für gemischtkörnige Böden existieren momentan keine eigenen Klassifikationskennwerte zur Beschreibung des Zustands. Die Verfahren zur Zustandsbeschreibung fein- bzw. grobkörniger Böden sind dafür nicht uneingeschränkt nutzbar. Die vorgelegte Arbeit stellt als Lösung ein Konzept für eine allgemeingül-tige Zustandsbeschreibung von Böden auf Basis eines neu entwickelten Bodenzustandsindex vor. Grundlage dafür ist die Aufteilung der Korngrößen des gemischtkörnigen Bodens in Grob- und Feinkorn. Entsprechend der Anteile wird unterschieden in vom Grob- oder vom Feinkorn dominierte Bereiche. Die Abgrenzung erfolgt über einen neuen Kennwert, den Grenzfeinkornanteil. Der eingeführte Bodenzustandsindex ermöglicht zum einen die Quantifizierung des Zustands in Anlehnung an Lagerungsdichte und Konsistenz, und zum anderen wird eine einheitliche sprachliche Zuordnung von Bereichen der Festigkeit vorgeschlagen. Mit diesen Grundlagen wurden Verfahren zur näherungsweisen Angabe von bodenmechanischen Kennwerten der Verdichtung, Zusammendrückbarkeit, Scherfestigkeit und Wasserdurchlässigkeit gemischtkörniger Böden entwickelt. Die abgeleiteten Näherungsverfahren ermöglichen sowohl die Abschätzung der Kennwerte in Abhängigkeit vom Feinkornanteil als auch in Abhängigkeit vom Zustand. Die Qualität der entwickelten Näherungen wird durch die Überprüfung mit eigenen experimentellen Daten und publizierten Ergebnissen aufgezeigt.:1 Einführung - Gegenstand der Arbeit 2 Bautechnische Relevanz gemischtkörniger Böden 3 Klassifizierung und Grenzen der Zustandsbeschreibung 4 Näherungsverfahren für fein- und grobkörnige Böden 5 Allgemeines Konzept zustandsabhängiger Kennwerte gemischtkörniger Böden 6 Modellvalidierung anhand eigener und publizierter Versuchsergebnisse 7 Zusammenfassung und Ausblick

aus dem Inhalt: „Die im Teilprojekt Mark/Schnell des SPP 1542 erbrachten Entwicklungen an Parabolrinnen (siehe S. 536 ff . des vorliegenden Buches) haben gezeigt, wie aussichtsreich die Verwendung von Feinkornbetonen für die Herstellung hochpräziser, formstabiler Bauteile ist [1], [2]. Die gewonnenen Erkenntnisse und die Nachfrage aus der Solartechnik ermutigen zur Übertragung auf verwandte Anwendungsgebiete, nämlich auf Heliostate [3] unter der Leitidee einer weitgehend industrialisierten Präzisionsfertigung. Wegen der extrem hohen Wiederholungszahl gleicher oder sehr ähnlicher Fertigteile sind Heliostate für den Betonfertigteilbau auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten in nahezu idealer Weise geeignet....” / from the content: „Recent developments on parabolic troughs (see p. 536 seq. of this book) in Mark/Schnell’s project of the SPP 1542 have shown that the use of finegrained concrete is a promising alternative for the manufacture of highly precise components with low deformations [1], [2]. Their findings and requests in solar technology have encouraged a transfer to related fields of application, namely to heliostats [3]. The guiding principle is broadly industrialized precision manufacturing. Due to an extremely high number of identical or utmost similar precast elements, heliostats seem to be ideally suited for precast concrete construction from an economic point of view....”

