Entwicklung einer theoretischen Formulierung der Bildung von induzierter Anisotropie im polykristallinen Eis grosser Eisschilde. Die Anisotropie wird durch Strukturvariablen modelliert, indem diese in die Konstitutivgleichungen fuer den Spannungstensor eingebaut werden. Ihre zeitliche Entwicklung wird durch eine statistische Verteilfunktion fuer die Orientierung der Kristalle in Polykristalle beschrieben, deren Evolution selbst durch eine Bilanzgleichung erfasst wird.
Vorhabenziel: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung biomimetischer strukturierter Folien zur Verringerung von Reibung an technischen Oberflächen. Als sehr aussichtsreiches biologisches Vorbild erweisen sich asymmetrische Mikrostrukturen, die Reibung nur in einer Richtung minimieren können. Die Anwendung des innovativen biomimetischen Haftmaterials ist nachhaltig und umweltschonend. Seine großflächige Herstellung und Verwendung sind wirtschaftlich, material- und energiesparend. Arbeitsplanung: Ausgehend von einem breiten Screening von Arten ist die intensive Grundlagenforschung der Morphologie, Ultrastruktur, Materialeigenschaften, physikalischen Hintergründe und Funktionsweisen biologischer Oberflächen der Schlüssel für die Ableitung und die Entwicklung von biomimetischen Prototypen durch den Industriepartner. Die Prototypen werden einer strengen Prüfung mit Spezialmesstechnik unterzogen und in Anlehnung an die biologischen Vorbilder optimiert.
2003 wurden Mittel zur Modernisierung des Triaxialgerätes zur anisotropen Konsolidation (AIG) zur Verfügung gestellt. Davon wurden Stellantriebe mit zugehörigen Steuereinheiten, ein neues Messdatenerfassungssystem und benötigte Software beschafft und vollständig installiert. Zur Steuerung des Gerätes und zur Messwerterfassung der Versuche wurde vom bodenmechanischen Labor der BAW - DH ein Programm entwickelt. Derzeit werden auf Platz 1 erste anisotrop konsolidierte Triaxialversuche vollautomatisch durchgeführt. Sättigungs- und Konsolidierungsphase zeigen gute Versuchsergebnisse und zuverlässige Umsetzung der im Schaltplan festgelegten geforderten P-Versuchsparameter in den Versuchsabläufen. Die Scherphase kann weg- und spannungsgesteuert durchgeführt werden. Die Messdaten werden so aufbereitet, dass Standardtauswertungen mit dem BAW eigenen System GEOLAB durchgeführt, ausgewertet werden können. In der grafischen Darstellung besteht weiterer Optimierungsbedarf für ausgewählte Fragestellungen. Versuchsplätze 2 bis 4 sind auf diesen Stand durch die Anpassung von Schaltplänen und Messtechnik zu erweitern. Weiterhin wird ein gemeinsamer Forschungsantrag mit der Universität Dortmund und der Universität Bochum erarbeitet zum Thema 'Anisotropie bei weichen bindigen Böden'.
Modelle fuer die Entstehung und Evolution von induzierter Anisotropie im Eis sollen im Rahmen der Theorie von strukturierten Kontinua formuliert werden. Aufgrund dieser Modelle soll das Glensche Konstitutivmodell fuer Eis verallgemeinert werden bzw. in einen Code fuer die numerische Modellierung von Eisschilden sowie Gletschern umgesetzt werden. Mit Hilfe dieses Codes soll der Einfluss der Entstehung und Evolution von induzierter Anisotropie in Eis auf die Dynamik von Eisschilden sowie Gletschern untersucht werden.
In interdisziplinaerer Zusammenarbeit mit dem Institut fuer Verfahrenstechnik und dem Institut fuer Festkoerpermechanik der Fakultaet Maschinenwesen ist der Trocknungsprozess von Schnittholz numerisch zu simulieren. Die Aufgabe des Institutes fuer Holz- und Papiertechnik liegt in der Ermittlung und Bereitstellung der notwendigen Werkstoffparameter einer ausgewaehlten Holzart in Abhaengigkeit von der Anisotropie, der Holzfeuchtigkeit und der Zeit. Schwerpunkt der Forschung zur Holzuntersuchung liegt auf der Pruefung der Nutzung optischer Messverfahren fuer die Ermittlung der Verformung waehrend der Trocknung und deren Kennwerte.
General Information: It is proposed to investigate and model the properties of highly anisotropic short fibre composites (glass fibre reinforced LCP's and 'long fibre' reinforced thermoplastic materials). These advanced composites are compared to standard short fibre composites. 'Push-Pull' injection moulding is used to process these materials and to come to a quasi-multilayered laminate structure in the parts. The properties of these composites are highly determined by processing parameters, design of part and gating and especially by the local fibre and matrix orientation and fibre length distribution. The proposal is intended as fundamental research to provide novel tool for designing, processing and quality control of highly anisotropic materials. These tools are morphology-based and pay attention to the high gradients in fibre and matrix orientation. These objectives are achieved by three principal tasks: 1. Modelling of the 'Push-Pull' injection moulding process will provide tools to predict fibre and matrix orientation in the layers, that are formed while the melt flows several times through the mould. Crystallisation and viscous heating effects in the solidifying boundary are important for the process-related morphology. 2. Modelling of local material properties (tensors of stiffness and thermal expansion) based on measured local matrix and fibre orientation tensors, local fibre volume fraction, matrix crystallinity and local fibre length distribution. 3. Developing and application of new 2D and 3D image analysis methods to measure morphological parameters of the fibre reinforcement. Confocal Laser Scanning Microscopy using optical and physical sectioning combined with pattern matching will provide fibre orientation and length data in a one-step 3D analysis. Successful completion should strengthen the European position in the market of these advanced composites by a reduction of the development time for new parts of more than 30 per cent. This will result in a corresponding reduction of product costs. Material properties of advanced composites are improved significantly (e.g. weldline strength by more than 50 per cent) by the new 'Push-Pull' process. Achievements: A new Push-Pull mould was developed to produce different plate geometries with different grades of nylon-6.6 and LCP. Fibre orientation measurements proved that Push-Pull processing can be used to produce highly oriented glass fibre reinforced samples. The influence of non-constant thickness, diverging and converging flow respectively was investigated by fibre orientation measurements and tensile tests in these parts. A range of fibre reinforced samples has been characterized by 2D image analysis, 3D confocal laser scanning microscopy (CLSM) and ultrasonic, time of flight measurements. Significant sample regions have been scanned by these techniques.
Die Reflexionsfunktionen der Erdoberflaeche bestimmen im solaren Spektralbereich sowohl die Strahlungsbilanz am Boden als auch am Oberrand der Atmosphaere in wolkenfreien Bereichen. Da die Reflexionsfunktionen von Landoberflaechen anisotrop sind, fuehrt die Annahme, sie seien lambertsch, zu Fehlern bei der Bestimmung der Strahlungsbilanz aus Strahldichtemessungen. Es ist das Ziel des Forschungsvorhabens anhand von Literatur, Modellueberlegungen und Messungen mit dem AVCSR (Aeroplane Version Conical Scan Radiometer) die Variabilitaet anisotroper Reflexionsfunktionen von Landoberflaechen zu untersuchen. Anschliessend soll eine Katalogisierung erfolgen, d.h. den wichtigsten Oberflaechentypen der Erde soll eine geeignete Refexionsfunktion zugeordnet werden.
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| Förderprogramm | 9 |
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