No description available.

No description available.

The viscoelastic behavior of concrete, nearly completely attributable to changes in properties in the cement paste, is an ongoing area of research with the objective of avoiding unpredictable response and potentially failure of concrete structures. This research explores the elastic and viscoelastic response in cement paste beams using relaxation testing, with and without strain reversals in the load history. It was seen that strain reversal imparts significant changes in mechanical response, retarding load relaxation. Companion beams were tested for chemical composition at varying depths in the beam section and the results were compared to those of control specimens not subject to stress. Results indicate significant variations in composition implying that stress accelerates the hydration process. The reasons behind the acceleration are discussed and incorporated into a preliminary solidification-dissolution model for beam relaxation. The model, though in need of improvement through further research, shows promise in potentially predicting relaxation in cement paste and by extension, in concrete structures. / Ph. D.

In engineering, materials are chosen from databases: Engineers orient on specific parameters such as Young's modulus, yield stress or thermal expansion coefficients for a desired application. For hydrogels, the choice of materials is rather tedious since no generalized material parameters are currently available to quantify the swelling behavior. The normalization of swelling, which we present in the current work, allows an easy comparison of different hydrogel materials. Thus, for a specific application like a sensor or an actuator, an adequate material can be chosen. In the current work, we present the process of normalization and provide a course of action for the data analysis. Special challenges for hydrogels like hysteresis, conditional multi-sensitivity and anisotropic swelling are addressed. Then, the Temperature Expansion Model is shortly described and applied. Using the derived normalized swelling curves, a nonlinear expansion coefficient β(F) is derived. The derived material behavior is used in an analytical model to predict the bending behavior of a beam made of thermo-responsive hydrogel material under an anisotropic temperature load. A bending behavior of the beam can be observed and the impact of other geometry and material parameters can be investigated. To overcome the limitations of the one-dimensional beam theory, the material behavior and geometry can be implemented in Finite Element analysis tools. Thus, novel applications for hydrogels in various fields can be envisioned, designed and tested. This can lead to a wider use of smart materials in sensor or actuator devices even by engineers without chemical background.

I laborationssalarna på KTH i Södertälje, som i huvudsak används till elektrorelaterade ämnen, har det funnits ett antal balkmodeller med monterade töjningsgivare. Dessa har inte använts på många år och det saknas vidare uppgifter om modellerna. Uppdraget bestod av att utarbeta en laboration till KTH:s undervisning. Laborationen skulle handla om balkböjning och signalbehandling, med tonvikt på̊ det senare. Som hjälpmedel skulle vi använda oss av balkmodellerna. I uppdraget ingick det också att undersöka balkmodellernas elektriska och mekaniska egenskaper. Med teknisk balkteori skulle en möjlig relation mellan nedböjning och töjning tas fram. Med balkmodellen i en bryggkoppling kunde dess signal via ett DAQ-kort överföras till en PC och LabVIEW för vidare behandling. I LabVIEW kan ett anpassat gränssnitt tas fram och för visning av valda parametrar. Bryggkopplingen balanseras med hjälp av en potentiometer. I gränssnittet kan spänningsförändringen i bryggan observeras när balken påverkas av nedböjning. Efter kalibrering av systemet kan töjning och nedböjning presenteras efter beräkningar i LabVIEW. För att erhålla en så stabil och brusfri signal som möjligt har gruppen använt sig avbåde ett hårdvarufilter av lågpass-typ och ett mjukvarufilter i LabVIEW. Signalen förstärks med hjälp av en OP-förstärkare innan den matas in i DAQ-kortet. Trots sin ålder kunde balkmodellerna fortfarande användas och ge stabila signaler för vidarebehandling. Modellerna kan med fördel användas i en laboration för studenter och färdigt underlag finns för detta. Laborationen bör öka förståelsen för hur en signal från en givare kan förstärkas, filtreras och behandlas vidare i detta fall för grundläggande hållfasthetsberäkningar. / In the laboratory at KTH in Södertälje, which are mainly used for electro-related subjects, there are a number of beam models with mounted strain gauges. These have not been used for many years and there is no further information about the models. The assignment consisted of preparing a laboratory task for KTH's teaching. The laboratory would consist of beam bending and signal processing, with emphasis on the latter. As an aid, the beam models will be used, these consisted of a fixed aluminum beam with mounted strain gauges. The assignment also includes examining the electrical and mechanical properties of the beam models. With technical beam theory, a possible relationship between deflection and strain would be developed. With the beam model connected in a bridge connection, its signal could be transferred via a DAQ card to a PC and LabVIEW for further processing. In LabVIEW, a custom interface can be created and for displaying selected parameters. The bridge coupling is balanced with the help of a potentiometer. In the interface, the voltage change in the bridge can be observed when the beam is affected by deflection. After calibration of the system in the interface, strain and deflection can be presented according to calculations in LabVIEW. To obtain as stable and noise-free a signal as possible, the group has used both a low-pass hardware filter and a LabVIEW software filter. The signal is amplified by an OP amplifier before being fed into the DAQ card. Despite their age, the beam models could still be used and give stable signals for further treatment. The models can be used to advantage in a laboratory for students and there is a ready basis for this. The laboratory should increase the understanding of how a signal from a sensor can be amplified, filtered and further processed in this case for basic strength calculations.

