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Der Tagungsband wurde im Rahmen des 10th Youth Symposium on Experimental Solid Mechanics vom 25. bis 28. Mai 2011 an der Technischen Universität Chemnitz publiziert. Es werden aktuelle Arbeiten von jungen Wissenschaftlern aus 11 Nationen auf dem Gebiet der experimentellen Festkörpermechanik vorgestellt. Dabei reichen die Beiträge von Material- über Bauteilprüfung bis zur Biomechanik und beleuchten eine Reihe unterschiedlicher Messmethoden und Anwendungen. / This proceedings were published on the occasion of the 10th Youth Symposium on Experimental Solid Mechanics from 25th to 28th May 2011 at the Chemnitz University of Technology. It presents the current work from young researchers from 11 nations in the field of experimental solid mechanics. The contributions have a range from materials testing over components testing to biomechanics and examine a number of different measurement methods and applications.

Pesquisas sobre a tenacidade à fratura dos aços ferríticos mostram uma grande dispersão dos resultados quando avaliados na região de transição dúctil-fragil. Esta dispersão é fortemente influenciada pela temperatura de ensaio, dimensões e geometria dos corpos-de-prova e também pelo nível de restrições plástica na ponta da trinca. Tais fatores dificultam a previsão, a partir de valores experimentais, de valores de tenacidade à fratura de aços ferríticos para aplicações em casos práticos. Uma forma de contornar essa dificuldade é através do uso das curvas de referencia, descritas no Código ASME. Estas curvas representam envoltórias inferiores de tenacidade à fratura obtida a partir de ensaios envolvendo diversos tipos de aços. Portanto os valores de tenacidade estabelecidos por essas curvas são, em geral, muito conservadores. Então foi proposta pela ASTM uma nova metodologia, chamada curva Mestra, que trata estatisticamente o comportamento à fratura dos aços ferríticos na região de transição e caracteriza um material em particular, através de um parâmetro denominado Temperatura de Referencia (T0). Nesta pesquisa, avaliou-se a influencia da sensibilidade dos parâmetros: Kmin, m e M envolvidos no procedimento do calculo de um parâmetro denominado temperatura de referencia. (T0). A metodologia da curva mestra foi aplicada através dos dados (experimentos) do euro-teste , para as temperaturas: -91 ºC, -60°C, -40°C e 20°C . Em análises de sensibilidade aos parâmetros com os seguintes valores kmin = 0, 10, 30; m= (3), (3,5), (4,5), (5,0) e M = 40, 50, 60. Os resultados apresentados são compatíveis comprovando a eficiência da metodologia para avaliação da tenacidade à fratura dos aços ferríticos na região de transição. Portanto, nestas condições, podemos afirmar que o conceito da curva mestra foi, realmente validado. / The caracterization of the fracture behavior in the ductile-to-brittle transition for ferritic steels is a hard task because fracture toughness is a strong function of temperature in the transition, with the toughness values increasing rapidly over a relatively narrow temperature baud/range and therefore cannot be easily used to evaluate integrity in structural components because of the uncertainty in how to handle these teste results. To overcome this problem in practice, the ASME code has provided reference curves that give estimates of toughness versus temperature. These curves represent lower envelopes to a large set of fracture toughness experimental data for several heats of steel . Therefore, the fracture toughness values obtained from these curves are in general too conservative. In the last decade, a new methodology, formalized in the ASTM standard method E1921-97, has revolutionized the approach used to caracterize transition fracture behavior and has given a rationale for treating the several factors that influence the scatter in the results. Statistical models are used to define a transition curve, called Master Curve, and the transition temperature of a given material is stated by a parameter called reference temperature (T0). In this research, it was evaluated the sensitivity influence of the parameter: Kmin, m and M, involved in the to measurement procedure. The master curve methodology was applied over the data (experiments) of EuroTest for the following temperatures: - 91°C, -60°C, -40°C and -20°C. A parameters sensitivity analysis was made with following values: Kmin=0, 10, 30; m=(3), (3,5), (4,5), (5,0) and M=40, 50, 60. The results are compatible, which confirm the efficiency of the methodology for evaluating the toughness to ferritic steel fracture in the transition region. Therefore, in these conditions, we can state the master curve concept has indeed been validated.

