Verteidigungstermine

[Fakultät 4]
Prototypentwicklung am Beispiel eines komplexen reaktiven Thermofluidprozesses der Kohlevergasung, Herr Dipl.-Ing. Martin Schurz

Donnerstag, 19. Oktober 2017, 10:00 Uhr, 
Seminarraum 318, DBI-Gebäude, Reiche Zeche, Fuchsmühlenweg 9

Gegenstand der Dissertation ist die Prototypentwicklung einer Vergasungsanlage mit ascheagglomerierender intern zirkulierender Wirbelschicht. Die Funktion des realisierten COORVED-Vergasers wurde in zwei verschiedenen Reaktordesigns mit Braunkohlenkoks und deutschen Braunkohlen erprobt. Der Prozess schließt die technologische Lücke zur Verwertung aschereicher Feinkohlen, welche in bewährten Vergasungsverfahren nur mit niedriger Effizienz umgesetzt werden können. Im Fokus der experimentellen Untersuchungen standen die wissenschaftliche Durchdringung der Ausbildung komplexer verfahrensspezifischer Strömungszustände und die kontrollierte Ascheagglomeration. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse konnten vergasungsstoffspezifische Betriebsbedingungen für die Technikumsanlage definiert und ein drittes optimiertes Reaktordesign entworfen werden, welches den Grundstein zur großtechnischen Anwendung des Verfahrens legt.

[Fakultät 4]
Detailed Analyses and Numerical Modeling of a New Multi-Staged Fluidized-Bed Gasifier, Herr Dipl.-Wi.-Ing. Alexander Laugwitz

Donnerstag, 19. Oktober 2017, 14:00 Uhr, 
Seminarraum 318, DBI-Gebäude, Reiche Zeche, Fuchsmühlenweg 9

In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Simulationsansätze angewandt, um die Hydrodynamik in einem neu entwickelten Wirbelschichtvergaser zu untersuchen. Die Ansätze umfassen a) entdimensionalisierte Ähnlichkeitskennzahlen und empirische Gleichungen, b) 1D Simulationen mittels ASPEN Plus®, c) 3D CFD Simulationen mittels Ansys Fluent® zur detaillierten Abbildung der zu erwartenden Hydrodynamik. Vor- und Nachteile der jeweiligen Ansätze sowie Klassen von ermittelbaren Simulationsdaten werden diskutiert. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Identifizierung geeigneter Experimente aus der Literatur, auf Basis von Ähnlichkeitskennzahlen, um die Simulationen zu validieren. Die Vergasersimulationen zeigen, dass sich erwartungsgemäß ein aus hydrodynamischer Sicht gestufter Prozess ausbildet. Die entstehenden Zonen lassen sich als Festbett, blasenbildende Wirbelschicht, Jet-Wirbelschicht mit Rezirkulationszelle und strähnenbildende, zirkulierende Wirbelschicht identifizieren und entsprechen demnach dem Verfahrensanspruch.

[Fakultät 4]
Reaktives Menschmodell zur Simulation der Insassenkinematik in der Pre-Crash-Phase, Herr Emrah Yigit, M.Sc.

Donnerstag, 19. Oktober 2017, 14:00 Uhr, 
Seminarraum KKB-1069, Karl-Kegel-Bau, Agricolastraße 1, 1. OG

Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit wird neben der bisherigen Auslegung von Rückhaltesystemen mit Crashtestdummys zukünftig eine detailliertere Kenntnis über die Anthropometrie des Insassen, dessen Position vor einem Crash-Szenario und über Verletzungsmechanismen benötigt. Durch den steigenden Einsatz von Fahrerassistenzsystemen im Fahrzeug, die z. B. eine Notbremsung oder –lenkung autonom auslösen können und somit die Insassenposition relativ zu den auslösenden Rückhaltesystemen beeinflussen, ist die Kenntnis der Insassenkinematik infolge der aktiv eingreifenden Systeme erforderlich. Der Fokus der Arbeit liegt auf der systematischen Herangehensweise für die Weiterentwicklung eines passiven FE-Menschmodells zu einem reaktiven FE-Menschmodell sowie der Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Bewegungskinematik. Des Weiteren wurden Regelparametersätze erarbeitet, die zur Klassifizierung von unterschiedlichen muskulären Anspannungszuständen herangezogen werden können. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Ansatz wurde anhand von Probandendaten sowohl aus Armbeugeversuchen als auch aus Notbremsversuchen validiert. Des Weiteren wurde das entwickelte reaktive FE-Menschmodell für die simulative Bewertung des Einflusses eines reversiblen Gurtstraffers auf die Insassenkinematik eingesetzt.

