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ISSN 2192-9963
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines makroskopischen Kontinuumsmodells zur Untersuchung des Einflusses des flexoelektrischen Effekts auf mikrostrukturelle Domänenumklappprozesse in ferroelektrischen Funktionskeramiken. Dabei ist von Interesse, ob in Piezokeramiken durch direkte Flexoelektrizität ein Polungsprozess in Gang gesetzt werden kann und ob durch indirekte Flexoelektrizität eine Verbesserung der aktorischen Eigenschaften eines IDE-Wafers möglich ist.
The present work deals with the development of a macroscopic continuum model to investigate the influence of the flexoelectric effect on microstructural domain switching processes in ferroelectric ceramics. It is of interest whether direct flexoelectricity can initiate a poling process in piezoceramics and if indirect flexoelectricity can improve the actuator performance of an IDE wafer.
Umfang: XII, 297 S.
Preis: 46.00 €
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During the production of fiber-reinforced thermosets, the resin material undergoes a reaction that can lead to damage. A two-stage polymerization reaction is modeled using molecular dynamics and evaluations of the system including a fiber surface are performed. In addition, a phase-field model for crack propagation in heterogeneous systems is derived. This model is able to predict crack growth where established models fail. Finally, the model is used to predict crack formation during curing.
Umfang: XV,195 S.
Preis: 44.00 €
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Diese Arbeit präsentiert ein physikalisch motiviertes Modell zur Vorhersage des Strom-/Spannungsverhaltens von PEM-Brennstoffzellen. Durch umfangreiche Impedanzmessungen und DRT-Analysen wurden alle Verlustprozesse identifiziert und quantifiziert. Das entwickelte Modell wurde erfolgreich validiert und bietet Einblicke in die internen Vorgänge der Brennstoffzelle. Es ermöglicht eine gezielte Optimierung und zeigt großes Potenzial für die Leistungssteigerung von PEM-Brennstoffzellen.
This work presents a physically motivated model for predicting the current/voltage behavior of PEM fuel cells. Extensive impedance measurements and DRT analyses were used to identify and quantify all loss processes. The developed model was successfully validated and provides insights into the internal processes of the fuel cell. It enables targeted optimization and shows great potential for increasing the performance of PEM fuel cells.
Umfang: V, 237 S.
Preis: 51.00 €
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In this work, the first simulation model of oxygen depolarized cathodes (ODC), which are silver catalyst-based gas diffusion electrodes, is presented that considers the phase equilibrium of the gas-liquid interface and structure-related inhomogeneities in electrolyte distribution. By means of the model it has been identified that mass transport of water and ions in the liquid phase is a crucial factor for electrode performance and how it is influenced by the electrode structure.
Umfang: IX, 144 S.
Preis: 37.00 €
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Hohe Spröd-duktil-Übergangstemperaturen schließen den Einsatz von konventionell gefertigtem Wolfram (W) als Strukturwerkstoff aus. Ultrafeinkörnige (UFG) W-Werkstoffe zeigen jedoch den Spröd-duktil-Übergang bereits bei sehr tiefen Temperaturen und weisen folglich Raumtemperaturduktilität auf. Die korrelative Mikrostrukturanalyse offenbarte einen starken Zusammenhang zwischen der Übergangstemperatur und dem mittleren Korngrenzenabstand entlang der Rissfront.
High brittle-ductile transition temperatures preclude the use of conventionally manufactured tungsten (W) as a structural material. Ultrafine grained (UFG) W materials, however, exhibit the brittle-ductile transition at very low temperatures and consequently exhibit room-temperature ductility. The correlative microstructure analysis revealed a strong correlation between the transition temperature and the mean grain boundary spacing along the crack front.
Umfang: XV, 355 S.
