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The potential of SMART climbing robot combined with a weatherproof cabin for rotor blade maintenance
(2016)
Characterization and evaluation of lignocellulosic biomass 130 hydrolysates for ABE fermentation
(2016)
This work presents a methodology for automated
damage-sensitive feature extraction and anomaly
detection under multivariate operational variability
for in-flight assessment of wings. The
method uses a passive excitation approach, i. e.
without the need for artificial actuation. The
modal system properties (natural frequencies and
damping ratios) are used as damage-sensitive
features. Special emphasis is placed on the use
of Fiber Bragg Grating (FBG) sensing technology
and the consideration of Operational and
Environmental Variability (OEV). Measurements
from a wind tunnel investigation with a composite
cantilever equipped with FBG and piezoelectric
sensors are used to successfully detect an impact
damage. In addition, the feasibility of damage
localisation and severity estimation is evaluated
based on the coupling found between damageand
OEV-induced feature changes.
Label-free Electrostatic Detection of DNA Amplification by PCR Using Capacitive Field-effect Devices
(2016)
A capacitive field-effect EIS (electrolyte-insulator-semiconductor) sensor modified with a positively charged weak polyelectrolyte of poly(allylamine hydrochloride) (PAH)/single-stranded probe DNA (ssDNA) bilayer has been used for a label-free electrostatic detection of pathogen-specific DNA amplification via polymerase chain reaction (PCR). The sensor is able to distinguish between positive and negative PCR solutions, to detect the existence of target DNA amplicons in PCR samples and thus, can be used as tool for a quick verification of DNA amplification and the successful PCR process.
A New Class of Biosensors Based on Tobacco Mosaic Virus and Coat Proteins as Enzyme Nanocarrier
(2016)
Air-water flows can be found in different engineering applications: from nuclear engineering to huge hydraulic structures. In this paper, a single tip fibre optical probe has been used to record high frequency (over 1 MHz) phase functions at different locations of a stepped spillway. These phase functions have been related to the interfacial velocities by means of Artificial Neural Networks (ANN) and the measurements of a classical double tip conductivity probe. Special attention has been put to the input selection and the ANN dimensions. Finally, ANN have shown to be able to link the signal rising times and plateau shapes to the air-water interfacial velocity.
Turbulent dispersion in bounded horizontal jets : RANS capabilities and physical modeling comparison
(2016)
In Deutschland liegt der Anteil der Windkraft an der Gesamtstromerzeugung bei 13,3% mit mehr als 25.000 installierten Windenergieanlagen (WEA). Weltweit erfährt die Windbranche ein rasantes Wachstum. Indien und China berichten eine jährliche Wachstumsrate an Neuinstallationen von 45%. Die Technologie zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windkraft ist noch vergleichsweise jung. Durch die weltweit steigende Anzahl an Windenergieanlagen wächst zunehmend der Bedarf an innovativen Wartungslösungen. Komponenten wie Generator oder Getriebe sind inzwischen weitestgehend ausgereift. Der Fokus richtet sich zunehmend auf die wesentliche Kernkomponente - die Rotorblätter.
Industriekletterer inspizieren die Rotorblätter oder Türme i.d.R.
in einem zwei Jahres Rhythmus. Sie werden zunehmend durch Seilarbeitsbühnen unterstützt. Für größere Reparaturen kommen Kräne zum Einsatz, mit denen das Rotorblatt für die Instandhaltung demontiert wird. Die Standardinspektion besteht aus Sicht- und Klopfprüfung der Rotorblattoberfläche und ist nur bei sehr ruhiger Wetterlage durchführbar. Seit September 2014 wird das Forschungsprojekt SMART (Scanning, Monitoring, Analysis, Repair and Transportation), Entwicklung einer Wartungsplattform für WEA, vom BMWi gefördert. Das Konsortium besteht aus zwei Firmen und der
Fachhochschule Aachen. Die SMART-Anlage klettert reibschlüssig am Turm der WEA mittels speziellen Kettenfahrwerken (Abbildung) auf- und abwärts. Ein ringförmiges Spannsystems, basierend auf dem Konzept der „Nürnberger“-Schere, erzeugt die erforderliche Anpresskraft für den Kletterprozess. Wettergeschützte Arbeitskabinen ermöglichen die ganzjährige Instandhaltung von Rotorblättern und ebenso Türmen. Dadurch können Wartungsarbeiten auf 24 Stunden am Tag ausgeweitet werden. Der kombinierte Einsatz (Sensorfusion) bildgebender Messtechnik wie Thermografie, Ultraschall, und Terahertz in der Arbeitskabine kann die Dokumentation, Effizienz und Qualität der Instandhaltungsarbeiten erheblich verbessern. Langfristiges Ziel von SMART ist ein Condition Monitoring für Rotorblätter und Türme auf Basis digitalisierter dreidimensionaler Volumenscans. Der kooperative Einsatz mit UAVs erweitert die Instandhaltungsstrategie. UAVs ermöglichen die schnelle, kostengünstige globale optische Inspektion von Rotorblattoberflächen zur Detektion potentieller Fehlstellen. Der „Proof-of-Concept“ Meilenstein wurde mit der Demonstration eines funktionsfähigen Modells im Dezember 2015 erfolgreich abgeschlossen.