Der Tagungsband wurde im Rahmen des 10th Youth Symposium on Experimental Solid Mechanics vom 25. bis 28. Mai 2011 an der Technischen Universität Chemnitz publiziert. Es werden aktuelle Arbeiten von jungen Wissenschaftlern aus 11 Nationen auf dem Gebiet der experimentellen Festkörpermechanik vorgestellt. Dabei reichen die Beiträge von Material- über Bauteilprüfung bis zur Biomechanik und beleuchten eine Reihe unterschiedlicher Messmethoden und Anwendungen. / This proceedings were published on the occasion of the 10th Youth Symposium on Experimental Solid Mechanics from 25th to 28th May 2011 at the Chemnitz University of Technology. It presents the current work from young researchers from 11 nations in the field of experimental solid mechanics. The contributions have a range from materials testing over components testing to biomechanics and examine a number of different measurement methods and applications.

Verfahren der digitalen Nahbereichsphotogrammetrie ermöglichen eine dreidimensionale Erfassung von Objekten und stellen damit interessante Lösungsansätze für Messaufgaben im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen dar. Ihr Einsatz bietet bei einer Vielzahl baumechanischer Untersuchungen die Voraussetzung für eine kontinuierliche, zeitsynchrone Objektoberflächenerfassung bei kurz- und langzeitigen Belastungsversuchen im Labor und in situ. Die daraus resultierenden Möglichkeiten der kontinuierlichen Erfassung von Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklungen an Objektoberflächen stellen für viele experimentelle Untersuchungen im Bauingenieurwesen eine signifikante Qualitätssteigerung dar, die mit klassischen Messtechniken – wie z. B. Dehnmessstreifen oder induktiven Wegaufnehmern – nur bedingt bzw. nicht realisiert werden kann. Um das Potential der digitalen Nahbereichsphotogrammetrie zur kontinuierlichen Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung an Objektoberflächen bei baumechanischen Untersuchungen erfassen zu können, wurden – aufbauend auf den bekannten Grundlagen und Lösungsansätzen – systematische Untersuchungen durchgeführt. Diese bildeten den Ausgangspunkt für den Einsatz photogrammetrischer Verfahren bei experimentellen Untersuchungen in den verschiedenen Teildisziplinen des Bauingenieurwesens, z. B. im Holz-, Massiv-, Mauerwerks-, Stahl- und Straßenbau. Die photogrammetrisch zu erfassenden Versuchsobjekte – einschließlich ihrer Veränderungen bei den Belastungsversuchen – waren dabei u. a. kleinformatige Prüfkörper und Baukonstruktionen aus den verschiedensten Materialien bzw. Verbundmaterialien. Bei den anwendungsorientierten Untersuchungen musste beachtet werden, dass aufgrund der z. T. sehr heterogenen Anforderungen und der zahlreichen Möglichkeiten, die beim Einsatz photogrammetrischer Verfahren denkbar waren, die Notwendigkeit der Auswahl und ggf. einer Weiter- bzw. Neuentwicklung geeigneter Systeme, effizienter Verfahren und optimaler Auswertealgorithmen der digitalen Nahbereichsphotogrammetrie bestand. In diesem Zusammenhang wurde mit der systematischen Zusammenstellung und Untersuchung relevanter Einflussgrößen begonnen. Diese waren oftmals durch die jeweiligen photogrammetrischen Messprozesse und Messaufgaben beeinflusst. Die Ergebnisse machen deutlich, dass die digitale Nahbereichsphotogrammetrie ein flexibel anwendbares Werkzeug für die Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung bei baumechanischen Untersuchungen darstellt. Spezielle Messaufgaben stellen im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen oftmals sehr hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit, die Robustheit und das Messvolumen. Sie erfordern optimierte Verfahren und führten im Zusammenhang mit der vorliegenden Arbeit zu einer Reihe von Lösungen, wie beispielsweise der 2.5D-Objekterfassung auf Basis der Dynamischen Projektiven Transformation oder der Objekterfassung mittels Spiegelphotogrammetrie. Im Hinblick auf die Objektsignalisierung wurde eine intensitätsbasierte Messmarke entwickelt. Diese ermöglicht besonders bei sehr hochgenauen Deformations- bzw. Dehnungsmessungen ein großes Genauigkeitspotential im Sub-Pixelbereich, das im 1/100 eines Pixels liegt. In Bezug auf die photogrammetrischen Auswerteprozesse wurden optimierte Bildzuordnungsverfahren implementiert, die beispielsweise eine Punkteinmessung von bis zu 60.000 Punkten pro Sekunde ermöglichen und eine Grundlage für die flächenhafte Rissanalyse darstellen. In Bezug auf die qualitative und quantitative Risserfassung wurden verschiedene Verfahren entwickelt. Diese ermöglichen z. B. die lastabhängige Erfassung der Rissposition und -breite in Messprofilen. In einem Messbereich von 100 mm x 100 mm konnten beispielsweise Verformungen mit einer Genauigkeit bis 1 µm und Rissbreiten ab 3 µm erfasst werden. Im Zusammenhang mit den zahlreichen anwendungsbezogenen Untersuchungen