Projekte

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines fortschrittlichen Berechnungsrahmens für die Analyse des unelastischen thermomechanischen Verhaltens von Verbundwerkstoffen mit Phasenwechsel (C-PCMs), die für effiziente thermische Energiespeichersysteme von entscheidender Bedeutung sind.
Das Projekt konzentriert sich auf die Erstellung detaillierter konstitutiver Modelle, die die Phasenübergänge in C-PCMs erfassen, auf die Untersuchung ihres Verhaltens in festem und flüssigem Zustand und auf die Untersuchung, wie mikrostrukturelle Merkmale die thermischen und mechanischen Eigenschaften beeinflussen. Ein wesentlicher Teil der Forschung umfasst die experimentelle Validierung unter Verwendung von Al-Sn-Legierungen, die in Zusammenarbeit mit dem Politecnico di Milano hergestellt und getestet wurden.
Die wissenschaftliche Neuheit liegt in der Integration von Wärmeübertragungs- und Verformungsmechanismen in ein einheitliches Berechnungsmodell, das genaue Vorhersagen über das Verhalten von C-PCM unter zyklischer thermischer Belastung ermöglicht. Der Ansatz kombiniert fortschrittliche Materialmodellierung mit mikrostruktureller Analyse, um das Verständnis für diese komplexen Materialien zu verbessern.
Darüber hinaus fördert das Projekt den Aufbau von Kapazitäten in ukrainischen Forschungseinrichtungen und stärkt die internationale Zusammenarbeit, wobei die Ergebnisse durch wissenschaftliche Veröffentlichungen und Konferenzen in der Ukraine und der EU verbreitet werden sollen.
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Das Verbundvorhaben DigitalModelling soll den Transfer zwischen akademischer Forschung und
industrieller Anwendung auf dem Gebiet der Materialmodellierung, also der mathematischen und
rechnerischen Beschreibung des Verhaltens von Werkstoffen und Bauteilen unter thermomechanischen Beanspruchungen, erheblich erleichtern und beschleunigen. Hierfür haben sich die einzelnen Teilvorhabenzum Ziel gesetzt, wiederkehrende Hindernisse zum industriellen Einsatz einer fortschrittlichenMaterialmodellierung abzuschaffen. Gleichzeitig wird dadurch ermöglicht, dass die verschiedenen, bereitsverfügbaren Ansätze der Materialmodellierung erstmals und im Rahmen der Plattform Material Digital(PMD) gebündelt und modular aufbereitet vorliegen werden, so dass eine auf den spezifischenAnwendungsfall zugeschnittene, flexible Auswahl und Modellsynthese ermöglicht wird. Das Teilvorhaben an der OvGU Magdeburg adressiert Datenanalyse, Klassifizierung und Daten „Pre-Processing“,Konstitutive Modellbausteine, Erarbeitung von Identifikationsprozeduren sowie das Unit- und Workflow Testing.

