An approach to investigate surface roughness influence on the running-in behaviour of mixed-lubricated sliding contacts using the finite element method = Ein Ansatz zur Untersuchung des Einflusses der Oberflächenrauheit auf das Einlaufverhalten von mischreibungsbehafteten Gleitkontakten unter Verwendung der Finite Elemente Methode

Um den Einfluss der Oberflächenrauheit auf das Reibungs- und Verschleißverhalten zu untersuchen, stehen nur begrenzte experimentelle Möglichkeiten zur Verfügung. Bedingt durch die spanende Endbearbeitung von Lagerschalen und Wellen bewirkt eine Veränderung der Werkstücktopographie, resultierend aus der Variation der Schnittparameter im Herstellprozess, immer auch eine Veränderung der Welligkeit und der Grenzschicht einer Oberfläche. Daher ist es mit experimentellen Methoden aktuell nicht möglich, die Rauheit isoliert zu betrachten. Hierzu wird in der vorliegenden Forschungsarbeit eine Methode zur Untersuchung des Einflusses der Oberflächentopographie auf das Reibungs- und Verschleißverhalten von geschmierten Kontakten vorgestellt, die Entwickler bei der ressourcenschonenden Auslegung von technischen Oberflächen unterstützt. Die Methode basiert auf numerischen Modellen auf der Mikroskala, die sowohl für trockenlaufende als auch für geschmierte Systeme einen genaueren Einblick in den tribologischen Kontakt ermöglicht. Die Untersuchungen wurden mit der Finite-Elemente-Software ABAQUS auf der Mikroskala durchgeführt. Ein bestehendes Mischreibungsmodell wurde hierzu um eine Verschleißroutine erweitert, die die Berechnung von lokalen Verschleißtiefen an beiden tribologischen Partnern erlaubt. Die numerischen Modelle von trockenlaufenden Kontakten wurden experimentell anhand von Nanoindenterversuchen validiert. Die Modelle von geschmierten Kontakten wurden mit numerischen Methoden verifiziert. Um das initiale Zielsystem für die Berechnungsmethode zu entwickeln, wurde mit Hilfe des Contact, Channel and Connector Approach (C&C²-A) ein tribologisches System methodisch analysiert und unter Verwendung der PGE- Produktgenerationsentwicklung eine Validierungsumgebung für die Untersuchung des Einflusses der Oberflächenrauheit auf Reibung und Verschleiß geschaffen. Auf dieser Grundlage wird ein Untersuchungsansatz mit dem Schwerpunkt auf der Modellbildung des mikroskopischen Mischreibungskontaktes und den zutreffenden Annahmen und verwendeten Randbedingungen entwickelt. Das trockenlaufende Kontaktmodell wurde anschließend anhand von experimentellen Nanoindenterversuchen validiert, wobei nur sehr geringe Abweichungen in der gemessen und berechneten Reibkraft auftraten. Das geschmierte Kontaktmodell wurde anhand von Konvergenzuntersuchungen und Vergleichen mit anerkannten Berechnungsverfahren in der Strömungsmechanik verifiziert. Anschließend wurde eine Parameterstudie durchgeführt, wobei Einflüsse von Materialeigenschaften der Festkörper und des Fluides und Randbedingungen wie Fluiddruck im Schmierspalt und Anpresskraft auf das Reibungs- und Verschleißverhalten untersucht wurden. Es konnte dabei gezeigt werden, dass besonders die Anpresskraft in der Einlaufphase einen großen Einfluss auf die Verschleißtiefe in der stationären Phase des tribologischen Systems hat. Weiterhin wurden unterschiedlich gefertigte Oberflächen untersucht und auch hier konnten große Unterschiede in Reibung und Verschleiß aufgezeigt werden. Abschließend wurde die zeitliche Entwicklung der Oberflächentopographie betrachtet und mit experimentell ermittelten Werten verglichen. Auch hier konnten identische Veränderungen ausgewählter statistischer Rauheitsparameter beobachtet werden

Inter-Organizational Demand Response Applications: How to Address Moral Hazard in Smart Grids

Intermittent renewable energy sources such as wind and solar are increasingly integrated into the power grid. So-called Demand Response (DR) applications are a relatively low-cost and quick means to balance the resulting generation fluctuations. Against this background, the allegation of fraud against a large DR provider in 2011 gives rise to questions about a systematic cooperation problem. We address this potential market failure and analyze the demand response business model by using the principal agent theory (PAT). We show that hidden action can indeed lead to market failure. Among the possible PAT solutions we show that monitoring can be realized based on a combined openADR protocol and data integrity approach. Finally, we highlight the prospects of a standardized and automated IS-based solution and provide an outlook of current research gaps

Dynamic acousto-mechanical control of a strongly coupled photonic molecule

Two-dimensional photonic crystal membranes provide a versatile planar architecture for integrated photonics to control the propagation of light on a chip employing high quality optical cavities, waveguides, beamsplitters or dispersive elements. When combined with highly non-linear quantum emitters, quantum photonic networks operating at the single photon level come within reach. Towards large-scale quantum photonic networks, selective dynamic control of individual components and deterministic interactions between different constituents are of paramount importance. This indeed calls for switching speeds ultimately on the system's native timescales. For example, manipulation via electric fields or all-optical means have been employed for switching in nanophotonic circuits and cavity quantum electrodynamics studies. Here, we demonstrate dynamic control of the coherent interaction between two coupled photonic crystal nanocavities forming a photonic molecule. By using an electrically generated radio frequency surface acoustic wave we achieve optomechanical tuning, demonstrate operating speeds more than three orders of magnitude faster than resonant mechanical approaches. Moreover, the tuning range is large enough to compensate for the inherent fabrication-related cavity mode detuning. Our findings open a route towards nanomechanically gated protocols, which hitherto have inhibited the realization in all-optical schemes.Comment: submitted manuscrip

Large Footprint Bone Cyst: Arthroscopic Autologous Cylinder Press-Fit with Buddy Anchor Interference-Fit for Rotator Cuff Repair

BACKGROUND: About 20–25% of all rotator cuff tears are associated with footprint bone cysts. Large cysts (>10 mm2) are rare but can be problematic for anchor fixation and rotator cuff repair. So far treatment of footprint bone cysts was described using large or several anchors, cement, or compaction grafting mostly with allograft bone being biologically inferior to restore bone stock compared to autologous grafts. METHODS/RESULTS: We report about a 57-year-old manual laborer with persistent pain and loss of shoulder function (subjective shoulder value [SSV] 50%). Magnetic resonance imaging showed a high-grade partial supraspinatus tendon tear (>50%) associated with a large supraspinatus footprint bone cyst (10 mm × 11 mm × 17 mm). An efficient setup in lateral position for arthroscopic autologous press-fit grafting from the iliac crest is described for single-stage arthroscopic rotator cuff repair. Improved fixation was achieved using a buddy anchor interference-fit technique. CONCLUSION: The clinical follow-up after 12 months showed an excellent outcome (SSV >90%, DASH-Score 14 points, and Constant-Score 87 points) with dynamic ultrasound and radiographs confirming tendon and bone stock restoration