entstanden immer wieder Fragen hinsichtlich der Faktoren, die einen Einfluss auf den photogrammetrischen Messprozess im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen ausüben. Aufgrund der zahlreichen Einflussgrößen, die als Steuer- bzw. Störgrößen eine mögliche Wirkung auf bauspezifische photogrammetrische Messprozesse ausüben können, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit mit deren systematischer Zusammenstellung relevanter Einflussgrößen begonnen. Die Relevanz einzelner Einflussgrößen konnte durch Untersuchungen bereits bestätigt werden. Um eine ganzheitliche Bewertung aller relevanten Einflussgrößen aufgabenabhängig vornehmen zu können, wurde ein spezieller Versuchsstand entwickelt. Dieser ermöglicht eine vollautomatisierte systematische Untersuchung bauspezifischer photogrammetrischer Messprozesse unter definierten Versuchsbedingungen und dient dem systematischen Einsatz photogrammetrischer Verfahren im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen hinsichtlich der Absicherung bestehender Messaufgaben, kann aber auch zu weiteren neuen und optimierten Messprozessen führen. / Methods of digital close range photogrammetry are a useful tool for the measurement of three-dimensional objects in civil engineering material testing. They are generally suitable for automatic measurements with chronological synchronism of object-surfaces during short and long time load tests in laboratories and in situ. The methods provide an opportunity for measuring deformations, cracks and damages at the object-surfaces during load tests in civil engineering material testing. These possibilities can present new results for a lot of applications in civil engineering material testing. Displacement and deformation measurements still rely on wire strain gauges or inductive displacement transducers. However, they are not suitable for a large number of measurement points or the detection of cracks during load tests. First of all, a number of systematic investigations was conducted. This was necessary to identify capable methods of the digital photogrammetry for the measuring of deformations, cracks and damages at object-surfaces during load tests in civil engineering material testing. These investigations laid the foundation for practical measurements during short and long time load tests of samples and constructions from different parts of the civil engineering (e.g. timber construction, solid structure, stell and road construction). The application-oriented research in civil engineering material testing demonstrates the wide range of demands on systems and methods of digital close range photogrammetry have to meet. Often the methods and systems of digital close range photogrammetry had to be modified or developed. In this context the systematic analysis of relevant determining factors was started.The results demonstrate that the methods and systems of digital close range photogrammetry are a suitable and flexible tool for the measurement of deformations, cracks and damages at the object-surfaces in civil engineering material testing. In addition, the special experiments in civil engineering material testing demonstrate the high requirements laid upon methods and systems of the digital closed range photogrammetry, for instance regarding with the measurement resolution/range and robustness processes. This was the motivation to optimize and to develop methods and systems for the special measurement tasks in civil engineering material testing, for instance a 2.5D measurement technique based on the Dynamic Projective Transformation (DPT) or the use of mirrors. Also a special measurement target was developed. This type of measurement target modifies intensities and is ideal for high deformation measurements (1/100 pixel). The large number of points in conjunction with area-based measurements require time-optimized methods for the analysis process. The modified and developed methods/programs enable fast analysis-processes, e.g. in conjunction with point-matching process 60.000 points per second.The developed crack-detection-methods allow area- and profile-based to analyze the load-dependent position and width of cracks, e.g. cracks > 3 µm (100 mm x 100 mm). A main target of this work was to compile all relevant determining factors regarding the application of the digital close range photogrammetry during load tests in civil engineering material testing. To a large extent, this target was reached. However, the compilation of all relevant determining factors requires a special experimental set-up. This experimental set-up was developed. In the future, it may enable the automatic research of all significant determining factors. The results can be used to qualify or optimize the established methods and processes. Also it's possible that the results generates new measurement processes.