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Mit der Entwicklung fortschrittlicher Fertigungstechnologien finden Verbundwerkstoffe und Laminate in der Technik breite Anwendung, da sie gegenüber herkömmlichen Werkstoffen Vorteile bieten. Während das Verformungsverhalten bis zum Beginn der Schädigung durch die klassische Kontinuumsmechanik mit zufriedenstellender Genauigkeit vorhergesagt werden kann, ist die Analyse des fortschreitenden Versagens jenseits des kritischen Schädigungszustands immer noch eine große Herausforderung. Die Peridynamik (PD) als nichtlokale Theorie der Kontinuumsmechanik ist sehr gut geeignet, um diskontinuierliche Probleme wie Materialversagen, Rissinitialisierung, Rissausbreitung, Rissmusterbildung und Rissinteraktionen zu analysieren. Basierend auf den jüngsten Aktivitäten der Forschergruppe (RG) an der OvGU Magdeburg zur PD-Modellierung von Rissmustern in Floatglas und zur Identifizierung von Langstreckenkräften in Peel-Filmen zielt dieses Projekt darauf ab, neuartige Formulierungen für Verbundlaminatstrukturen zu entwickeln, um Ingenieuren eine alternative Lösung für Bruchprobleme zu bieten. Ein neuartiges PD-Schadensmodell zur Beschreibung der Schadensentstehung, des Schadenswachstums und der Rissausbreitung auf einheitliche Weise wird von RG in der OvGU entwickelt. Auf der Grundlage früherer Forschungsarbeiten an Floatglas werden die verfügbaren experimentellen Daten zur Identifizierung von Materialparametern, zur Erfassung der anfänglichen Verteilung von Fehlern und zur Beschreibung von Schadensmustern in Ringbiegeversuchen an Glasplatten verwendet. Zur Validierung werden Kugelfallversuche simuliert und die Ergebnisse mit experimentellen Daten verglichen. Darüber hinaus werden nichtlokale Modelle entwickelt und in OvGU kalibriert, um die bei Schälversuchen beobachteten weitreichenden
Kräfte zu erfassen, die in Schälversuchen beobachtet werden. Durch die Anwendung des schichtweisen Ansatzes werden die Entwicklungen konsolidiert, um eine neue PD-Theorie für Laminate zu formulieren, die schweren Belastungen im postkritischen Schadensbereich ausgesetzt sind. Auf der Grundlage der verfügbaren experimentellen Daten zu Verbundglas wird ein Benchmark-Problem entwickelt und gelöst, um die theoretischen Entwicklungen sowie die analytischen und numerischen Lösungsverfahren zu verifizieren.
numerischen Lösungsverfahren zu überprüfen.
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Thermische Energiespeichersysteme (TES) können einen strategischen Beitrag zur Effizienz und Flexibilität intermittierender Stromquellen verschiedener Art leisten, aber ihre zeitliche Modulation bis hin zu langen Lade-/Entladezyklen erfolgt durch die Abstimmung der thermischen Eigenschaften der Materialien, die Wärme mit den Flüssigkeiten in TES-Systemen austauschen.Das Projekt M-TES schlägt einen innovativen Ansatz zur Herstellung von Granulaten aus zusammengesetzten metallischen Phasenwechselmaterialien (m-PCM) in einem kostengünstigen einstufigen Verfahren vor. So sind m-PCMs über die Zeit formstabil. Sie können in Bezug auf die Enthalpie-Temperatur-Beziehung und die Wärmeübertragungseigenschaften maßgeschneidert und in verschiedenen Mengen gemischt werden, um den lokalen Materialbedarf für flexible TES-Systeme zu decken. Das dreijährige M-TES-Projekt konzentriert sich auf nicht mischbare Legierungssysteme auf der Grundlage von recycelten Al-Si-Gusslegierungen und Sn, die kein kritisches Rohmaterial benötigen und eine neue Option für die Wiederverwendung und das Recycling darstellen. Das M-TES Projekt wird: (I) Identifizierung der thermophysikalischen Anforderungen für den Einsatz von pcms, (II) Untersuchung der Oberflächen- und Benetzungseigenschaften der Legierungen zur Unterstützung der (III) Untersuchung der geeigneten Prozessbedingungen, (iv) Ermittlung der thermischen/mechanischen Eigenschaften des Granulats. Ein gekörntes System wird als Proof-of-Concept getestet und (VI) sein mechanisches und Wärmeübertragungspotenzial wird modelliert, um die weitere Entwicklung in Richtung höherer TRL und anderer Legierungen zu unterstützen. Die multidisziplinären Projektziele werden dank der Komplementarität von Wissen und Ausrüstung der Partner erreicht: POLIMI, CNR, KIT, OVGU. Sie werden in enger Interaktion innerhalb und zwischen den Arbeitsgruppen arbeiten. Die jungen Forscher, die für das Projekt eingestellt werden, werden zu einem neugierigen, multidisziplinären und tiefen Verständnis angeregt. Der M-TES-Verbreitungsplan wird die Ergebnisse vorzugsweise in Form von offenen Aktivitäten verbreiten, angefangen bei wissenschaftlichen Artikeln/Konferenzen, über offene wissenschaftliche Veranstaltungen für Techniker/Promotionsstudenten bis hin zur
allgemeinen Öffentlichkeit.
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Die Peridynamik (PD) ist eine nichtlokale Theorie ohne den Begriff der Differentiallinienelemente, des Deformationsgradienten
Gradienten, ihrer höheren Gradienten oder Gradienten interner Zustandsvariablen. Anders als in der klassischen
Kontinuumsmechanik, bei der nur lokale Kontaktkräfte berücksichtigt werden, werden weitreichende innere Kräfte der Wechselwirkung zwischen Materialpunkten eingeführt. Infolgedessen enthalten die Bilanzgleichungen keine
partielle Ableitungen nach Raumkoordinaten. Daher wird die Peridynamik als
für die Modellierung hochgradig heterogener Verformungsprozesse, wie z. B. Brüche, attraktiv. Viele
jüngsten numerischen Studien zeigen die Fähigkeit der peridynamischen Theorie, komplexe Bruchprozesse und
und Instabilitäten zu erfassen, wie z.B. Rissinitiierung, Rissverzweigung, Rissknickung,
Ausbreitung von Reibungsrissen, Rissinteraktion mit anfänglichen Heterogenitäten wie Löchern
und Poren usw.
Ziel dieses Promotionsprojekts ist die Entwicklung neuartiger peridynamischer (PD) Theorien für Stäbe, Balken und dünne Platten zur Erfassung unelastischer Reaktionen, insbesondere von Schädigungs- und Bruchphänomenen. Ein neuartiges
PD-Schadensmodellierung zur Beschreibung der Schadensentstehung, des Schadenswachstums
und die Rissausbreitung auf einheitliche Weise zu beschreiben. Basierend auf früheren
Forschung in der Arbeitsgruppe Technische Mechanik werden die verfügbaren experimentellen Daten zur Kalibrierung des Modells verwendet. Für die Validierung werden Biegeversuche simuliert und die Ergebnisse mit
mit experimentellen Daten verglichen. Die folgenden Forschungsfragen werden in den
Arbeitspakete
- Wie kann man dünnwandige Strukturkomponenten mit PD effizient modellieren?
- Wie können Rissentstehung, Risswachstum und die Bildung von Rissmustern in einem vereinheitlichten
PD-Schadensmodell?
- Wie können die PD-Schadensmodelle in die Theorien von Stäben, Balken und Platten integriert werden?
- Wie kalibriert man nichtlokale TE-Modelle anhand von Prüfdaten?
- Wie modelliert man lokalisierte Verformung und Bruchphänomene in dünnwandigen Strukturen im
dem PD-Rahmen?
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Im Rahmen dieserArbeit wird das mechanische Verhalten der Hochtemperaturwerkstoffe und -bauteile numerischuntersucht. Hochtemperaturbauteile, wie sie z.B. in Kraftwerken zu finden sind, müssen sowohlthermischen als auch mechanischen Beanspruchungen standhalten. Durch das Hoch- und Runterfahrender Anlagen treten vor allem zyklische Lastprofile auf, die zwar maßgeblich für Ermüdungserscheinungensind, aber deren Simulation zu numerisch komplexen Zeitintegrationen mit
kleinen Schrittweiten führt. Der Zwei-Zeitskalen-Ansatz wird hier zur Modellierung eingesetzt,
mit der Grundidee, durch Entkopplung der Gleichungen separate Gleichungssysteme für die verschiedenen Zeitskalen zu schaffen und diese getrennt voneinander zu lösen.