In der Arbeit wurde gezeigt, dass mit Hilfe der gewählten zerstörungsfreien und -armen Prüfverfahren der Bezug zu festigkeitsrelevanten Parametern hergestellt werden kann. Insgesamt 58 ungeschädigte und durch Braunfäulepilze geschädigte Nadelholzbalken und daraus hergestellte Prismen wurden mit Ultraschallecho und Bohrwiderstand geprüft und grundlegende Erkenntnisse für die Prüfungen an Holzbauteilen gewonnen. Die Ergebnisse wurden mit zerstörenden Festigkeitsprüfungen kombiniert. Bei den Ultraschallechountersuchungen wurde festgestellt, dass sich für die geprüfte Rohdichtespanne die Schallgeschwindigkeit der Transversalwellen mit steigender Rohdichte erhöht. Ein enger Zusammenhang konnte auch bezüglich des Feuchtigkeitsgehaltes nachgewiesen werden. Nach Durchführung multipler Regressionsanalysen mit der Rohdichte, dem Feuchtegehalt und der Messfrequenz als unabhängige Variablen wurden sehr gute Korrelationen innerhalb der Holzarten ermittelt, so dass die Schallgeschwindigkeit gut abgeschätzt werden konnte. Die Lokalisierung von Ästen und Rissen ist gut möglich. Schädigungen wurden prinzipiell durch Ausbleiben des Echos der Bauteilrückseite detektiert. War der Übergang in Schallausbreitungsrichtung abrupt, wurden die Wellen reflektiert und erzeugten ein Echosignal. Die durchgeführten Bohrwiderstandsuntersuchungen belegen einen Zusammenhang zwischen Bohrwiderstand und Rohdichte sowohl für die Prismen als auch für die geprüften Balken. Die Streuung der Werte der Regressionsanalysen wurde bei Differenzierung der Bohrrichtung und des durchbohrten Bereiches des Balkenquerschnitts reduziert. Zwischen Bohrwiderstand und Rohdichte bestand auch in den Zonen des Schadensübergangsbereiches ein linearer Zusammenhang. An Balken und Prismen wurden Festigkeitsuntersuchungen durchgeführt und die Schadensübergangsbereiche gesondert betrachtet. Eine Differenzierung von Schädigungsgraden war in der Regel möglich. Bei den geschädigten Balken wurde der reale Querschnitt ermittelt und für die weiteren Berechnungen angesetzt. Danach wurde ein mittlerer Zusammenhang von Biegefestigkeit und E-Modul für die pilzgeschädigten Balken festgestellt. Die Kombination der ermittelten Festigkeiten mit dem Bohrwiderstand führte zu mittelgroßen bis starken Zusammenhängen. Die Differenzierung der Bereiche des Schadensüberganges war möglich. Im Hinblick auf die Einschätzung der Biegefestigkeit bestehender Träger wurden multiple Regressionsanalysen mit modifizierten Sortierkriterien, der Rohdichte, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Querschnittszone, dem Bohrwiderstand und dem E-Modul durchgeführt und ergaben einen sehr starken Zusammenhang, der das erhebliche Potenzial der entwickelten Methodik bei der Bewertung geschädigter Tragkonstruktionen aufzeigt.