Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Berlin.

Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Berlin.

Techn. Hochsch., Diss., 2001--Aachen.

Techn. Universiẗat, Diss., 2005--Berlin.

RWTH Diss.

Die Gutbettwalzenmühle wird heute in vielen Industriezweigen zur Mahlung spröder Stoffe eingesetzt. Sie zeichnet sich durch eine energieeffiziente Arbeitsweise aus und stellt eine Alternative zu herkömmlichen Zerkleinerungsmaschinen, wie Kugel- und SAG-Mühlen, dar. In der Vergangenheit kam es durch Schäden an den Walzenoberflächen zu Problemen mit der Betriebssicherheit dieser Maschinen. Hervorgerufen werden die Schäden u.a. durch punktuelle Überlastungen der Walzenoberfläche, die durch im Gutbett eingelagerte grobe Einzelpartikel verursacht werden können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Versuche mit einer hydraulischen Stempelpresse zur Ermittlung der Walzenbelastung von Gutbettwalzenmühlen durchgeführt und der Einfluss verschiedener Maschinen-, Verfahrens- und Materialparameter untersucht. Auf der Grundlage des Versuchsprogramms wird eine Modellbetrachtung zur Walzenbelastung durchgeführt, mit deren Hilfe auf das Lastkollektiv aus der Gutbett- und Einzelkornbelastung geschlossen werden kann.

Die Gutbettwalzenmühle wird heute in vielen Industriezweigen zur Mahlung spröder Stoffe eingesetzt. Sie zeichnet sich durch eine energieeffiziente Arbeitsweise aus und stellt eine Alternative zu herkömmlichen Zerkleinerungsmaschinen, wie Kugel- und SAG-Mühlen, dar. In der Vergangenheit kam es durch Schäden an den Walzenoberflächen zu Problemen mit der Betriebssicherheit dieser Maschinen. Hervorgerufen werden die Schäden u.a. durch punktuelle Überlastungen der Walzenoberfläche, die durch im Gutbett eingelagerte grobe Einzelpartikel verursacht werden können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Versuche mit einer hydraulischen Stempelpresse zur Ermittlung der Walzenbelastung von Gutbettwalzenmühlen durchgeführt und der Einfluss verschiedener Maschinen-, Verfahrens- und Materialparameter untersucht. Auf der Grundlage des Versuchsprogramms wird eine Modellbetrachtung zur Walzenbelastung durchgeführt, mit deren Hilfe auf das Lastkollektiv aus der Gutbett- und Einzelkornbelastung geschlossen werden kann.

