Experimentelle Untersuchung von Staubteufeln in einem Laborexperiment

<p>Durch bodennahe Erwärmung der Luft bei starker Sonneneinstrahlung können sich aufsteigende Luftwirbel mit vertikaler Rotationsachse bilden, sogenannte Staubteufel. Die Struktur eines solchen Staubteufels wird dominiert von einem horizontalen Zufluss nahe der Erdoberfläche und einer vertikalen Aufwärtsströmung des Wirbels. Da die Staubteufel auf trockenem Untergrund entstehen, ist der im Zustrom mitgetragene Staub ursächlich für ihr Erscheinungsbild. Die Mechanismen ihrer Entstehung sowie ihre charakteristischen Eigenschaften sind bis heute kaum im Detail erforscht, da experimentelle Untersuchungen auf in-situ Messungen in der Atmosphäre beschränkt sind. Aufgrund der Nichtvorhersagbarkeit solch seltener Ereignisse sind Felduntersuchungen nur schwer möglich.</p> <p>Mithilfe von Laborexperimenten können Staubteufel jedoch gezielt erzeugt und ihre Entstehungsmechanismen untersucht werden. Hierfür wird die Versuchsanlage „Ilmenauer Fass“ verwendet, die im Wesentlichen aus einem luftgefüllten, zylindrischen Tank mit einem Innendurchmesser von 7,15 m und einer Höhe von 8 m besteht. Am Boden des Behälters befindet sich eine Heizplatte, deren Temperatur zwischen 20°C und 80°C variiert werden kann. Eine zweite freischwebende Kühlplatte kann in einer beliebigen Höhe zwischen 0,2 m und 6,3 m positioniert und in einem Temperaturbereich von 10°C bis 30°C geregelt werden. Die Seitenwand des Zylinders ist adiabatisch. Mithilfe dieses Rayleigh-Bénard-Experiments lassen sich die Randbedingungen in einer konvektiven, atmosphärischen Grenzschicht gut nachbilden und die Entstehung von Wirbelstrukturen unter kontrollierten Bedingungen detailliert untersuchen. Hierfür wurde das optische Messverfahren Particle Tracking Velocimetry (PTV) genutzt, mit dem das dreidimensionale Strömungsfeld innerhalb und außerhalb solcher Wirbel erfasst werden kann. Dabei werden der Strömung dichteneutrale Seifenblasen zugeführt und mit vier Kameras aus unterschiedlichen Positionen zeitaufgelöst detektiert. Über Triangulation werden die 3D-Trajektorien der einzelnen Partikel im Raum berechnet.</p> <p>Während bei der letzten Tagung noch das Messverfahren vorgestellt wurde, können nun die ersten Ergebnisse präsentiert werden. In Messreihen über mehr als insgesamt 20 Stunden wurden große Datenmengen gesammelt und vertikale Wirbelstrukturen identifiziert. Wie in numerischen Simulationen gezeigt werden konnte, nimmt die Häufigkeit solcher Strukturen mit zunehmender Größe stark ab. Deshalb wurde alternativ in der Mitte der Bodenplatte eine Heizmatte installiert, mit der eine lokale Temperaturüberhöhung bis 10 K über der Temperatur der Heizplatte realisiert werden kann. Mit dieser Modifikation des Laborexperiments kann nun auch die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Staubteufeln erhöht werden.</p>

Experimentelle Untersuchungen an feststoffgeschmierten Wälzlagern im Hochvakuum

ZusammenfassungIm Rahmen dieses Beitrags werden Ergebnisse einer Untersuchung an feststoffgeschmierten Wälzlagern vorgestellt. Betrachtet werden dabei Lager, welche einen speziellen, modifizierten Käfig verwenden. Die Käfigtaschen des Käfigs dienen dabei, zusätzlich zu ihrer ursprünglichen Funktion, der Führung der Wälzkörper, als Schmierstoffdepot. Es werden zunächst Prüfaufbau und die Versuchsbedingungen erläutert und in diesem Zusammenhang wird gezeigt, dass der in diesem Beitrag verwendete Aufbau, verglichen mit dem Aufbau vorangegangener Arbeiten, eine deutlich reduzierte Streuung aufweist. Als eine nicht zu vernachlässigende Fehlerquelle bei der gravimetrischen Bestimmung des Käfigtaschenverschleißes wurde das hygroskopische Verhalten des Polymercompounds identifiziert. Einer Verfälschung dieser Messergebnisse durch die unkontrollierte Feuchtigkeitsaufnahme aus der Umgebung, muss durch einen zeitlich vorgelagerten Trocknungsprozess unter definierten Bedingungen vorgebeugt werden. Zudem wird gezeigt, dass die Käfigtaschen sowohl durch den Innenring des Lagers, als auch durch die Wälzkörper verschlissen werden. Hierbei wird eine Messmethode zur Ermittlung der, durch den Innenring verschlissenen, Materialmenge vorgestellt. Durch Oberflächenanalysen der Messingstruktur des Käfigs wird eine Reduzierung des Zinks nachgewiesen, sowie eine Änderung der Oberflächenstruktur festgestellt. Als Ursache wird ein Sublimieren des Zinks aufgrund der Versuchsbedingungen vermutet. Weiterhin wird gezeigt, dass die Prüftemperatur von 300 °C zu einem Schrumpfen der Lagerringe führt. Eine Vorwegnahme dieser Maßverringerung ist durch Temperierung bei 300 °C für 48 h möglich.