To give the exchange of goods and services between the European Union (EU) and the United States (U.S.) new momentum the two parties are currently negotiating the transatlantic free trade agreement Transatlantic Trade and Investment Partnership (TTIP). The aim is to create the largest free trade area in the world. The agreement, once entered into force, will oblige EU countries and the U.S. to further liberalize their markets.
The negotiations on TTIP include a chapter on Electronic Communications/ Telecommunications. The challenge therein will be securing commitments for market access to Electronic Communications services. At the same time, these commitments must reflect the legitimate need for consumer protection issues. The need to reduce Electronic Communications-related non-tariff barriers to trade between the Parties is due to the fact that these markets are heavily regulated. Without transnational rules as to regulations national governments can abuse these regulations to deter the market entry by new (foreign) suppliers. Thus the free trade agreement TTIP affects in many respects regulatory provisions on and access to Electronic Communications markets. The objective of this paper is therefore to examine to what extend the regulatory principles for Electronic Communications markets envisaged under TTIP will result in trade facilitation and regulatory convergence between the EU and the U.S.
As to this question the result of the analysis is that the chapter on Electronic Communications will be an important step towards facilitating trade in Electronic Communications services. At the same time some regulatory convergence will take place, but this convergence will not lead to a (full) harmonization of regulations. Rather the norm, also after TTIP negotiations will have been concluded successfully, will be mutual recognition of different regulatory regimes. Different regulations being the optimal policy response in different market settings will continue to exist. Moreover, it is very unlikely that such regulatory principles for the Electronic Communications sector are a vehicle for a race to the bottom in levels of consumer protection.
Smoothed Finite Element Methods for Nonlinear Solid Mechanics Problems: 2D and 3D Case Studies
(2016)
The Smoothed Finite Element Method (SFEM) is presented as an edge-based and a facebased techniques for 2D and 3D boundary value problems, respectively. SFEMs avoid shortcomings of the standard Finite Element Method (FEM) with lower order elements such as overly stiff behavior, poor stress solution, and locking effects. Based on the idea of averaging spatially the standard strain field of the FEM over so-called smoothing domains SFEM calculates the stiffness matrix for the same number of degrees of freedom (DOFs) as those of the FEM. However, the SFEMs significantly improve accuracy and convergence even for distorted meshes and/or nearly incompressible materials.
Numerical results of the SFEMs for a cardiac tissue membrane (thin plate inflation) and an artery (tension of 3D tube) show clearly their advantageous properties in improving accuracy particularly for the distorted meshes and avoiding shear locking effects.
Unser Zuhause wird zunehmend intelligenter. Smart Homes bieten uns die Steuerung von Haus- oder Unterhaltungstechnik bequem vom Smartphone aus. Junge Familien nutzen die Technologie, um mittels vernetzten Babymonitorsystemen ihren Nachwuchs von überall aus im Blick zu haben. Davon auszugehen, dass solche Systeme mit einem Fokus auf Sicherheit entwickelt wurden, um die sehr persönlichen Daten zu schützen, ist jedoch ein Trugschluss. Die Untersuchung eines handelsüblichen und keineswegs billigen Systems zeigt, dass die Geräte sehr einfach kompromittiert und missbraucht werden können.
Malware auf Smartphones ist ein Problem, dem auch Strafverfolgungsbehörden immer häufiger gegenüberstehen.
Insbesondere Telefone, bei denen potentiell schadhafte Apps zu einem finanziellen Schaden
geführt haben, finden sich auf den Schreibtischen der Polizei wieder. Dabei müssen die Ermittler möglichst
schnell und gezielt erkennen können, ob eine App tatsächlich schadhaft manipuliert wurde, was
manipuliert wurde und mit wem die App kommuniziert. Klassische Malware-Erkennungsverfahren helfen
zwar bei der generellen Erkennung schadhafter Software, sind aber für die polizeiliche Praxis nicht
geeignet. Dieses Paper stellt ein Programm vor, welches gerade die forensischen Fragestellungen berücksichtigt
und so für den Einsatz in der Strafverfolgung in Frage kommt.
Application of the optical flow method to velocity determination in hydraulic structure models
(2016)
In Anbetracht weltweit zunehmend strengerer klimapolitischer
Ziele steigt auch der Druck für Nutzfahrzeughersteller, effizientere und umweltfreundlichere
Technologien zu entwickeln. Den Blick bei der Bewertung dieser
ausschließlich auf die Fahrzeugnutzung zu richten, ist längst nicht mehr zufriedenstellend.