Die Arbeit befasst sich mit der effizienten Simulation des funktionellen Verhaltens von Piezoverbundmodulen als Aktor oder Sensor zur Schwingungsbeeinflussung mechanischer Strukturen. Ausgehend von einem FE-Modell werden über den Ansatz energetischer Äquivalenz die effektiven elektro-mechanischen Materialparameter ermittelt. Zur Berücksichtigung im Inneren der Einheitszelle liegender Elektroden werden die elektrischen Randbedingungen der Homogenisierungslastfälle angepasst. Die Homogenisierungslastfälle werden auch genutzt, um Phasenkonzentrationen für die Beanspruchungen der Verbundkomponenten zu ermitteln. Diese Phasenkonzentrationen werden eingesetzt, um aus dem effektiven Gesamtmodell die Beanspruchungen der Komponenten zu extrahieren. Zur dynamischen Modellbildung wird die Zustandsraumbeschreibung verwendet. Die Überführung einer piezo-mechanischen FE-Diskretisierung in ein Zustandsraummodell gelingt mit der Betrachtung der mechanischen Freiheitsgrade als Zustandsvariablen. Zur Abbildung der elektrischen Impedanz im Zustandsraum muss die elektrische Kapazitätsmatrix als Durchgangsmatrix einbezogen werden. Die Reduktion des Zustandsraums basiert auf der modalen Superposition. Die modale Transformationsbasis wird um Moden ergänzt, die die Verformung bei statischer elektrischer Erregung charakterisieren. Die Zustandsraumbeschreibung wird sowohl für eine Potential- als auch für eine Ladungserregung ausgeführt. Das Zustandsraummodell wird unter Verwendung von Filtermatrizen um Ausgangssignale für die mechanischen und elektrischen Beanspruchungsgrößen erweitert. Dies gestattet eine Kopplung der Zustandsraummodelle mit den Beanspruchungsanalysen. Die Anwendung der Berechnungsmethode wird am Beispiel der im SFB/TRR PT-PIESA entwickelten Piezo-Metall-Module demonstriert, die durch direkte Integration von piezokeramischen Basiselementen in Blechstrukturen gekennzeichnet sind. / This thesis deals with the efficient simulation of the functional behaviour of piezo composite modules for applications as actuators or sensors to influence vibrations of machine structures. Based on a FE-discretisation the effective electro-mechanical material parameters of the piezo composite modules are determined with an ansatz of energetic equivalence. To consider electrodes which are located inside the representative volume element the electrical boundary conditions of the load cases for homogenisation are adapted. The load cases for homogenisation are also used to determine the phase concentrations (or fluctuation fields) of stress/strain and electric field/electric displacement field in the composite constituents. These phase concentrations are required to extract stress and strain of the composite components based on the overall model with effective material parameters. For dynamical modelling a state space representation is used. The transformation of a FE-discretisation of the piezo-mechanical system into a state space model is possible by choosing the mechanical degree of freedom as state variables. For consideration of the electrical impedance in the state space model the electrical stiffness respectively capacitance matrix has to incorporate as feedthrough matrix. The dynamical model reduction of the state space model is based on modal superposition. For the correct reproduction of the electrical impedance the modal transformation basis has to be amended by deformation modes which represent the deformation behaviour due to static electrical excitation at the electrodes. The state space representation is built for potential and charge excitation. The state space model is enhanced by filter matrices to incorporate output signals for stress/strain and also for electric field/electric displacement field. This allows the coupling of the state space models with the stress analyses. The application of the simulation method is demonstrated using the example of the piezo-metal-modules developed in the CRC/TR PT-PIESA (German: SFB/TRR PT-PIESA). These piezo-metal-modules are characterised by direct integration of piezoceramic base elements in sheet metal structures.