SammanfattningTriply Periodic Minimal Surface (TPMS)-baserade nätverksstrukturer har snabbt blivit populära i flera tillämpningar, exempelvis medicinska implantat, värmeväxlare, stötdämpareoch lättviktskonstruktioner. Gyroidstrukturen är förmodligen den mest kända och använda, men en mängd varianter existerar med extremt goda egenskaper vid additiv tillverkning. Nätverkenkan printas helt utan stödstrukturer och kan erhålla mekaniska egenskaper i nivå̊ med de relativa bulkegenskaperna. I detta projekt skall mekaniska egenskaper för TPMS-baserade provbitar SLS-printade i PA11 undersökas genom dragprov, böjprov, slagseghetsprov och kompressionsprov. Dessutom ska det undersökas om byggriktning och orientering i skrivarens byggkammare har betydelse för materialets mekaniska egenskaper. Utöver detta kommer även en materialmodell byggas upp för analys med hjälp av Abaqus.Slutsatserna från examensarbetet var att både byggriktning och orientering i skrivarens kammare har betydelse för materialegenskaperna. Med resultaten från proverna ges rekommendationen att rikta stavarna från kammarens dörr inåt och med orienteringen liggandes. Även drogs slutsatsen att nätverksstrukturer når upp i nivå med de relativa bulkegenskaperna för trepunkts böjprov, dock endast med en ram runt hela provbiten. Det räckte ej med endast ram under och över / Triply Periodic Minimal Surface (TPMS)-based structures have quickly become popular inmany applications, for example medicinal implants, heat exchangers, shock absorbers and lightweight constructions. The gyroid structure is probably the most known and used, but plenty of variations exist with extremely good properties for additive manufacturing. The networks can be printed completely without support structures and can obtain mechanical properties in line with the relative bulk properties.This project shall evaluate the mechanical properties of TPMS-based test specimens SLSprinted in PA11 through compression testing, tensile testing, impact testing and three-point flexural testing. It shall also be determined if build direction and orientation in the printer’s build chamber effects the material’s mechanical properties. In addition to this will a material model be constructed for finite element analysis in Abaqus.The conclusions from this bachelor’s thesis are that both build direction and orientation in the printer’s build chamber effects the material mechanical properties. Based on the results from the tests the recommendation is given to direct the test specimens inward from the chamber’s door and to orient the specimens flat. The conclusion is also drawn that network structures can reach the relative bulk properties in three-point flexural test, however only with a frame encompassing the entire specimen. A frame only on top and bottom wasn’t enough.