Im Rahmen dieser Analyse wird ein gegenwärtig auf dem Markt erwerblicher
und in deutschen Städten bereits seit Jahren betriebener Hybridbus
energetisch und ökologisch mit einem konventionell angetriebenen, nahezu baugleichen
Modell entlang des Lebensweges bewertet.
Nach Definition von Ziel und Untersuchungsrahmen wird ein Überblick auf bereits
durchgeführte Lebenszyklusanalysen zu Hybridbussen im Stadtverkehr gegeben
und Schlussfolgerungen für die anschließende Analyse abgeleitet. Diese
wird im Rahmen einer energetischen und ökologischen Bewertung beider Produktsysteme
anhand der Parameter "Primärenergieeinsatz" und "CO2äq Emissionen"
praktiziert. Der Fahrzeugrumpf beider Fahrzeuge des gleichen Modells
wird dabei als einheitlich angenommen, sodass bei dem Vergleich der Herstellung
vereinfacht nur die sich unterscheidenden Komponenten des Antriebstranges
berücksichtigt werden. Die Resultate der Wirkungsabschätzung werden als
Differenz des Hybridbusses gegenüber dem Referenzfahrzeug über die einzelnen
Lebenszyklusphasen dargestellt. Schließlich werden Prognosen getroffen, ab
welcher Strecke die bei der Herstellung erzeugten höheren CO2äq Emissionen
des Hybridantriebstranges gegenüber dem Referenzmodell ausgeglichen werden.
The human arm consists of the humerus (upper arm), the medial ulna and the lateral radius (forearm). The joint between the humerus and the ulna is called humeroulnar joint and the joint between the humerus and the radius is called humeroradial joint. Lateral and medial collateral ligaments stabilize the elbow. Statistically, 2.5 out of 10,000 people suffer from radial head fractures [1]. In these fractures the cartilage is often affected. Caused by the injured cartilage, degenerative diseases like posttraumatic arthrosis may occur. The resulting pain and reduced range of motion have an impact on the patient’s quality of life. Until now, there has not been a treatment which allows typical loads in daily life activities and offers good long-term results. A new surgical approach was developed with the motivation to reduce the progress of the posttraumatic arthrosis. Here, the radius is shortened by 3 mm in the proximal part [2]. By this means, the load of the radius is intended to be reduced due to a load shift to the ulna. Since the radius is the most important stabilizer of the elbow it has to be confirmed that the stability is not affected. In the first test (Fig. 1 left), pressure distributions within the humeroulnar and humeroradial joints a native and a shortened radius were measured using resistive pressure sensors (I5076 and I5027, Tekscan, USA). The humerus was loaded axially in a tension testing machine (Z010, Zwick Roell, Germany) in 50 N steps up to 400 N. From the humerus the load is transmitted through both the radius and the ulna into the hand which is fixed on the ground. In the second test (Fig. 1 right), the joint stability was investigated using a digital image correlation system to measure the displacement of the ulna. Here, the humerus is fixed with a desired flexion angle and the unconstrained forearm lies on the ground. A rope connects the load actuator with a hook fixed in the ulna. A guide roller is used so that the rope pulls the ulna horizontally when a tensile load is applied. This creates a moment about the elbow joint with a maximum value of 7.5 Nm. Measurements were performed with varying flexion angles (0°, 30°, 60°, 90°, 120°). For both tests and each measurement, seven specimens were used. Student ́s t-test was employed to determine whether the mean values of the measurements in native specimen and operated specimens differ significantly.
The structure of the female pelvic floor (PF) is an inter-related system of bony pelvis,muscles, pelvic organs, fascias, ligaments, and nerves with multiple functions. Mechanically, thepelvic organ support system are of two types: (I) supporting system of the levator ani (LA) muscle,and (II) the suspension system of the endopelvic fascia condensation [1], [2]. Significantdenervation injury to the pelvic musculature, depolimerization of the collagen fibrils of the softvaginal hammock, cervical ring and ligaments during pregnancy and vaginal delivery weakens thenormal functions of the pelvic floor. Pelvic organ prolapse, incontinence, sexual dysfunction aresome of the dysfunctions which increases progressively with age and menopause due toweakened support system according to the Integral theory [3]. An improved 3D finite elementmodel of the female pelvic floor as shown in Fig. 1 is constructed that: (I) considers the realisticsupport of the organs to the pelvic side walls, (II) employs the improvement of our previous FEmodel [4], [5] along with the patient based geometries, (III) incorporates the realistic anatomy andboundary conditions of the endopelvic (pubocervical and rectovaginal) fascia, and (IV) considersvarying stiffness of the endopelvic fascia in the craniocaudal direction [3]. Several computationsare carried out on the presented computational model with healthy and damaged supportingtissues, and comparisons are made to understand the physiopathology of the female PF disorders.