Simulation der mikrostrukturbestimmten Kurzrissausbreitung unter dem Einfluss lokaler Phasenumwandlung

Strukturen und Bauteile sind in zahlreichen praktischen Fällen zyklischen Beanspruchungen mit hohen Lastspielzahlen ausgesetzt, unter denen ihre Lebensdauer vom mikrostrukturellen Wachstum kurzer Ermüdungsrisse bestimmt wird. Eine wichtige Grundlage, um die Resistenz von Werkstoffen gegenüber der Rissausbreitung zu steigern, ist das Verständnis ihrer Mechanismen. Hierzu stellt die vorliegende Arbeit ein neues zweidimensionales Modell zur Beschreibung des Kurzrisswachstums in einem metastabilen austenitischen Edelstahl vor, das durch lokale Phasenumwandlung beeinflusst wird. Sie tritt an der Rissspitze auf, wenn zwei sich kreuzende Gleitsysteme an ihr aktiv sind. Durch das größere Volumen des umgewandelten Werkstoffs ist der Riss gegenüber transformationsfreiem Wachstum für einen größeren Teil des Beanspruchungszyklus geschlossen. Dies verlängert die Lebensdauer von Bauteilen, da die zyklische Rissspitzenabgleitung reduziert wird, die die Rissausbreitungsgeschwindigkeit bestimmt. Basierend auf experimentellen Untersuchungen liegen dem Rissfortschritt und der ihm überlagerten Phasentransformation die folgenden wesentlichen Modellschritte zugrunde: • Während eines Lastzyklus wird das Spannungsfeld an der Rissspitze ausgewertet. Reicht es zur Aktivierung zweier Gleitsysteme aus, werden an der Spitze Gleitebenen mit entsprechender Orientierung und elastisch ideal-plastischem Verhalten angesetzt. • Auf ihnen werden die Abgleitungen berechnet und daraus der Rissfortschritt sowie die Zunahme der Phasentransformationszone an der Rissspitze bestimmt. • Die Rissverlängerung und die Vergrößerung der Umwandlungszone werden in das Modell einbezogen und anschließend ein neuer Beanspruchungszyklus durchlaufen. Die numerische Lösung des Modells erfolgt durch eine Randelementemethode, bei der Elemente mit Absolut- und Relativverschiebungsansätzen gekoppelt werden. Erstere beranden die Martensitbereiche, was das Aufbringen der Volumenzunahme ermöglicht. Zweitere diskretisieren den Riss und die Gleitebenen. Das Modell wird zur Simulation des mikrostrukturbestimmten Kurzrisswachstums angewendet, wobei neben der Phasentransformation auch die Barrierewirkung von Korngrenzen und individuelle isotrope Steifigkeiten der Gefügekörner einbezogen werden. Hieraus resultierende Effekte des Kurzrisswachstums werden herausgestellt und Parameterstudien durchgeführt. Neben anderen Ergebnissen wird die Verringerung der zyklischen Rissspitzenabgleitung durch die Phasentransformation nachvollzogen. Die exemplarische Simulation des Wachstums eines realen Risses zeigt gute Übereinstimmung mit dem zugehörigen Experiment.In various practical situations, structures and components are exposed to high-cycle fatigue loading. In such conditions, their lifetime is determined by the growth of microstructurally short fatigue cracks. In order to increase the resistance of materials against short crack propagation, understanding its mechanisms is an important basis. Hence, this thesis presents a new two-dimensional model representing short crack growth in a metastable austenitic steel. It is influenced by phase transformation, provided two intersecting slip systems are activated at the crack tip. Due to the increased volume of the transformed material, the crack is closed for a longer part of the load cycle compared to transformation-free crack growth. This reduces the cyclic crack tip slide displacement determining the crack propagation rate and results in an increased lifetime of components. Based on experimental investigations, crack propagation and phase transformation – both occurring at the same time – are modelled performing the following main steps: • The stress field in the vicinity of the crack tip is evaluated during one load cycle. If it activates two slip systems, slip planes with the determined orientations are introduced at the crack tip. They represent elastic ideal-plastic material behaviour. • Crack propagation and the increase of transformed material at the crack tip are determined resulting from slip which has been computed along the slip planes. • Crack extension and the increased transformed regions are included into the model and subsequently, a new load cycle is simulated. In order to solve the model numerically, a boundary element method is used, which couples two types of boundary elements: Those with absolute displacements enclose the martensite regions which allows to assign volume increase to these areas. Elements with relative displacements discretise the crack and the slip planes. The model is applied to simulate the growth of microstructrually short cracks. Besides of phase transformation, barrier effects of grain boundaries and individual isotropic stiffnesses of the grains of a microstructure are considered. Effects of short crack propagation resulting from these features are highlighted and parameter studies are performed. Besides of other results, reduction of cyclic crack tip slide displacement due to phase transformation is reproduced. Exemplarily, the propagation of a real crack is simulated yielding a good agreement with the experiment

Aviation effects on already-existing cirrus clouds.