Im Rahmen einer prospektiven Längsschnittuntersuchung wurde der Berufseinstieg von ÄrztInnen (N = 185) als normatives kritisches Lebensereignis untersucht. Dazu wurden sie insgesamt drei Mal im Abstand von jeweils sechs Monaten im ersten Jahr nach ihrem Studiumsabschluss befragt (T1: in den ersten zwei Wochen nach dem Staatsexamen, T2: kurzzeitig nach dem Berufseinstieg, T3: im Schnitt 9.5 Monate nach dem Berufseinstieg). Die Ergebnisse zeigten zunächst, dass unlängst examinierte Jung-ÄrztInnen, die sich vergleichsweise schlechter auf den Beruf durch das Studium vorbereitet fühlten, ihren bevorstehenden Berufseinstieg negativer bewerteten und schon vor diesem beanspruchter waren. Die Bewertung des Berufseinstiegs vermittelte dabei den Zusammenhang zwischen einer schlechten Vorbereitung und der Beanspruchung. Arbeitsspezifische Copingfunktionalität wiederum pufferte den Zusammenhang zwischen einer schlechten Vorbereitung und der Bewertung des Berufseinstiegs. Das Problem einer als schlecht empfundenen Vorbereitung verdeutlichte sich in der Längsschnittanalyse – sie sagte eine höhere Beanspruchung zum zweiten Messzeitpunkt, d.h. nach dem Berufseinstieg, vorher. In der Untersuchung der Beanspruchungsentwicklung über die drei Messzeitpunkte hinweg fanden sich nur wenige Veränderungen. Es ließ sich zwar eine deutliche Zunahme der mittleren Depressivitäts-Ausprägungen über den Berufseinstieg hinweg herausstellen (T1-T2); auf anderen Beanspruchungsindikatoren zeigte sich jedoch kein direkter Effekt des Arbeitsbeginns bzw. fand sich auch keine Adaptation der Jung-ÄrztInnen an ihre neue Situation im Sinne einer sich verringernden Beanspruchung im weiteren Verlauf (T2-T3). In der Erklärung interindividueller Unterschiede in der Beanspruchung im Untersuchungszeitraum zeigte sich, dass die sich mit dem Berufseinstieg einstellende Arbeitsbelastung zum zweiten und dritten Messzeitpunkt erwartungsgemäß positiv mit Beanspruchung assoziiert war. Die Arbeitsbelastungs-Beanspruchungs-Beziehung bestand jedoch nur im Querschnitt; in der Längsschnittanalyse fand sich kein Effekt der T2-Arbeitsbelastung auf die T3-Beanspruchung. Ausgangsunterschiede in psychischen Ressourcen wirkten einerseits direkt auf die Beanspruchung zu T2, zum Teil moderierten sie aber auch den Zusammenhang zwischen der Arbeitsbelastung und Beanspruchung: Eine höhere Resilienz und die Wahrnehmung sozialer Unterstützung sagten eine geringere Beanspruchung nach dem Berufseinstieg vorher. Jung-ÄrztInnen, die sich durch eine stärkere Arbeitsbelastung auszeichneten, aber über ein funktionaleres Bewältigungsverhalten im Arbeitskontext verfügten, waren kurzzeitig nach dem Berufseinstieg weniger beansprucht als stark arbeitsbelastete Jung-ÄrztInnen mit weniger funktionalem Coping. Verringerungen in den psychischen Ressourcen über den Berufseinstieg hinweg wirkten sich direkt, d.h. per se ungünstig auf die Beanspruchung zum dritten Messzeitpunkt aus. Zudem interagierten sie mit der zu diesem Zeitpunkt bestehenden Arbeitsbelastung in Vorhersage der Beanspruchung. Stärker arbeitsbelastete Jung-ÄrztInnen, deren Copingfunktionalität und Wahrnehmung sozialer Unterstützung vom ersten zum dritten Messzeitpunkt abgenommen hatte, waren am Ende des Untersuchungszeitraums am stärksten beansprucht. Hinsichtlich der Auswirkungen des Berufseinstiegs auf die Persönlichkeit der Jung-ÄrztInnen fanden sich ungünstige Veränderungen: Sowohl die Ausprägungen psychischer Ressourcen (Widerstandsfähigkeit, Wahrnehmung sozialer Unterstützung hinsichtlich der Arbeitstätigkeit) als auch die der Big Five-Faktoren nahmen im Mittel ab. Interindividuelle Unterschiede in den Veränderungen ließen sich auf die Beanspruchung kurzzeitig nach dem Berufseinstieg (T2) bzw. auf deren Entwicklung in den Folgemonaten (T2-T3) zurückführen: Jene Jung-ÄrztInnen, die vergleichsweise stark beansprucht auf den Berufseinstieg reagiert hatten bzw. deren Beanspruchung im weiteren Verlauf zunahm, zeigten entsprechend ungünstige Veränderungen. Die Ergebnisse zusammengefasst verdeutlicht sich folgende Problematik: Jung-ÄrztInnen, die weniger gut, d.h. persönlichkeitsbasiert geschützt den Berufseinstieg absolvieren, reagieren stärker beansprucht und sind dann auch diejenigen, deren Persönlichkeit sich in den ersten Arbeitsmonaten ungünstig verändert. Jung-ÄrztInnen mit geringen psychischen Ressourcen sind folglich nicht nur besonders vulnerabel für die Entwicklung von Beanspruchung angesichts belastender Arbeitsbedingungen, sondern ihre vergleichsweise hohe Beanspruchung bedingt eine weitere Verringerung des Schutz- und Pufferpotenzials ihrer Persönlichkeit. Es kommt zu einer ungünstigen Akzentuierung der ohnehin schon vergleichsweise ressourcenschwachen Persönlichkeit, welche die Vulnerabilität für zukünftige Beanspruchung erhöht. Aus den Ergebnissen lässt sich ein Unterstützungsbedarf junger ÄrztInnen in der sensiblen und wegweisenden Berufseinstiegsphase ableiten. Neben einer Verbesserung ihrer Arbeitsbedingungen stellen eine rechtzeitige Sensibilisierung junger ÄrztInnen für den Arbeitsbelastungs-Beanspruchungs-Zusammenhang, ihre