Für die zukünftige Anwendung furnierbasierter Werkstoffe für konstruktive Bauteile im Maschinenbau sollte es möglich sein, deren Lagenaufbau im Sinne des Leichtbaus beanspruchungsgerecht zu gestalten. Für die Dimensionierung dieser Lagenhölzer werden die mechanischen Kennwerte der Furniereinzellagen benötigt. Aktuell besteht ein Defizit in der Verfügbarkeit der erforderlichen Kennwerte. Zusätzlich existieren keine Normen und einheitliche Standards zur Ermittlung dieser Kennwerte an Furnier. Demzufolge wurden in dieser Arbeit Prüfmethoden zur mechanischen Materialcharakterisierung von Furnier unter Zug-, Druck- und Schubbeanspruchung erarbeitet und exemplarisch Kennwertdatensätze für Rotbuchenschälfurnier in Abhängigkeit der Furnierdicke, der Klimatisierung sowie einer Klebstoffbeschichtung ermittelt. Hierbei zeigt sich, dass die Furnierdicke einen erheblichen Einfluss auf die Materialeigenschaften besitzt. Das ist auf die herstellungsbedingten Schälrisse im Furnier zurückzuführen, deren Risstiefe und Rissabstand mit der Furnierdicke ansteigt. Weiter ergaben die Untersuchungen, dass sich die mechanischen Kennwerte von nativem und klebstoffbeschichtetem Furnier deutlich unterscheiden. Auch hier ist eine Abhängigkeit der Eigenschaften von der Furnierdicke festzustellen, da das Eindringverhalten des Klebstoffes in das Furnier gleichfalls von der Furnierdicke abhängig ist. Mit steigender Furnierdicke wird der Furnierquerschnitt vom Klebstoff nicht vollständig durchtränkt und es verbleibt eine klebstofffreie Mittelschicht, deren Anteil mit der Furnierdicke zunimmt. Mit Hilfe der ermittelten Datensätze wurde im Weiteren die Fragestellung untersucht, welches Material für die Einzellage zur Berechnung der Verbundeigenschaften von Lagenholz mit Hilfe der Laminattheorie am besten geeignet ist. Als Materialien wurden natives Furnier, mit Klebstoff beschichtetes Furnier und Vollholz untersucht. Im Ergebnis konnte die beste Übereinstimmung mit experimentell, ermittelten Lagenholzkennwerten für klebstoffbeschichtetes Furnier erzielt werden. Für Lagenholz mit dickeren Furnierlagen können für die Berechnung der Verbundeigenschaften von Lagenholz auch Vollholzkennwerte herangezogen werden. / For future application of veneer-based materials for structural components in mechanical engineering, it should be possible to design the layer structure in terms of a lightweight construction. The mechanical properties of the veneer layers are required for calculating the properties of laminated wood materials such as plywood. Currently, there is a lack of knowledge of the required characteristic veneer values. In addition, there are no standards for determining these properties for veneer. In this work, test methods for the mechanical material characterization of veneer under tensile, compressive and shear stress were developed and exemplary data sets for rotary cut veneer of beech wood were determined as a function of veneer thickness, climatization and an adhesive coating. The veneer thickness has a significant influence on the material properties. This is due to the production-related peeling cracks in the veneer, whose crack depth and crack distance increase with the thickness. Furthermore, the investigations showed that the mechanical properties of native and adhesive-coated veneer differ significantly. Here, as well, a dependence of the properties on the veneer thickness can be observed. This is due to the penetration behavior of the adhesive into the veneer. With increasing veneer thickness, the veneer cross-section is not completely impregnated by the adhesive and an adhesive-free layer remains in the center, the size of which increases with the veneer thickness. In addition, it was investigated which single-layer material is most appropriate for calculating the properties of laminated wood materials using the laminate theory. Native veneer, adhesive coated veneer and solid wood were examined as single layer material. As a result, the best match with the experimentally determined plywood properties was obtained for adhesive-coated veneer. For laminated wood materials with thicker veneer layers, solid wood can also be used as single-layer material to calculate the composite properties.

Im Zusammenhang mit Sanierungsmaßnahmen an bestehenden Brückentragwerken muss auch der Zustand ihrer Lager bewertet werden. Im Falle historischer Brückenlagertechnik bleiben hierbei oft Fragen unbeantwortet, zum Beispiel zu den Möglichkeiten einer zerstörungsfreien Beurteilung des Lagerwerkstoffs. Am Beispiel des ab etwa 1880 zunehmend für Lager verwendeten Werkstoffs Stahlguss – früher zumeist Stahlformguss – verfolgt der Beitrag den Ansatz, die mittels Spektralanalyse ermittelte Werkstoffrezeptur als Ausgangspunkt für zentrale Aussagen zur Werkstofffestigkeit zu nutzen. Der Artikel erläutert die Methodik, diskutiert Ergebnisse des Vorgehens und zeigt eine interessante Option für eine quasi zerstörungsfreie Werkstoffuntersuchung auf.