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Ziel der Arbeit ist die Analyse der dynamischen Spannungs- und Verformungszustände von flachen und gekrümmten Glasverbundwerkstoffen unter Stoßbelastung. Die Arbeit betrachtet die Modellierung eines starren Kugelfalls auf eine Platte. Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) und der Theorie der Peridynamik werden durchgeführt, um Rissmuster in Glasschichten vorherzusagen. Der Einfluss der weichen polymeren Zwischenschicht auf die Festigkeit des Glaslaminats wird analysiert.
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Ziel der Arbeit ist die Analyse der dynamischen Spannungs- und Verformungszustände von flachen und gekrümmten Glasverbundwerkstoffen unter Stoßbelastung. Die Arbeit betrachtet die Modellierung eines starren Kugelfalls auf eine Platte. Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) und der Theorie der Peridynamik werden durchgeführt, um Rissmuster in Glasschichten vorherzusagen. Der Einfluss der weichen polymeren Zwischenschicht auf die Festigkeit des Glaslaminats wird analysiert.
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Das Projekt soll die bestehende Zusammenarbeit in Forschung und Ausbildung zwischen der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg und der Nationalen Technischen Universität "Polytechnisches Institut Charkiw" weiterführen. Nach erfolgreicher Aufrechterhaltung, Erweiterung und Umsetzung der digitalen Lehre im Wintersemester 2022/2023, soll die Unterstützung der Partnerhochschule im Sommersemester und darüber hinaus beibehalten werden, sodass Studierende in der Ukraine trotz der Einschränkungen durch den Krieg die Möglichkeit bekommen, ihr Studium fortzusetzen.
Für die Studiengänge "Applied Mathematics", "Intellectual and Robotic Systems" und "Applied Mechanics" der Partnerhochschule werden dafür im Rahmen des Programms zusätzlich neue Mechanikfächer, wie Mechanics of Materials und Inelastic Structural Analysis mit dazugehörigen Seminaren und Workshops für Bachelor- und Masterstudierende sowie Doktorandinnen und Doktoranden angeboten.
Für nach Deutschland geflüchtete Doktorandinnen werden erneut Forschungsstipendien vergeben, auch sie werden weiterhin in das Lehrangebot miteinbezogen.
Die Entwicklung einer digitalen Komponente für die zukünftige Vereinfachung des Lehrbetriebs beider Universitäten wird fortgeführt und das Resultat angewendet.
Das Programm "Mechanik digital" soll nun durch die Einbindung weiterer Studiengänge ausgebaut werden, um die Kompetenzen und strukturellen Rahmenbedingungen zur Digitalisierung der OvGU und NTU ChPI zu erweitern.

