Inter-ply stitching optimisation of highly drapeable multi-ply preforms

An efficient finite element model has been developed in Abaqus/Explicit to solve highly non-linear fabric forming problems, using a non-orthogonal constitutive relation and membrane elements to model bi-axial fabrics. 1D cable-spring elements have been defined to model localised inter-ply stitch-bonds, introduced to facilitate automated handling of multi-ply preforms. Forming simulation results indicate that stitch placement cannot be optimised intuitively to avoid forming defects. A genetic algorithm has been developed to optimise the stitch pattern, minimising shear deformation in multi-ply stitched preforms. The quality of the shear angle distribution has been assessed using a maximum value criterion (MAXVC) and a Weibull distribution quantile criterion (WBLQC). Both criteria are suitable for local stitch optimisation, producing acceptable solutions towards the global optimum. The convergence rate is higher for MAXVC, while WBLQC is more effective for finding a solution closer to the global optimum. The derived solutions show that optimised patterns of through-thickness stitches can improve the formability of multi-ply preforms compared with an unstitched reference case, as strain re-distribution homogenises the shear angles in each ply

Advanced Measurement, Characterization and Simulation of Thermoplastic Composite Induction Welding

Induction welding is a highly versatile thermoplastic composite (TPC) and hybrid material (metal to composite) fusion bonding process which uses electromagnetic phenomena to generate contact-free heating of the joining partners. Two highly influential sets of parameters in the process are the ‘actual’ applied coil current amplitude and frequency along with the temperature and frequency dependent electrical conductivity behavior of the joining materials. Both sets of data are not easily measurable and may change dynamically during the process. One of these issues can be addressed from an electrical engineering point of view, which focusses on the induction heating equipment itself and accurate measurement of the electrical behavior of the induction heating circuit. Magnetoresistive sensors especially designed for high-frequency current measurement can be used to measure the coil current and its corresponding waveform for any welding setup. The data recorded by the sensor board, together with Fourier Transform analysis techniques, provides accurate values for the coil current and frequency, which can then be used for process and equipment design simulations assisting in the development of suitable control systems and overall process optimization

Single-Polymer Composites (SPCs) : Status and Future Trends

Preparation, properties and applications of single-polymer composites (SPCs), representing an emerging family within the polymeric composite materials, have been surveyed. SPCs were classified in respect to their composition (one- and two-constituents), and preforms (non-consolidated and consolidated). SPCs composed of amorphous or semicrystalline matrices and semicrystalline reinforcements were considered. Methods to widen the temperature difference between the matrix- and reinforcement-giving materials of the same polymer (one-constituent) or same polymer type (two-constituent approach) have been introduced and discussed. Special attention was paid to the unsolved questions related to the interface/interphase in SPCs. It was emphasized that the development of SPCs is fuelled by the need of engineering parts in different applications which have low density and “ultimate” recyclability (i.e. reprocessing via remelting). Recent development of SPCs is supported by novel preform preparation, consolidation and production possibilities

Data-driven Permeability Prediction of 3D Fibrous Microstructures

For the manufacturing process simulation of fiber-reinforced polymer composites, f low simulations have to be performed at multiple spatial scales which govern the flow through the fiber structures. Repetitive multiscale flow simulations are computationally expensive and time-consuming. In order to speed up the multiscale simulation workflow, fast machine learning surrogate models or emulators could be used to replace one or more of the flow simulations. In this work, feature-based emulators and geometry-based emulators are developed using neural networks for predicting the permeability of 3D fibrous microstructures based on a reference dataset (doi:10.5281/zenodo.10047095). The best model achieved a mean relative error of 8.33% on the test set with a significantly faster inference time compared to a conventional simulator

The first European benchmark exercise on squeeze flow testing of high-performance carbon fibre sheet moulding compounds

High-performance C-SMCs typically consist of long carbon fibre reinforcement with high fibre content and can be compression moulded at elevated temperatures and pressures to form parts with complex geometries. Squeeze flow testing has been increasingly adopted for experimentally characterising the flow behaviour of C-SMCs, but the reliability and repeatability of the testing results are low due to the lack of standardised methods. This paper presents a benchmarking exercise on C-SMC squeeze flow testing, jointly delivered by 14 European research institutes, with the objective of quantifying the variabilities in the testing results and identifying their sources

The single nucleotide polymorphism +1135 (A>C) of the platelet derived growth factor B gene as a prognostic marker in patients with adenocarcinoma of the lung