Preis: 45.00 €
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Im Rahmen dieser Arbeit werden Siliziumnitrid–/Siliziumkarbidkompositwerkstoffe für tribologisch hochbeanspruchte Anwendungen entwickelt und charakterisiert. Bei der Charakterisierung der Kompositwerkstoffe wird der Zusammenhang zwischen dem Siliziumkarbidgehalt und der entstehenden Mikrostruktur sowie den mechanischen Eigenschaften dargestellt. Tribologisch wurden die Werkstoffe in Modellversuchen untersucht. Dabei zeigten sie ein sehr gutes Reib- und Verschleißverhalten.
In this work, silicon nitride/silicon carbide composites are manufactured and characterized for tribologically highly stressed applications. The characterization of the composite materials shows the influence of the silicon carbide content on the resulting microstructure and the mechanical properties. The friction properties of the composite materials were characterized in tribological experiments. The composites show very good friction and wear behavior.
Umfang: XX, 185 S.
Preis: 45.00 €
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Das elektromechanische Verhalten zweier neu entwickelten, auf Natrium-Bismut-Titanat basierenden bleifreier Ferroelektrika sowie daraus bestehenden Zweilagenkompositen wird durch Experimente und numerische Simulationen untersucht. Für die Finite-Elemente-Methode wird hierzu ein dreidimensionales, vollständig elektromechanisch gekoppeltes Materialmodell entwickelt. An Hand einer Parameterstudie werden die elektromechanischen Kopplungseigenschaften der Zweilagenkomposite optimiert.
The electromechanical behavior of two new sodium bismuth titanate based lead-free ferroelectric materials as well as bilayer composites are investigated in experiments and numerical simulations. For the Finite-Element-Method, a fully coupled, three dimensional ferroelectric constitutive model is developed. In a parameter study, the electromechanical coupling of bilayer composite is optimized.
Umfang: IX, 257 S.
Preis: 51.00 €
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In dieser Arbeit werden Bruchbildungs-, Kristallisations- und Kristallauflösungsprozesse in unterirdischen hydrothermalen Umgebungen auf Mikroebene numerisch untersucht. Für die Abbildung dieser Prozesse werden Phasenfeld-Modelle vorgestellt. Es werden Bildungsprozesse von Mineraladern in Kalksteinen und in quarzreichen Mikrostrukturen und Auflösungsprozesse von verschiedenen Mineralen modelliert, wobei verschiedene Einflussfaktoren auf die sich bildenden Kristallstrukturen untersucht werden.
This work focuses on the numerical investigation of fracture formation, crystallization, and crystal dissolution processes in subsurface hydrothermal environments on microscale. Phase-field models are presented and applied to these processes. The formation of mineral veins in limestones and in quartz-rich microstructures are modeled to investigate different factors which influence the evolving crystal structure. Moreover, crystal dissolution processes of different minerals are modeled.
Umfang: X, 249 S.
Preis: 50.00 €
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Hierarchically structured active materials in electrodes of lithium-ion cells are promising candidates for increasing gravimetric energy density and improving rate capability of the system. To investigate the influence of cathode structures on the performance of the whole cell, efficient tools for calculating effective transport properties of granular systems are developed and their influence on the electrochemical performance is investigated in specially adapted cell models.
Umfang: XI, 209 S.
Preis: 45.00 €
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In dieser Arbeit werden Modellansätze für die internen Prozesse großformatiger Lithium-Ionen-Batterien entwickelt sowie experimentell parametriert und validiert. Damit werden sowohl die elektrochemischen Verluste in den Elektroden untersucht als auch deren Wechselwirkung mit der Potential- und Temperaturverteilung großformatiger Zellen. Darüber hinaus werden zulässige Betriebsbedingungen der Zellen identifiziert sowie Potentiale hinsichtlich der Leistungs- und Energiedichtesteigerung aufgezeigt.
In this work, model approaches for the internal processes of large-format lithium-ion batteries are developed, experimentally parameterized, and validated. The electrochemical losses in the electrode’s microstructure are investigated as well as their interaction with the heterogeneous potential and temperature distribution of large-format cells. In addition, permissible operating conditions of the cells are identified as well as potentials with regard to increasing power and energy density.
Umfang: XV, 199 S.
Preis: 60.00 €
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