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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit in Forschung und Ausbildung soll mit diesem Projekt weitergeführt werden. Fachgebiet dieses Projekts ist die Dynamik und Festigkeit von Maschinen mit dem Schwerpunkt Einsatz und Weiterentwicklung computergestützter Strategien zur Lösung praxisorientierter Problemstellungen unter Einbeziehung von komplexen Werkstoffeigenschaften.
Das Programm ist an Studenten gerichtet, die im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist. Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.

Während des Studienaufenthalts in Magdeburg werden Nachwuchswissenschaftler an aktuelle Fachliteratur herangeführt und lernen alternative Lösungsansätze (Mikromechanik, Mehrskalenmodellierung von Werkstoffen) kennen. Ferner werden die Kandidaten ihre Forschungsergebnisse auf deutsch im Oberseminar des Instituts für Mechanik präsentieren.
Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden.

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Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Materialmodells für Polyoxymethylen (POM), das auf
unelastisches Verhalten spezialisiert ist. Das Modell soll für die Verarbeitung, thermische Kalibrierung und strukturelle
und Strukturanalyse von Verbindungen mit Hilfe des Finite-Elemente-Codes Abaqus. Zu diesem Zweck wurden die Gesetze für nichtlineare
nichtlineares elastisches und nichtlineares viskoplastisches Materialverhalten, die im Abaqus-Code
angewandt.
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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit in Forschung und Ausbildung zwischen der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg (OvGU) und der Nationalen Technischen Universität "Polytechnisches Institut Charkiw" (NTU ChPI) soll mit diesem Projekt weitergeführt werden. Das Projekt" Mechanik digital" unterstützt die Partnerhochschule dabei, ihr digitales Lehrangebot aufrecht zu erhalten, zu erweitern und umzusetzen, damit Studierende trotz der Einschränkungen durch den Krieg eine Perspektive für einen Studienabschluss in der Ukraine bekommen.
Für die Studiengänge "Applied Mathematics", "Intellectual and Robotic Systems" und "Applied Mechanics" der Partnerhochschule wird der Bedarf an digitaler Lehre für die Mechanikfächer ermittelt. Digitale Lehrveranstaltungen zu den Mechanikfächern, einschließlich Engineering Mechanics, Mechanicsof Materials und Fracture Mechanics werden ausgebaut, und im Wintersemester 2022/2023 den Studierenden im Bachelor- und Masterbereich an der Partnerhochschule angeboten.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Hochschuldozentinnen und -dozenten der Partnerhochschule, insbesondere geflüchtete Personen, werden in die Lehrangebote eingebunden. Für die nach Deutschland geflüchteten Wissenschaftlerinnen und Dozentinnen werden Forschungsstipendien vergeben und die Komponenten der Forschungsinfrastruktur zur Verfügung gestellt. Durch die Einbindung weiterer Studiengänge in das Lehrangebot werden die Kompetenzen und strukturellen Rahmenbedingungen zur Digitalisierung der OvGU und NTU ChPI auf- und ausgebaut. Durch das Programm "Mechanik digital" werden digitale Komponenten entwickelt, die auch zukünftig in der Lehre von den beiden Universitäten effizient eingesetzt werden können.

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Im Rahmen des Projekts OTM-3 sind Methoden für die Festigkeitsuntersuchungen und Lebensdauerbewertung von neuartigen Folien für Glaslaminate zu erarbeiten. Während sich das Verformungsverhalten von Glaslaminatstrukturen prinzipiell durch die Anwendung von konventionellen Methoden relativ genau simulieren lässt, erfordert die Festigkeitsbewertung die Entwicklung fortgeschrittener Ansätze. Daher wird das neuartige, nichtlokale Verfahren der Peridynamik erarbeitet und in Bezug auf die genannten Anwendungsfälle eingesetzt. Hierzu sind umfangreiche theoretische und numerische Untersuchungen unter Einbeziehung der im Projekt gewonnenen experimentellen Daten notwendig. Durch dieses Zusammenspiel wird es erstmalig möglich sein, auch komplexe Schädigungsvorgänge, wie z.B. Rissinitiierung, Rissinteraktion, Rissmuster, Delamination simulieren zu können.

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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit in  Forschung und Ausbildung soll mit diesem Projekt weitergeführt werden.  Fachgebiet dieses Projekts ist die Dynamik und Festigkeit von Maschinen mit dem Schwerpunkt Einsatz und Weiterentwicklung computergestützter Strategien zur Lösung praxisorientierter Problemstellungen unter Einbeziehung von komplexen Werkstoffeigenschaften.
Das Programm ist an Studenten gerichtet, die  im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet  bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist.  Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht  durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.
 