regelmäßige Supervision sowie vor allem aber auch kompetenzorientiertes und ressourcenstärkendes Feedback von den Mentoren und Vorgesetzten die Grundlage dafür dar, dass die Jung-MedizinerInnen selbst gesund bleiben und sie die ärztliche Tätigkeit trotz ihres wohl stets hohen Belastungspotenzials als erfüllend und zufriedenstellend erleben. / The career entry of physicians (N = 185) as a normative critical life event was examined in a longitudinal study. They were surveyed three times within the first year after their final exams (T1: 1-2 weeks after the final exam, T2: six months later and post career entry, T3: on average 9.5 months after career entry). The results showed that young physicians who felt insufficiently prepared for work by their medical studies anticipated the career entry less positive and reported more strain at T1 already. The anticipation of the career entry mediated the relationship between poor preparation and strain. Work-related coping buffered the relationship between poor preparation and anticipation of the career entry. A poor preparation furthermore predicted higher levels of strain at T2. Analyzing the development of strain indicators over time (T1-T2-T3) and on average, little change was found. Only depression-levels increased; a decrease in strain from T2 to T3, indicating adaptation to the new circumstances, was not detected. With regard to individual differences in strain, work-related stressors were positively associated with strain at T2 and T3. However, the stressor-strain-relationship was observed only cross-sectionally but not over time (T2-T3). T1-personality resources had a direct impact on T2-strain but furthermore moderated the T2-stressor-strain-relationship: Resilience and perceived social support were associated with lower levels of strain. Young physicians with poor working conditions but functional coping strategies reported less strain than those with poor working conditions and dysfunctional coping. Decreasing resources from T1 to T3 had a direct negative impact on T3-strain but also interacted with T3-work related stressors: Young physicians with poor working conditions at T3 and a T1-T3-decline in coping functionality and perceived social support reported the highest strain levels at T3. Over the career entry period, adverse personality change was observed: On average, resilience and social support decreased. Furthermore, non-normative change was observed on all Big Five-factors. Inter-individual differences within personality change were due to strain shortly after career entry (T2) and to its further development (T2-T3): Young physicians who had reported high levels of strain shortly after career entry, as well as those with increasing strain levels throughout the following months, were at higher risk for declines in protective traits and the Big Five-factors. Summing up the results, it can be concluded that young physicians with low personality resources do not only report higher strain levels in response to their career entry, but because of their higher strain they are also at a higher risk of decreasing protective traits. This means that young physicians with low resources are more vulnerable to work-related stressors and, consequently, their high levels of strain lead to a further decrease of the buffer potential of their personality. The detrimental accentuation of their weak protective personality potential heightens the risk for future strain. The results illustrate the need for supporting young physicians in this sensitive and significant transition phase. In addition to an improvement of their working conditions, they should be made aware of the stressor-strain-relationship at an early stage. Furthermore, they should be constantly supervised and receive competence-focused and resource-consolidating feedback from their mentors and supervisors. For young physicians, these are prerequisites for sustaining their own health under stressful working conditions and for experiencing the practice of medicine as fulfilling and satisfying.

Eines der Hauptanwendungsgebiete von Geokunststoffen ist der Verkehrswegebau. Hier haben sich neben Trenn- und Filterlagen Geokunststoffbewehrungen etabliert. Ihr Zugkraft-Dehnungsverhalten hat Einfluss auf die Nutzungsdauer des Fahrbahnaufbaus. Dort wo diese Geokunststoffe zyklischen Beanspruchungen durch den Verkehr ausgesetzt sind, ist grundsätzlich von einem Einfluss auf das Zugkraft-Dehnungsverhalten auszugehen. Somit ist es erforderlich, die zyklischen Einwirkungen bei der Ermittlung der Bemessungszugfestigkeit von Geokunststoffen für derartige Anwendungen zu berücksichtigen. Die Arbeit stellt dafür ein praktikables Verfahren vor. Auf der Basis polymertypischer Merkmale, die sich in den Zugkraft-Dehnungskurven widerspiegeln, wurde eine Kombination aus zyklischen Zugversuchen und chemischen Analysen untersucht, die es erlaubt, ohne die sehr aufwendig zu ermittelnden Wöhler- bzw. Smith-Diagramme Aussagen zum Verhalten der Geokunststoffe für die im Verkehrswesen relevanten Lastwechselzahlen zu machen.