Der Progress von malignen Erkrankungen, so auch beim nichtkleinzelligen Bronchialkarzinom, ist abhängig von der Tumorangiogenese. Die endothelständige Stickstoffmonoxid Synthetase (eNOS) sowie der VEGF Signalweg haben eine zentrale Bedeutung in der Neovaskularisation und Angiogenese. Eine erhöhte Tumorvaskularisation als auch die Expression von proangiogenetischen Faktoren korreliert mit einem fortgeschrittenen Tumorstadium und einer schlechteren Prognose. An der Angiogenese sind eine Vielzahl von Enzymen und Signalwegen beteiligt, wobei in einer Population genetische Variationen der beteiligten Enzyme vorkommen, die durch Mutationen entstanden sind. Diese genetischen Polymorphismen können das Genprodukt ändern bzw. zu einer stärkeren oder schwächeren Expression führen und somit einen Einfluss auf den Krankheitsverlauf und den Therapierfolg haben. Der VEGF Signalweg ist beteiligt an der physiologischen und pathologischen Angiogenese. VEGF führt primär über den VEGFR2 Rezeptor zu einer Änderung der Genexpression bei Gefäßendothelzellen und fördert Proliferation und Migration. Allerdings bewirkt VEGF eine Hyperpermeabilität der Endothelzellen und somit auch der Gefäße. Dies dürfte zum Teil einen physiologischen Hintergrund haben. Die Entwicklung reifer Gefäße ist abhängig von perivaskulären Stromazellen, die durch Platelet Derived Growth Factor beta (PDGF-B) aktiviert werden. Darüber hinaus werden die Angiogenese, die Gefäßpermeabilität und der Gefäßtonus durch die endotheliale Stickstoff Monoxid Synthetase (eNOS) mittels Stickstoffmonoxid (NO) beeinflusst. Der eNOS Signalweg wiederum wird aktiviert durch VEGF, PDGF und Sphingosin 1-Phosphat (S1P). Anhand der DNA von 228 Patienten mit einem nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinom, die von 1996 bis 2012 operativ behandelt worden sind, wurden mithilfe der konventionellen PCR mit anschließender Elektrophorese oder Taq-Man-Sonden die Genotypen von insgesamt sieben Polymorphismen für jeden Patienten bestimmt. (S1PR1 -1577 G>T, rs2038366; S1PR1 -532 C>G rs59317557; VEGFR2 -2854 T>G, rs1551645; VEGFR2 +23408 A>C, rs7655964; eNOS +894 G>T, rs1799983; eNOS Intron 4 VNTR; PDGFB +1135 A>C, rs1800817) 38 Die unterschiedlichen Polymorphismen wurden mittels Chi Quadrat Test und Log Rank Test mit den klinisch-pathologischen Daten korreliert. Hierbei wurde ein SNP an Position +1135 des PDGF-B Gens als unabhängiger prognostischer Marker bei Patienten mit einem Adenokarzinom der Lunge identifiziert In der multivariaten Analyse fand sich für die rezidivfreie Überlebenszeit eine HR von 2,08 (p=0,08), für das Gesamtüberleben eine HR von 2,24 (p=0,006). Im Vergleich zu homozygoten A- Allel Trägern hatten heterozygote C-Allel Träger eine kürzere rezidivfreie Überlebenszeit (14,8 vs 41,0 Monate; p=0,018) und Gesamtüberlebenszeit (34,6 vs 41,0 Monate; p=0,011). Die Relevanz wird durch die zentrale Rolle von PDGF-B in der Angiogenese erklärt. Es fördert die Gefäß- und Stromareifung, die Induktion der Erythropoetin mRNA und Proteinexpression sowie auch die extramedulläre Hämatopoese. Die genauen Auswirkungen auf Expression und Translation sind aber noch nicht abschließend geklärt. Der +1135 des PDGF-B Polymorphismus könnte zukünftig als unabhängiger prognostischer Marker dienen. Die Re-Evaluation in einer größeren Studienpopulation erscheint im Hinblick auf die signifikanten Ergebnisse und einen möglichen therapeutischen Wert gerechtfertigt.The progress of non-small cell lung cancer (NSCLC) is dependent on sufficient angiogenesis. Endothelial NO, synthesized from L-arginine by endothelial NO synthase (eNOS), promotes neoangiogenesis and vasculogenesis. It is induced by proangiogenic factors like sphingosine 1-phosphate (S1P), vascular endothelial growth factor (VEGF), platelet-derived growth factor beta polypeptide (PDGFB) and Angiopoietin 1 (Ang1). The aim of this study was to evaluate polymorphisms of the eNOS gene itself or activating factors and their receptors as prognostic markers in NSCLC patients. Genotyping of 228 patients, surgically treated for NSCLC between 1996 and 2011, was carried out by TaqMan genotyping assays or polymerase chain reaction. Chi-square test, Kaplan–Meier estimator and Cox regression hazard model were used to assess the prognostic value of selected polymorphisms. Polymorphisms selected for analyses had to be well documented and established, with probable functional impact, and with a minor homozygous allele frequency of at least 5% published for Caucasian populations. In total six polymorphisms were analysed (eNOS: + 894 G/T and 27 bp variable number tandem repeat (VNTR) polymorphism in intron 4; S1PR1: -1577 G/T and -532 C/G; PDGFB: +1135 A/C; VEGFR2: -2854 G/T and +23408 A/C). PDGFB +1135 C allele was associated with shorter DFS and OS in univariate analyses and was identified as a negative prognostic marker for DFS and OS in lung adenocarcinoma patients (DFS: harard ratio (HR) 2.08, 95% confidence interval (CI) 1.21-3.57, p=0.008; OS: HR 2.24, 95% CI 1.26-4.00, p=0.006). No associations were evident in squamous cell lung carcinoma patients. Remaining polymorphisms showed associations with advanced tumor stage (VEGFR2 +23408 A/C), tumor grading (S1PR1 -1577 G/T) or nodal status (VEGFR2 +23408 A/C, eNOS 27 bp VNTR), but no further correlations in survival analyses were evident. Genotyping of the PDGFB +1135 A>C polymorphism could be a useful tool to identify high-risk lung adenocarcinoma patients