Während des Studienaufenthalts in Magdeburg werden Nachwuchswissenschaftler an aktuelle Fachliteratur herangeführt und lernen alternative Lösungsansätze (Mikromechanik, Mehrskalenmodellierung von Werkstoffen) kennen. Ferner werden  die Kandidaten ihre Forschungsergebnisse auf deutsch im Oberseminar des Instituts für Mechanik  präsentieren.
Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden  zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden.

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Auf der Grundlage von Schälversuchen und digitalisierten Bildern verformter Folien werden Zug-Trennungs-Diagramme für selbstklebende Polymerfolien erstellt. Zu diesem Zweck wird eine nichtlineare Stangentheorie angewandt und ein spezielles Variationsverfahren entwickelt, um ein inverses Problem zu lösen: Für ein gegebenes Bild der Folie soll eine verteilte Last gefunden werden, die die verformte Konfiguration verursacht. Da die Kraftinteraktion zwischen den Folien in der Regel nicht lokal ist, soll eine peridynamische Theorie ausgearbeitet und angewandt werden, um das Delaminationsversagen zu simulieren.
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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit in  Forschung und Ausbildung soll mit diesem Projekt weitergeführt werden.  Fachgebiet dieses Projekts ist die Dynamik und Festigkeit von Maschinen mit dem Schwerpunkt Einsatz und Weiterentwicklung computergestützter Strategien zur Lösung praxisorientierter Problemstellungen unter Einbeziehung von komplexen Werkstoffeigenschaften.
Das Programm ist an Studenten gerichtet, die  im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet  bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist.  Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht  durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.
 
Während des Studienaufenthalts in Magdeburg werden Nachwuchswissenschaftler an aktuelle Fachliteratur herangeführt und lernen alternative Lösungsansätze (Mikromechanik, Mehrskalenmodellierung von Werkstoffen) kennen. Ferner werden  die Kandidaten ihre Forschungsergebnisse auf deutsch im Oberseminar des Instituts für Mechanik  präsentieren.
Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden  zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden.

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Als Beitrag zur Energiewende sollen energieeffiziente Gasturbinen zukünftig Bauteile erhalten, die deutlich höheren Temperaturen und komplexen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden können und somit eine signifikante Steigerung des Wirkungsgrads dieser Aggregate ermöglichen. Die Betriebstemperaturen der aktuell ver-wendeten Ni-Basis Legierungen liegen bereits oberhalb von 1000 °C. Neue Generationen der Gasturbinentriebwerke mit Gaseintrittstemperaturen von ca. 1300 °C in die Turbine müssen demnach aus Werkstoffen mit einem höheren thermischen Ermüdungswiderstand hergestellt werden. Die vielversprechendsten Kandidaten dafür sind Mo-Si-B-Legierungen, die allerdings wegen fehlender komplexer Belastungsstudien ihrer Hochtemperatur- und Lebensdauereigenschaften noch nicht einsatzbereit sind. Die verschiedenen Verhältnisse der Komponenten sowie verschiedene Gefügen der Mo-Si-B-Legierungen ermöglichen nötige Hochtemperaturbeständigkeit und mechanische Eigenschaften.

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Das konstitutive Modell wird entwickelt, um die inelastische Verformung eines teilkristallinen Polymers unter multiaxialen Belastungsbedingungen zu beschreiben. Das Modell wird anhand von Familien von Spannungs-Dehnungskurven in einem breiten Bereich von Dehnungsraten und Temperaturen kalibriert. Zur Validierung werden Simulationen der Materialreaktionen für Be- und Entlastungsregime durchgeführt und die Ergebnisse mit experimentellen Daten verglichen. Das Modell wird in einem kommerziellen Finite-Elemente-Code mit einem Benutzer-Material-Unterprogramm verwendet.
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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit in  Forschung und Ausbildung soll mit diesem Projekt weitergeführt werden.  Fachgebiet dieses Projekts ist die Dynamik und Festigkeit von Maschinen mit dem Schwerpunkt Einsatz und Weiterentwicklung computergestützter Strategien zur Lösung praxisorientierter Problemstellungen unter Einbeziehung von komplexen Werkstoffeigenschaften.
Das Programm ist an Studenten gerichtet, die  im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet  bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist.  Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht  durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.
 
Während des Studienaufenthalts in Magdeburg werden Nachwuchswissenschaftler an aktuelle Fachliteratur herangeführt und lernen alternative Lösungsansätze (Mikromechanik, Mehrskalenmodellierung von Werkstoffen) kennen. Ferner werden  die Kandidaten ihre Forschungsergebnisse auf deutsch im Oberseminar des Instituts für Mechanik  präsentieren.
Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden  zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden.