[Fakultät 4]
Numerical and Experimental Investigation of Knock in Turbocharged Direct Injection Spark Ignition,
Herr Dipl.-Ing. Emmeram Meindl

Freitag, 20. Oktober 2017, 10:30 Uhr, 
Seminarraum 318, DBI-Gebäude, Reiche Zeche, Fuchsmühlenweg 9

Die Arbeit analysiert den Einfluss der wichtigsten Motorbetriebsparameter auf das globale und lokale Klopfverhalten sowie das Auftreten und mögliche Ursachen von zyklischen Klopfschwankungen in turboaufgeladenen Ottomotoren mit Direkteinspritzung. Hierfür wurden umfangreiche Messungen am Motorprüfstand durchgeführt und die Ergebnisse auf Einzelarbeitsspielbasis ausgewertet. Die für Klopfen notwendige initiale Selbstzündung im Endgas wurde mithilfe eines Chemie Lösers und detaillierter Reaktionskinetik in einem homogenen Reaktor untersucht. Dieser Ansatz wurde außerdem mit einem 1D Ladungswechselprogramm gekoppelt und auf die experimentellen Daten angewendet. Es konnte nachgewiesen werden, dass Stickstoffmonoxid (NO) im Restgas einen erheblichen Einfluss auf die Selbstzündung hat. Die Entstehung und räumliche Verteilung klopfkritischer Bereiche im Brennraum wurde mithilfe von 3D CFD RANS Klopfsimulationen analysiert. Die reguläre Flammenausbreitung und der lokale thermochemische Zustand sind hierbei entscheidend. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die zyklischen Schwankungen der Einspritzung einen Beitrag zu den beobachteten Klopfschwankungen leisten.

[Fakultät 3]
Mineralogical and Geochemical Study of the European Kupferschiefer, Frau Anne Rahfeld, M.Sc.

Freitag, 20. Oktober 2017, 13:00 Uhr, 
Großer Hörsaal Mineralogie, WER-1045, Werner-Bau, Brennhausgasse 14,
1. OG

Zielsetzung der Dissertation war eine vollständige und quantitative Charakterisierung der mineralogischen und geochemischen Zusammensetzung von Kupferschiefer. Die Arbeit erstreckte sich über drei Themenbereiche, welche in der vorgelegten Arbeit im Detail durch Fachartikel präsentiert werden. Hierbei handelt es sich zum einen um die Auswahl geeigneter, geochemischer Analyseverfahren für die schnelle Routinemessung von Haupt- und Nebenelementen, wobei speziell ICP-AES in Kombination mit Peroxidaufschlüssen empfohlen werden kann. Weiterführend ermöglichten die kombinierte Anwendung von Röntgendiffraktometrie, unter Nutzung der Rietveld-Methode, und der angepasste Einsatz des Rasterelektronen-basierten Bildgebungsverfahrens MLA eine umfassende Quantifizierung mineralogischer Komponenten. Durch den erfolgreichen Einsatz von lod-Epoxidharz konnte zudem eine Einbeziehung der organischen Bestandteile in die MLA Untersuchung erreicht werden, einhergehend mit einer signifikanten Verbesserung der strukturellen Daten.

[Fakultät 4]
Bond Behaviour of Lightweight Fibre-Reinforced Concrete,
Herr Ahsan Ali, M.Sc.

Freitag, 20. Oktober 2017, 13:00 Uhr, 
Seminarraum KKB-2237, Karl-Kegel-Bau, Agricolastraße 1, 2. OG

This research was undertaken for studying the bond behaviour of Lightweight Fibre-reinforced Concrete (LWFC). Lightweight concrete is inherently weak in tension and has higher brittleness than the conventional concrete. To improve these and other properties, it is generally reinforced with deformed bars and fibres. In current research work effect of steel fibres is studied on the bond behaviour of the lightweight reinforced concrete. Main bond tests were carried out using Pull-out test methodology. Test results indicate that the ultimate bond strenght of conventional concrete when reinforced with steel fibres increased by 29 %. However due to very low density and high porosity of lightweight aggregates, no significant improvement on bond strength of LWFC, as a result of fibres‘ addition could be observed. Nevertheless, there is noteworthy improvement in the post-cracking bond strength of LWFC. Besides this, current bond-stress slip law as defined by Model Code 2010 does not reflect the positive effect of fibres, hence some modifications are suggested. 