Influence of ambient temperature on power output and efficiency of a micro gas turbine

Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersHauptaufgabe dieser Diplomarbeit war es, die Auswirkung einer Umgebungstemperaturänderung auf den Betrieb der Kleingasturbine mittels zweier Messdaten, welche bei zwei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen aufgenommen wurden, zu untersuchen. Bevor die Auswertung dieser Messdaten erfolgte, wurde eine theoretische Aufarbeitung der wichtigsten Einflussparameter (Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, usw.) durchgeführt, die dafür verantwortlich sind, dass Gasturbinen von ihrem Referenzzustand abweichen. Mit den ausgewerteten Messungen wurde darauffolgend die Auswirkung einer Umgebungstemperaturerhöhung auf die einzelnen Komponenten der Kleinasturbine bei konstanter Turbineneintrittstemperatur untersucht.Wie erwartet, sind die Gesamtleistung und der Gesamtwirkungsgrad gesunken, wobei verdeutlicht wurde, dass sich der Umgebungstemperatureinfluss auf die Gasturbine bei steigender Betriebslast (durch Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur) vermindert, d.h. der Wirkungsgrad- und Leistungsabfall fällt geringer aus. Um die Aussagekraft der Messauswertungen zu unterstreichen, erfolgte eine Auswertung der Herstellerdaten. Anschließend wurden die Sensitivitätskoeffizienten der Leistung und des Wirkungsgrades, welche die Leistungs- und Wirkungsgradabnahmen pro °C angeben, aus den ausgewerteten Hersteller- und Messdaten bestimmt und miteinander verglichen. Dieser Vergleich hat ergeben, dass die Abnahmen zufolge einer Umgebungstemperaturerhöhung relativ gut miteinander übereinstimmen. Zum Schluss erfolgte eine Gegenüberstellung der ausgewerteten Sensitivitätskoeffizienten mit jenen von Gasturbinen höherer Leistung, wobei die Sensitivitätskoeffizienten der Kleingasturbine im Vergleich zu diesen, wie erwartet, größer ausgefallen sind. D.h. der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Leistung und den Wirkungsgrad ist bei Kleingasturbinen stärker ausgeprägt als bei Gasturbinen mit höherer Leistung.5

Electrochemistry, Spectroscopy, and Reactivity of Uranium Complexes Supported by Ferrocene Diamide Ligands

This work culminates a systematic study of various uranium complexes supported by ferrocene diamide ligands. Chapter 1 reports the synthesis of 1,1'-ferrocene diamines and describes their electronic and steric properties in both neutral and oxidized forms. Chapter 2 describes an efficient synthesis of uranium dialkyl complexes supported by a single 1,1'- ferrocene diamide ligand, while Chapter 3 explores their reactivity with several aromatic heterocycles. Chapter 4 focuses on the electrochemical behavior of ferrocene-based uranium halide, alkyl, aryloxide, and amide ligands. Finally, Chapter 5 explains electrochemical, spectroscopic, and magnetic properties of uranium bis(1,1'-diamidoferrocene) complexes in an attempt to establish how well uranium mediates electronic communication between two iron centers