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Als Beitrag zur Energiewende sollen energieeffiziente Gasturbinen zukünftig Bauteile erhalten, die deutlich höheren Temperaturen und komplexen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden können und somit eine signifikante Steigerung des Wirkungsgrads dieser Aggregate ermöglichen. Die Betriebstemperaturen der aktuell ver-wendeten Ni-Basis Legierungen liegen bereits oberhalb von 1000 °C. Neue Generationen der Gasturbinentriebwerke mit Gaseintrittstemperaturen von ca. 1300 °C in die Turbine müssen demnach aus Werkstoffen mit einem höheren thermischen Ermüdungswiderstand hergestellt werden. Die vielversprechendsten Kandidaten dafür sind Mo-Si-B-Legierungen, die allerdings wegen fehlender komplexer Belastungsstudien ihrer Hochtemperatur- und Lebensdauereigenschaften noch nicht einsatzbereit sind. Die verschiedenen Verhältnisse der Komponenten sowie verschiedene Gefügen der Mo-Si-B-Legierungen ermöglichen nötige Hochtemperaturbeständigkeit und mechanische Eigenschaften.

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Teilprojekt: Modeling inelastic behavior of Al-rich TiAl alloys  at high homologous temperature
Betreuung: Prof. Naumenko
Partner: Prof. M. Krüger, Prof. H. Altenbach  

Many versions of Ti-rich intermetallic alloys including Polysyntheticallytwinned (PST) crystals with
gamma-TiAl + 2-Ti3Al are widely used for temperatures up tol 900°C in various industrial applications like in aerospace engine, gas turbine, petroleum, medical and defense industries due to their high strength,good oxidation and ignition resistance combined with good creep properties at high temperatures, fracture toughness, corrosive resistance, low density, highthermal capability, and biocompatibility, etc. In this project single crystal Ti-61.8at.%Al  Al-rich binary intermetallic compound with lamellar phases ofgamma-TiAl matrix phase is analysed within the framework of crystal viscoplasticity. Based on several experimental data for stress response under compression, the modelling should predict the anisotropic behavior, tension-compression asymmetry as well as under complex multi-axial loading conditions.
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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit mit der Nationalen Technischen Universität "KhPI" (Kharkiv, Ukraine) soll mit diesem Projekt weitergeführt werden.  Fachgebiet dieses Projekts ist die Dynamik und Festigkeit von Maschinen mit dem Schwerpunkt Modellierung von komplexen Werkstoffeigenschaften.
Das Programm ist an Studenten der Partnerhochschule gerichtet, die  im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet  bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist.  Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht  durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.
Während des Studienaufenthalts in Magdeburg werden Nachwuchswissenschaftler an aktuelle Fachliteratur herangeführt und lernen alternative Lösungsansätze (Mikromechanik, Mehrskalenmodellierung von Werkstoffen) kennen. Ferner werden  die Kandidaten ihre Forschungsergebnisse auf deutsch im Oberseminar des Instituts für Mechanik  präsentieren.
Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden  zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden. Die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass die Teilnahme der ukrainischen Studenten am Leonhard-Euler-Programm eine hohe Motivation zum Studium sowie zum anschließenden Verbleib im akademischen Bereich des Heimatlandes auslöst.

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Unter Verwendung der Finiten-Elemente-Methode (FEM) werden Untersuchungen in der restaurativen Zahnheilkunde durchgeführt. Die Grundlage zur Erstellung virtueller Modelle bieten radiologische Aufnahmen gewonnen aus CT, µCT, MRT und DVT. Die Prozesskette von der Segmentierung der Strukturen bis hin zur Auswertung der Finiten-Elemente-Analyse (FEA) wird dabei abgebildet und in seinem ganzheitlichen Komplex bewertet. Aktuelle Projekte decken die Fachbereiche Endodontie, Parodontologie, Implantologie und Prothetik ab.

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Das Programm ist an Studenten der Partnerhochschule gerichtet, die  im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet  bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist.  Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht  durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.
Während des Studienaufenthalts in Magdeburg werden Nachwuchswissenschaftler an aktuelle Fachliteratur herangeführt und lernen alternative Lösungsansätze (Mikromechanik, Mehrskalenmodellierung von Werkstoffen) kennen. Ferner werden  die Kandidaten ihre Forschungsergebnisse auf deutsch im Oberseminar des Instituts für Mechanik  präsentieren.
Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden  zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden. Die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass die Teilnahme der ukrainischen Studenten am Leonhard-Euler-Programm eine hohe Motivation zum Studium sowie zum anschließenden Verbleib im akademischen Bereich des Heimatlandes auslöst.