In der serienmäßigen Verarbeitung von hochfesten Feinkornbaustählen zeigte sich, dass verschiedene Stähle gleicher Festigkeitsklasse zu stark unterschiedlichen Schweißergebnissen beim Laserstrahltiefschweißprozess führen können. Die materialbedingten Einflüsse auf das Schmelzbadverhalten sind bisher in keiner bekannten Forschungsarbeit untersucht worden. Diese Arbeit erweitert die bisherige Forschung mit neuen Erkenntnissen aus umfangreichen Materialanalysen und Schweißversuchen. Dadurch wurde es möglich, ein ganzheitliches Erklärungsmodell der materialbedingten Einflüsse beim Laserstrahltiefschweißprozess zu beschreiben. Diese Arbeit fokussierte sich einerseits auf die Analyse der chemischen Zusammensetzung der Grundmaterialien und die Auswirkungen der Legierungselemente auf die Schweißnahtvorbereitung in Kombination mit dem Vorprozess Laserstrahlbrennschneiden. Andererseits wurde gezielt die Auswirkung der chemischen Grundmaterialzusammensetzung auf das Schmelzbadverhalten im Laserstrahltiefschweißprozess untersucht. Dabei wurden die Blechstärken so variiert, dass durchgeschweißte und nicht durchgeschweißte I-Naht-Verbindungen, geschweißt unter konstanten Schweißbedingungen, analysiert werden konnten. Die Schweißparameter und der Hilfsstoffeinsatz wurden dabei konstant gehalten, sodass Vergleichsanalysen der Schweißergebnisse möglich waren. Bei durchgeschweißten Stößen wurde die Schmelzbadoberfläche, aber auch die Schmelzbadunterseite per Hochgeschwindigkeitskamera inkl. Laserlichtfilter analysiert. Bei nicht durchgeschweißten Stößen wurde die Wirkung der verschiedenen Schnittkantenzustände auf das Einschweißverhalten und die Einbrandgeometrie an mehr als 100 Makroschliffen untersucht. Die Untersuchungen zeigten, dass die Art der Schnittkantenbehandlung nach dem Laserstrahlbrennschneidprozess materialbedingt zu unterschiedlichen Schnittkantenzuständen führt. Diese können in weiterer Folge die Schweißergebnisse stark beeinflussen. Auch bei mechanisch bearbeiteten Schweißnahtvorbereitungen wurden grundwerkstoffbedingte Unterschiede in der Einbrandform und im Erstarrungsgefüge nachgewiesen. Unbehandelte und somit schnittoxidbehaftete Schnittkanten bzw. auch Schweißnahtvorbereitungen mit manuell aufgetragenem SiO2 führen zu einer Stabilisierung der Dampfkapillare und erhöhen die Einschweißtiefe signifikant. Die positive Wirkung von Oxiden, welche direkt in der Schweißfuge dem Schmelzbad zugeführt werden, wurden mit den experimentellen Versuchen in dieser Arbeit erstmals nachgewiesen. Bei den gewählten Schweißparametersätzen stellen die Oxide in der Schweißfuge die dominierende Einflussmöglichkeit beim Laserstrahltiefschweißprozess dar. Vergleiche der mechanisch-technologischen Verbindungseigenschaften bei unterschiedlichen Schnittkantenzuständen und Schweißversuche mit unterschiedlichen Schutzgaszusammensetzungen zeigten die Auswirkungen der verschiedenen Fugenvorbereitungen auf die Schweißergebnisse. Durch die Kombination der bisherigen Erkenntnisse aus der Forschung mit den neu gewonnenen Erkenntnissen aus dieser Arbeit, konnte ein ganzheitliches Erklärungsmodell aufgestellt werden, das die Einflüsse der Grundmaterialzusammensetzung entlang der Prozesskette beschreibt und die materialabhängigen Unterschiede der Schweißergebnisse aus dem Laserstrahltiefschweißprozess nachvollziehbar macht. Die Erkenntnisse dieser Arbeit ermöglichen ein erhöhtes Prozessverständnis und zeigen neue Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung in der Blechverarbeitungsprozesskette mit Lasertechnologien.:1 Einleitung 2 Zielsetzung 3 Stand der Technik 4 Experimentelles 5 Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen 6 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 7 Schlussfolgerungen und Ausblick / In the industrial series processing of high-strength fine grain steels, it was found that different steels of the same strength class can lead to different welding results by the laser beam keyhole welding process. The material-related influences on the molten pool behavior have not yet been investigated in any known research. This research work extends the state of knowledge with new findings from extensive material analysis and welding tests. This new findings made it possible to describe a holistic explanatory model of the material-related influences in the laser beam keyhole welding of high-strength fine grain steels. On the one hand, this work focused on the analysis of the chemical composition of the base materials and the effects of the alloying elements on the weld preparation in combination with the laser cutting process. On the other hand, the effect of the chemical base material composition on the melt pool behavior during laser keyhole welding process was specifically investigated. The welding parameters and the use of filler material were kept constant so that comparative analysis of the welding results was possible. The sheet thicknesses were varied so that full penetration and partly penetration I-seam-butt-welds could be analyzed. While welding full penetration welds, the surface of the molten pool as well as the root of the melt pool was analyzed by a high-speed camera equipped with laser light filter. For the partly penetration welds, the effect of the different cutting edge conditions on the penetration depth and the weld penetration geometry was investigated on more than 100 macro sections. The investigations have shown that the type of cut edge treatment after the laser beam cutting process leads to different cutting edge conditions depending on the material. These different conditions can subsequently strongly influence the welding results. Base-material-related differences in the penetration shape and in the solidification structure were detected in the cross sections even on seams welded on mechanically processed edge preparations. After laser beam cutting, untreated and thus cut-oxide-containing cut edges lead to a stabilization of the keyhole and increase the penetration depth significantly. This effect could also be observed with manually applied SiO2 on the mechanically processed edge preparations before welding. The positive effects of oxides, which are existing directly in the weld preparation groove, were first detected with the experimental investigations during this work. With regard to the selected welding parameter sets, the oxides that are directly on the weld preparation edges are the dominant influence option in the laser beam keyhole welding process. Comparisons of the mechanical-technological joint properties at different cutting edge conditions and welding tests with different protective gas compositions showed the impacts of various joint preparations on the final welding results. By combining previous experience with the results of this work, a holistic explanatory model was developed, which describes the influence of the base material composition along the process chain and makes the material-dependent differences of the welding results of the laser beam keyhole welding process comprehensible. The findings of this work enable a better understanding of the process and show new possibilities for increasing efficiency in the concerned sheet metal processing chain with laser technologies.:1 Einleitung 2 Zielsetzung 3 Stand der Technik 4 Experimentelles 5 Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen 6 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 7 Schlussfolgerungen und Ausblick