Determining the effects of the formation of contrails within natural cirrus clouds has proven to be challenging. Quantifying any such effects is necessary if we are to properly account for the influence of aviation on climate. Here we quantify the effect of aircraft on the optical thickness of already-existing cirrus clouds by matching actual aircraft flight tracks to satellite lidar measurements. We show that there is a systematic, statistically significant increase in normalized cirrus cloud optical thickness inside mid-latitude flight tracks compared with adjacent areas immediately outside the tracks

In-situ observations of young contrails – overview and selected results from the CONCERT campaign

Lineshaped contrails were detected with the research aircraft Falcon during the CONCERT – CONtrail and Cirrus ExpeRimenT – campaign in October/November 2008. The Falcon was equipped with a set of instruments to measure the particle size distribution, shape, extinction and chemical composition as well as trace gas mixing ratios of sulfur dioxide (SO<sub>2</sub>), reactive nitrogen and halogen species (NO, NO<sub>y</sub>, HNO<sub>3</sub>, HONO, HCl), ozone (O<sub>3</sub>) and carbon monoxide (CO). During 12 mission flights over Europe, numerous contrails, cirrus clouds and a volcanic aerosol layer were probed at altitudes between 8.5 and 11.6 km and at temperatures above 213 K. 22 contrails from 11 different aircraft were observed near and below ice saturation. The observed NO mixing ratios, ice crystal and soot number densities are compared to a process based contrail model. On 19 November 2008 the contrail from a CRJ-2 aircraft was penetrated in 10.1 km altitude at a temperature of 221 K. The contrail had mean ice crystal number densities of 125 cm<sup>−3</sup> with effective radii <i>r</i><sub>eff</sub> of 2.6 μm. The presence of particles with <i>r</i>>50 μm in the less than 2 min old contrail suggests that natural cirrus crystals were entrained in the contrail. Mean HONO/NO (HONO/NO<sub>y</sub>) ratios of 0.037 (0.024) and the fuel sulfur conversion efficiency to H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> (ε<sub><i>S</i>↓</sub>) of 2.9 % observed in the CRJ-2 contrail are in the range of previous measurements in the gaseous aircraft exhaust. On 31 October 2010 aviation NO emissions could have contributed by more than 40% to the regional scale NO levels in the mid-latitude lowest stratosphere. The CONCERT observations help to better quantify the climate impact from contrails and will be used to investigate the chemical processing of trace gases on contrails

Notwendigkeit und Struktur juristischer Argumentation

Juristen sprechen wie selbstverständlich von Argumentation. Die philosophische Argumentationstheorie wurde dabei kaum zur Kenntnis genommen. Diese hat in den letzten Jahrzehnten eine stürmische Entwicklung genommen, die hier nachgezeichnet werden soll. Ein Argument hilft uns bei Orientierungsbedarf, aber nur beim Übergang von einem Satz zum nächsten. Juristische Argumentation ist nötig, weil das Gesetz immer mehrere Bedeutungen oder Lesarten zulässt. Also muss man im Verfahren darüber streiten. Die Leistung des Rechts liegt darin, die Übersetzung eines unentscheidbaren realen Konfliktes in einen entscheidbaren rechtlichen Konflikt zu erzwingen. Selber entscheiden kann juristische Argumentation aber nicht. Dies kann nur der Richter. Wenn sie nicht entscheidet, was tut sie dann? Sie schafft für den Richter, der später seine Entscheidung begründen muss, Anschlusszwänge. Er ist gezwungen, die im Verfahren vorgetragenen Argumente zur Kenntnis zu nehmen und sich damit auseinanderzusetzen.»Necessity and Structure of Legal Argumentation«Lawyers tend to use the word argumentation without being aware that the theory of argumentation has developed into a central theme in philosophy. This text tries to remedy that. The philosophical theory includes the dynamics of argumentation in a four-dimensional framework (subjective-objective, structural-procedural) and puts the focus on thesis validity. This allows for a more realistic view of legal discourse practice

Wortlautgrenze und Wörterbuch

Kriterien für die Angemessenheit einer Interpretation gibt es in vielen textbezogenen Wissenschaften. Die Juristen sind auf eine angemessene Interpretation des Gesetzes sogar von der Verfassung her verpflichtet. Die Gesetzesbindung soll eingelöst werden mit dem Kriterium der Wortlautgrenze. Wenn man diese Grenze im Wörterbuch finden will, überschätzt man seine Leistung. Wenn man sie ohne Wörterbuch finden will, unterschätzt man diese. Erst wenn man sich klar macht, dass die Wortlautgrenze nicht im Buch steht, sondern im Streit, kann man die Leistung der Wörterbücher richtig schätzen.Proper interpretation criteria exist in many text-related disciplines. Jurists are even constitutionally bound to accurate statutory interpretation. This principle is achieved thanks to the semantic boundaries criteria (Wortlautgrenze) inherent in the wording of a given text. On the one hand, reliance solely on dictionaries to identify this boundary would result in over estimation of their potential. On the other hand, if one solely depends on these semantic boundaries without consulting a dictionary at all, (this/its) potential remains underestimated. The performance of dictionaries can only be estimated correctly if we realize that these semantic boundaries do not lie in the books, but in conflicts.De nombreuses disciplines qui traitent des textes fournissent des critères devant permettre une interprétation pertinente des textes. Les juristes, eux-mêmes, sont constitutionnellement tenus d'interpréter la loi de la façon la plus appropriée possible. Le principe de légalité doit trouver sa source dans le libellé de la loi. Cependant, c'est surestimer les dictionnaire que d'essayer d'y trouver le contenu sémantique du texte. Par contre, chercher à délimiter le contenu sémantique d'un texte en faisant abstraction des dictionnaires, c'est en sous-estimer le potentiel. C'est seulement en prenant conscience du fait que le contenu sémantique d'un libellé ne se révèle pas dans les livres mais dans la discussion qu'on peut estimer l'apport des dictionnaires à leur juste valeur