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Teilprojekt:

Modellierung der Kriechschädigung bei nichtproportionalen Beanspruchungen  
Bearbeitung: Frau O. Ozhoga-Maslowska  
Betreuung: H. Altenbach, K. Naumenko  
Ausgehend von Mechanismen der Hohlraumbildung und des Wachstums sowie einer ange­nommenen Gefügegeometrie (Körner, Korngrenzen, Partikel) soll ein mikromechanisches Modell entwickelt und verschiedenen Beanspruchungszuständen (ein-, mehrachsig, Zug- und Druckbeanspruchung, variable Hauptspannungsrichtungen) unterworfen werden. Insbesondere soll die Mehrachsigkeits- und Spannungszustandseinflüsse betrachtet werden. Darauf basierend sowie mit Hilfe einer Homogenisierung sind geeignete tensorwertige Schädigungsvariablen sowie entsprechende Evolutionsgleichungen zu entwickeln.

Teilprojekt:

Mechanismen-basierte Modellierung hochlegierter warmfester Stähle  
Bearbeitung: Adill Maimati  
Betreuung H. Altenbach, K. Naumenko  
Ausgehend von den Kenntnissen der kriechverzerrungsinduzierten Gefügeänderungen (Vergröberung der Subkornstruktur, Vergröberung von Karbidausscheidungen etc.) sowie in der Werkstoffkunde diskutierten mikromechanischen Modellen (Verbundmodelle für kriechharte und kriechweiche Bereiche, Evolutionsgleichungen für Versetzungsdichte), soll ein mehrachsiges  Modell, das für die Simulation von Großbauteilen einsetzbar ist, entwickelt und verifiziert werden. Zu diesem Zweck ist das Konzept eines mehrphasigen Mediums (Mesomodell) heranzuziehen. Die Konstitutivgleichungen der Bestandteile (hart und weich) sind separat zu formulieren und mit Methoden der Kompositmechanik (Mischungsregeln) zu kombinieren. Da die Volumenanteile von mikrostrukturellen Größen, z.B. mittlere Subkorngröße, abhängig sind, sollen entsprechende Evolutionsgleichungen formuliert werden. Das Makromodell (Modell mit einem Rückspannungstensor und Entfestigungsvariablen) ist durch eine geeignete Mittelung zu formulieren.    

Teilprojekt:

Mikro-Makro-Untersuchungen des anisotropen Kriechverhaltens in einer mehrlagigen Schweißnaht  
Bearbeitung: Ivan Lvov  
Betreuung H. Altenbach, K. Naumenko    
Ausgehend von den Konstitutivmodellen und experimentellen Daten zum Kriechen der einzelnen Gefügezonen soll ein mikromechanisches Modell für das mehrlagige Schweißgut entwickelt werden. Mit Hilfe der FEM-Simulationen ist das Kriechverhalten unter gegebenen ein- und mehrachsigen Spannungszuständen numerisch zu simulieren. Dabei ist zu klären, welchen Einfluss die angenommene Gefügegeometrie (Geometrie der Lagen, Breite der Wärmeeinflusszonen) hat und wie sich die Variation dieser Geometrie auswirkt.   Darauf basierend ist ein makromechanisches Konstitutivmodell, das sowohl die Ausgangsanisotropie als auch die schädigungsinduzierte Anisotropie beachtet, zu formulieren. Das Model wird anschließend für eine Schweißnahtanalyse eingesetzt.

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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit mit der Nationalen Technischen Universität "KhPI" (Kharkiv, Ukraine) soll mit diesem Projekt weitergeführt werden.  Fachgebiet dieses Projekts ist die Dynamik und Festigkeit von Maschinen mit dem Schwerpunkt Modellierung von komplexen Werkstoffeigenschaften.
Das Programm ist an Studenten der Partnerhochschule gerichtet, die  im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet  bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist.  Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht  durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.
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Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden  zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden. Die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass die Teilnahme der ukrainischen Studenten am Leonhard-Euler-Programm eine hohe Motivation zum Studium sowie zum anschließenden Verbleib im akademischen Bereich des Heimatlandes auslöst.

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Im Rahmen des Projekts werden robuster Ansätze zur Berechnung der Energiefreisetzungsrate im Peel-Versuch hergeleitet. Für die Validierung der Ansätze werden FEM-Berechnungen mit einem Kohäsivzonenmodell durchgeführt. Die Ergebnisse sind mit experimentellen Daten aus den Peel-Versuchen zu vergleichen.