[Fakultät 5]
Metastabile austenithaltige Cr-Mn-Ni-Stahlgusslegierungen mit C und N, deren Erzeugung, Werkstoffverhalten und Festigkeitssteigerung, Herr Dipl.-Ing. Marco Wendler

Freitag, 20. Oktober 2017, 16:00 Uhr, 
Hörsaal Ledebur-Bau, LED-1105, Ledebur-Bau, Leipziger Straße 34, 1. OG

In der vorliegenden Arbeit wurden jeweils 5 Stahlgusslegierungen aus einer austenitisch-ferritischen Fe-19Cr-3Mn-4Ni-0,5Si-0,15N-(0,05-0,25)C [Gew.-%] bzw. martensitisch-austenitischen Fe-15Cr-3Mn-3Ni-0,5Si-0,10N-(0,05-0,25)C [Gew.-%] Legierungsreihe konzipiert, hergestellt und erforscht. Durch die Variation des Legierungselements Kohlenstoff in 500 ppm Schritten konnte dessen Einfluss auf den Erstarrungsmodus, die daraus resultierende Gefügeausbildung sowie auf die verformungsinduzierten Plastizitätsmechanismen untersucht werden. Zur Ermittlung des mechanischen Werkstoffverhaltens kamen quasistatische, uniaxiale Zugversuche im Temperaturbereich von -40 °C bis 200 °C zum Einsatz. Mit dem Einbringen von α̕-Martensit in die austenithaltige Stahlgussmatrix und einer darauffolgenden Kurzzeitanlassbehandlung konnten ultrahochfeste Stahlgusslegierungen mit hoher Duktilität und einem Gefüge bestehend aus Austenit und Martensit mit Carbiden (AMC) erzeugt werden, welche den „Advanced High Strength Steels“ (AHSS) der 3. Generation zuzuordnen sind.

[Fakultät 3]
An Assessment tool for the mineability of rare earth element deposits, Herr Georgios Barakos, M.Sc.

Montag, 23. Oktober 2017, 12:00 Uhr, 
Altes Fördermaschinenhaus, Reiche Zeche, Fuchsmühlenweg 9

The aim of this work is to identify the special boundary conditions that govern the rare earth element (REE) industry and fill the gap in literature where no study has previously touched upon; the in-depth evaluation of the mineability of REE deposits, taking into account all the industry-specific criteria that could determine the feasibility of any REE project. These boundary conditions address more than one research fields including economics, mining, and metallurgy of REE among others. Certain assessments have to be made in order to evaluate whether an ore deposit can turn to a mining project or not. Resultantly, as the central part of this research work a novel assessment tool for the mineability of REE deposits is being developed. The proposed evaluation process makes use of a combination of multi-criteria decision analysis techniques, mathematical tools and numerical methods in a way and sequence that they have never been used before with respect to fining the optimum balance between REE mining, processing and marketing. Following the theoretical approach of these assessments, the tool is used for the evaluation of two case studies; the Bokan Dotson Mountain REE project in Alaska, U.S.A. and the Lofdal REE project in Namibia. The results for both case studies indicate that there is a delicate balance between the success and failure of a potential REE mining project, and thus very careful evaluations are made on whether and how to proceed further on and conclude more secure investment decisions.

[Fakultät 1]
Mixed Integer Bilevel Programming Problems,
Frau Floriane Mefo Kue, M.Sc.

Donnerstag, 26. Oktober 2017, 14:00 Uhr, 
Seminarraum MIB-1108, Universitätshauptgebäude, Mittelbau, Akademiestr. 6,
1. OG

This thesis presents the mixed integer bilevel progamming problems where some optimality conditions and solution algorithms are derived. Bilevel programming problems are optimi-zation problems which are partly constrained by another optimization problem. The theoretical part of this dissertation is mainly based on the investigation of optimality conditions of mixed integer bilevel program. Taking into account both approaches (optimistic and pessimistic) which have been developed in the literature to deal with this type of problem, we derive some conditions for the existence of solutions. After that, we are able to discuss local optimality conditions using tools of variational analysis for each different approach. Moreover, bilevel optmization problems with semidefinite programming in the lower level are considered in order to formulate more optimality conditions for the mixed integer bilevel program. We end the thesis by developing some algorithms based on the theory presented.