Erweiterte Analyse ausgewählter Schwingungsphänomene mit dem C & C²-Ansatz am Beispiel einer Einscheibentrockenkupplung

Zwangserregtes Kupplungsrupfen ist ein Schwingungsphänomen, dessen Ursache in einer periodischen Modulation der Anpresskraft im Reibkontakt sowie des Drehmoments der Kupplung liegt. Diese periodische Modulation wird im Wesentlichen durch geometrische Abweichungen von der vorgesehenen Gestalt verursacht. Nach wie vor spielt es bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugkupplungen eine große Rolle da die davon verursachten longitudinal Schwingungen des Fahrzeugs zu deutlichen Komforteinbußen der Fahrzeuginsassen führen. Obwohl bereits einige Einflussfaktoren des zwangserregten Kupplungsrupfens qualitativ bekannt sind, gibt es noch nicht für alle Einflussfaktoren geeignete, detaillierte Erklärungsmodelle, die Kupplungsentwicklern beim Verständnis der Wirkzusammenhänge von zwangserregtem Kupplungsrupfen unterstützen. Dies liegt unter anderem an den starken Wechselwirkungen, die über verschiedene Systemebenen auftreten und bisher kaum modelliert wurden. Daher werden in diesem Beitrag Gestalt-Funktion-Zusammenhänge auf zwangserregtes Kupplungsrupfen durch geometrische Abweichungen mithilfe des sogenannten C&C²-Ansatzes nach Albers und Matthiessen näher untersucht. Ein bereits vorhandenes Modell wird dabei um geeignete Granularitäten und Perspektiven erweitert und die Wirkzusammenhänge werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten als sogenannte Sequenzmodelle dargestellt. In einem iterativen Prozess werden sowohl Hypothesen als auch Modelle entwickelt und es werden experimentelle Untersuchungen abgeleitet. Ausgewählte Einflussfaktoren werden hierzu in Form von Variationen an einem Prüfstand untersucht, um die Hypothesen zu verifizieren oder zu falsifizieren, und es werden erste quantitative Ergebnisse gewonnen. Dies ermöglicht die Erklärung von Ursachen für zwangserregtes Kupplungsrupfen die durch bisherige Erklärungsmodelle noch nicht hinreichend genau beschrieben werden, was durch die zum Teil großen Dynamiken der Wirkzusammenhänge begründet ist.

Gezielte Beeinflussung umformtechnisch induzierter Eigenspannungen beim Drahtziehen

ZusammenfassungNach dem Drahtziehen treten hohe Zugeigenspannungen in den oberflächennahen Schichten des Drahtes auf. Dieser Eigenspannungszustand ist für die weitere umformtechnische Verarbeitung, z. B. für das Biegen zur Herstellung von Torsionstabfedern, ungeeignet. Nach derzeitigen Standards wird dem Drahtziehen eine Wärmebehandlung nachgeschaltet. In diesem Artikel wird ein neuer Ansatz zur Einstellung des Eigenspannungszustandes direkt im Umformprozess des Drahtes vorgestellt. Durch eine Modifikation der Ziehwerkzeuge mit integrierten Umformelementen sollen niedrigere Zugspannungsniveaus in den oberflächennahen Schichten des Drahtes erzeugt werden. Diese Elemente haben wesentlichen Einfluss auf den Grad der Kaltverfestigung, ohne den Drahtdurchmesser zu verändern. Zunächst werden mittels FE-Simulationen verschiedene Werkzeuggeometrien hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Umformgrad sowie den Eigenspannungszustand des gezogenen Drahtes analysiert und bewertet. Durch den Einsatz eines speziell konzipierten Drahtziehwerkzeugs werden experimentelle Versuche durchgeführt und Drahtproben erzeugt. Weiterhin wird die Vorgehensweise für die Messung der Eigenspannungen durch den Einsatz von Röntgenbeugung erläutert. Für weiterführende experimentelle Untersuchungen zum Biegen erfolgte die Konzipierung eines modularen Werkzeuges, das eine Variation der Biegeradien und Drahtdurchmesser ermöglicht.

Wie soziale Exklusion zu terroristischer Radikalisierung beitragen kann: Ein Überblick mit Fokus auf experimentellen Forschungsbefunden

Was treibt Menschen dazu, im Namen einer Ideologie auf extreme Mittel wie Gewalt zurückzugreifen? Vielfach legen theoretische Radikalisierungsmodelle wie auch die Lebensläufe Radikalisierter soziale Exklusion als einen Faktor nahe, der Menschen vulnerabel gegenüber radikalen Ideologien und deren Gruppen macht. Obwohl soziale Exklusion immer wieder als möglicher Risikofaktor der Radikalisierung identifiziert (?) wurde, fehlte dieser Annahme lange eine empirisch belastbare Grundlage, insbesondere im Hinblick auf experimentelle Untersuchungen, die einen Ursache-Wirkungs-Schluss ermöglichen. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Rolle sozialer Exklusion im Radikalisierungsprozess und setzt dabei einen besonderen Fokus auf die aktuell bestehenden experimentellen Forschungsbefunde. Es zeigt sich, dass soziale Exklusion über deprivierte individuelle Bedürfnisse und eine höhere Ansprechbarkeit gegenüber Gruppenprozessen zu Radikalisierungstendenzen beitragen kann. Hieraus ergeben sich Implikationen für die Radikalisierungsprävention, die sich nicht nur auf einer politischen und gesamtgesellschaftlichen, sondern auch auf einer individuellen Ebene umsetzen lassen.