<p>A procedure for calibrating a discrete element (DE) computational soil model for various moisture contents using a conventional Asperity-Spring friction modeling technique is presented in this thesis. The procedure is based on the outcomes of two physical soil experiments:</p> <p>(1) Compression and (2) unconfined shear strength at various levels of normal stress and normal pre-stress. The Compression test is used to calibrate the DE soil plastic strain and elastic strain as a function of Compressive stress. To calibrate the DE inter-particle friction coefficient and adhesion stress as a function of soil plastic strain, the unconfined shear test is used. This thesis describes the experimental test devices and test procedures used to perform the physical terramechanical experiments. The calibration procedure for the DE soil model is demonstrated in this thesis using two types of soil: sand-silt (2NS Sand) and silt-clay(Fine Grain Soil) over 5 different moisture contents: 0%, 4%, 8%, 12%, and 16%. The DE based models response are then validated by comparing them to experimental pressure-sinkage results for circular disks and cones for those two types of soil over 5 different moisture contents. The Mean Absolute  Percentage Error (MAPE) during the compression calibration was 26.9% whereas during the unconfined shear calibration, the MAPE was calculated to be 11.38%. Hence, the overall MAPE was calculated to be 19.34% for the entire calibration phase.</p>

No description available.

In diesem Beitrag wird ein Vergleich zwischen indirekten Testmethoden zur Bewertung der Verbaubarkeit von 3D-gedruckten Mörteln und Betonen vorgestellt. Die Untersuchungen erfolgten an extrudierten Proben von acht zementbasierten Mischungen mit unterschiedlichem rheologischen Verhalten. Auf der Basis der erzielten Ergebnisse werden Vorhersagen zum Material- bzw. Stabilitätsversagen getroffen und mit den Ergebnissen des Direktdruckversuchs verglichen. Anschließend werden die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Prüfmethoden diskutiert. Zu diesen zählen die Techniken der Rotationsrheometrie mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit (engl.: constant rotational velocity, CRV), ein schneller Penetrationstest sowie einaxiale Druckversuche mit und ohne Querdehnungsbehinderung.