[Fakultät 5]
Study of Texture Evolution in Aluminum Low Alloyed Sheets During Its Hot Rolling in Industrial Continuous Mills,
Herr Dipl.-Ing. Evgenii Aryshenskii

Donnerstag, 26. Oktober 2017, 14:00 Uhr, 
Hörsaal Formgebung, FOR-0270, Haus Formgebung, Bernhard-von-Cotta-Straße 4, EG

The thesis focuses on a new fast algorithm for calculation of the texture evolution during continuous hot rolling of aluminum wrought alloys with high iron content. The model based on approach frequently used for fast industrial calculations of the texture evolution in some industrial process suggested by Erik Vatne. A large set of experiments was performed to achieve successful model realization. The texture, structure, substructure and mechanical behavior evolution during hot rolling of 8011 aluminum wrought alloy with high iron content were experimentally studied. Data obtained by experiments allow to create an accurate mathematical model of the texture and structure evolution in this type of alloys. The model was tested at the industrial rolling mill. After thus checked, the model was used for solution of the problem arising during metal forming process because of excessive cube texture which is common for sheets of alloys containing iron. By theoretical and experimental investigation mechanism of cube texture reduction by high speed deformation with temperature at low limit of hot deformation was found and explained.

[Fakultät 4]
Simulation of Gasification processes using efficient handling of flamelet lookup tables, Herr Dipl.-Ing. Steffen Weise

Freitag, 27. Oktober 2017, 10:00 Uhr, 
Seminarraum 318, DBI-Gebäude, Reiche Zeche, Fuchmühlenweg 9

Die parallele Simulation von Vergasungs- und Verbrennungsprozessen steht vor der Herausforderung mit geringerem Speicherbedarf pro Prozess umgehen zu können. Gleichzeitig erfordert eine detailliertere Modellierung von chemischen und physikalischen Effekten größere Flamelet Lookup Tabellen und somit höheren Speicherbedarf. Im Rahmen der Arbeit wurden verschiedene Techniken und Softwarebibliotheken zur Reduktion des Speicherbedarfs im Kontext eines Prozesses und im Kontext eines Berechnungsknotens eines parallelen Hochleistungsrechners entwickelt, die deutliche Speicherersparnisse aufweisen. Der dazu erforderliche Aufwand zur Speicherverwaltung wurde analysiert und optimiert. Weiterhin wurde eine neue Technik zur Abstraktion der Inhalte einer Lookup Tabelle entworfen, die sowohl eine dynamische Speicherverwaltung mit deutlichen Speicherersparnissen (auf 18.2 %) als auch eine deutliche Reduktion der Datenzugriffszeit (auf 36 %) erlaubt. Die geschaffenen Techniken lassen sich auf andere Forschungsgebiete mit ähnlichen Anwendungsfällen übertragen.

[Fakultät 5]
Beitrag zur Verbesserung des Korrosions- und Verschleißverhaltens der Magnesiumlegierung AZ91D
mittels lokaler Elektronenstrahl-Flüssigphasen-Randschichtbehandlung, Frau Dipl.-Ing. Katja Fritzsch

Donnerstag, 02. November 2017, 08:30 Uhr, 
Hörsaal Metallkunde, MET-2065, Haus Metallkunde, Gustav-Zeuner-Straße 5,
2. OG

Magnesiumwerkstoffe sind aufgrund ihrer geringen Dichte und hohen spezifischen Festigkeit für den Leichtbau prädestiniert. Ziel der vorgelegten Arbeit ist es, durch die gleichzeitige Verbesserung des Korrosions- und Verschleißverhaltens neue Anwendungsfelder für Magnesiumlegierungen zu erschließen. Anhand der Magnesiumlegierung AZ91D wurden die Möglichkeiten einer lokalen beanspruchungsgerechten Modifikation von Struktur und Gefüge im oberflächennahen Bereich durch eine Elektronenstrahl(EB)-Flüssigphasen-Randschicht-behandlung ohne Zusatzstoff (EB-Umschmelzen) und unter Verwendung von Al-Si-Zusatz-stoffen (EB-Umschmelzlegieren) aufgezeigt. Die mittels verschiedener hochfrequenter Strahlablenktechniken erzeugten Schichten weisen eine deutliche Gefügefeinung, neue Gefügemorphologien sowie eine veränderte Phasenverteilung und/oder –neubildung auf, sind riss- und porenfrei und haben eine ausgezeichnete schmelzmetallurgische Anbindung an den Grundwerkstoff. Anhand von Tauchversuchen und potentiodynamischen Polarisationsmessungen in verschieden konzentrierten NaCl-Lösungen konnte eine signifikante Verbesserung des Korrosionsverhaltens der generierten Schichten im Vergleich zum Ausgangszustand nachgewiesen werden. EB-umschmelzlegierte Schichten weisen im Ergebnis von Trockenverschleißtests (Stift-Scheibe) eine deutliche Reduzierung des spezifischen Verschleißkoeffizienten auf. 

 

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