Recent developments in constructions have heightened the need for protecting existing buried infrastructure. New roads and buildings may be constructed over already existing buried infrastructures e.g. buried utility pipes, leading to excessive loads threatening their stability and longevity. Additionally applied loads over water mains led to catastrophic damage, which result in severe damage to the infrastructure surrounding these mains. Therefore, providing protection to these existing buried infrastructure against increased loads due to new constructions is important and necessary. In this research, a solution was proposed and assessed, where the protection concept would be achieved through the inclusion process of geogrid-reinforcing layers in the soil cover above the buried infrastructure. The controlling parameters for the inclusion of geogrid-reinforcing layers was assessed experimentally and numerically. Twenty-three laboratory tests were conducted on buried flexible and rigid pipes under unreinforced and geogrid-reinforced sand beds. All the investigated systems were subjected to incrementally increasing cyclic loading, where the contribution of varying the burial depth of the pipe and the number of the geogrid-reinforcing layers on the overall behaviour of the systems was investigated. To further investigate the contribution of the controlling parameters in the pipe-soil systems performance, thirty-five numerical models were performed using Abaqus software. The contribution of increasing the amplitude of the applied cyclic loading, the number of the geogrid-reinforcing layers, the burial depth of the pipe and the unit-weight of the backfill soil was investigated numerically. The inclusion of the geogrid-reinforcing layers in the investigated pipe-soil systems had a significant influence on decreasing the transferred pressure to the crown of the pipe, generated strains along its crown, invert and spring-line, and its deformation, where reinforcing-layers sustained tensile strains. Concerning rigid pipes, the inclusion of the reinforcing-layers controlled the rebound that occurred in their invert deformation. With respect to the numerical investigation, increasing the number of the reinforcing-layers, the burial depth of the pipe and the unit-weight of the backfill soil had positive effect in decreasing the generated deformations, stresses and strains in the system, until reaching an optimum value for each parameter. Increasing the amplitude of the applied loading profile resulted in remarkable increase in the deformations, stresses and strains generated in the system. Moreover, the location of the maximum tensile strain generated in the soil was varied, as well as the reinforcing-layer, which suffered the maximum tensile strain. / Government of Egypt

Introduction Concussion is an increasing concern in soccer, a sport where players actively use their heads as a part of the game without being required to wear protective headgear. Protective headgear is available but studies disagree about their effectiveness. Objective The aim of this study was to evaluate the protective effectiveness of a protective soccer headgear in head-to-head impacts. Methods The KTH finite element head model was used to reconstruct a head-tohead impact in soccer that resulted in a concussion. Different impact velocities, impact angles and impact locations were simulated with the injured player without and wearing a modeled protective soccer headband. The evaluation was based on how effectively the headband reduced head kinematics and strain in the brain tissue. Results The headband reduced the head kinematics and the strain in the brain for all simulations. Increased velocity had significant effect on the peak kinematics and peak strain values. Kinematics and strain were sensitive to the impact location but impact angle parameter did not show as significant differences as the other parameters. Conclusion The protective soccer headband effectively reduced peak kinematics of the head and peak strain value in the brain for all parameters studied. Further validation is needed to see to what extent it can prevent concussion. / Introduktion Hjärnskakning är ett växande problem inom fotboll, en sport där spelarna aktiv använder huvudet i spelet men det finns inget krav på att använda något huvudskydd. Det finns huvudskydd för fotbollsspelare men tidigare studier visar inget tydligt svar på deras skyddsförmåga. Syfte Att utvärdera den skyddande förmågan av huvudskydd inom fotboll i huvudkollisioner. Metoder Två KTH finita element huvudmodeller användes för att rekonstruera en kollision som resulterade i hjärninskakning. Olika islagshastigheter, islagsvinklar och islagspunkter simulerades med eller utan huvudskydd för den skadade spelaren. Utvärderingen var baserad på hur effektivt huvudskyddet reducerade huvudkinematiken och töjningar i hjärnvävnaden. Resultat Huvudskyddet reducerade huvudkinematiken och töjningarna i hjärnan för alla islagssituationer. En ökande islagshastighet hade en signifikant effekt på de kinematiska pikvärden och hjärnvävnadstöjningarna. Kinematiken och piktöjningen var väldigt känslig mot islagspunkt medan islagsvinkel inte visade på några signifikanta skillnader. Slutsats Fotbollshuvudskyddet visade på en effektiv reduktion av huvudkinematiken och pikvärdena av hjärntöjning för alla studerade parametrar. Ytterligare validering behövs för att förstå graden av skydd mot hjärnskakning.