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Die seit 1966 bestehende Zusammenarbeit mit der Nationalen Technischen Universität "KhPI" (Kharkiv, Ukraine) soll mit diesem Projekt weitergeführt werden.  Fachgebiet dieses Projekts ist die Dynamik und Festigkeit von Maschinen mit dem Schwerpunkt Modellierung von komplexen Werkstoffeigenschaften.
Das Programm ist an Studenten der Partnerhochschule gerichtet, die  im letzten Jahr der Masterausbildung sind und bereits in ihrer Abschlussarbeit ein wissenschaftliches Thema zum o.g. Fachgebiet  bearbeiten sowie einen Betreuer am Partnerlehrstuhl haben. Bei der Auswahl von Kandidaten stehen das individuelle Projekt sowie die Motivation und persönliche Eignung im Mittelpunkt. Die Kandidaten sollen über Grundkenntnisse der deutschen Sprache verfügen, so dass die Präsentation eigener Forschungserbebnisse möglich ist.  Während der Sur-place-Förderung wird u.a. ergänzender Sprachunterricht  durch das Institut für Fremdsprachen der Partnerhochschule angeboten.
Während des Studienaufenthalts in Magdeburg werden Nachwuchswissenschaftler an aktuelle Fachliteratur herangeführt und lernen alternative Lösungsansätze (Mikromechanik, Mehrskalenmodellierung von Werkstoffen) kennen. Ferner werden  die Kandidaten ihre Forschungsergebnisse auf deutsch im Oberseminar des Instituts für Mechanik  präsentieren.
Gleichzeitig soll den Studierenden ein Einblick in das deutsche Universitätsleben gegeben werden. Da im Institut für Mechanik zahlreiche Master-Arbeiten betreut werden, haben die Kandidaten des Partnerlehrstuhls die Möglichkeit, die Besonderheiten des deutschen Masterstudiums direkt von den Studierenden  zu erfahren. Beispielsweise sind Wahlpflicht- und Wahlfächer sowie eine Projektarbeit in einer Studentengruppe nicht im Ausbildungsprogramm des Partnerlehrstuhls vorhanden. Die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass die Teilnahme der ukrainischen Studenten am Leonhard-Euler-Programm eine hohe Motivation zum Studium sowie zum anschließenden Verbleib im akademischen Bereich des Heimatlandes auslöst.

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Verbundvorhaben COORETEC-Turbo III; Teilvorhaben 4.3.1.Vorhabenziel: Verallgemeinerung der rechnergestützten Lebensdauerprognosemethoden auf mehrachsige Beanspruchungszustände zum Zweck der Bauteilanalysen des Dampfturbinenbaus

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Ziel des Vorhabens ist, die Auswahl, Weiterentwicklung sowie der Einsatz von Konstitutivmodellen für die Beschreibung der inelastischen Verformung sowie des Zeitstandverhaltens ausgewählter Hochtemperaturstähle im Bereich der Kriechbeanspruchung.

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Für zahlreiche Bauteile für Hochtemperaturanwendungen ist die Lebensdauerabschätzung im Kriechbereich die wichtigste Aufgabe bei der Vorbereitung von Einsatzentscheidungen. Ziel dieser Arbeit ist es, einen umfassenden Überblick über die theoretische Modellierung und die Analyse des Kriechens und der Langzeitfestigkeit von Bauteilen zu geben. Dabei stehen folgende Schwerpunkte im Mittelpunkt: Konstitutivgleichungen für das Kriechen von Ingenieurwerkstoffen unter mehrachsigen Beanspruchungen, strukturmechanische Modelle für Balken, Platten, Schalen und dreidimensionale Körper sowie numerische Verfahren für die Lösung nichtlinearer Anfangs-Randwertaufgaben der Kriechmechanik. Im Rahmen der konstitutiven Modellierung werden zahlreiche Erweiterungen der Mises-Odqvist-Kriechtheorie wie die Einbeziehung der Art des Spannungszustandes, der Anisotropie sowie der Verfestigungs- und Schädigungsvorgänge diskutiert. Für Sonderfälle der Materialsymmetrien werden geeignete Invarianten des Spannungstensors, Ansätze für Vergleichsspannungen und -dehnungen sowie Konstitutivgleichungen zum anisotropen Kriechen formuliert. Das Primärkriechen und transiente Kriechvorgänge können durch die Einführung von Verfestigungsvariablen beschrieben werden. Die Modelle der Zeit- und Deformations- sowie der kinematischen Verfestigung werden bezüglich der Vorhersagbarkeit des mehrachsigen Kriechens, die bisher auf die Beschreibung des Tertiärkriechens und der Langzeitfestigkeit angewandt wurden. Für einige Ingenieurwerkstoffe werden Kriechkurven, Konstitutivgleichungen, konstitutive Funktionen und Werkstoffkennwerte anhand der in der Literatur publizierten Daten zusammengefasst. Ferner wird ein neues Modell zur Beschreibung des anisotropen Kriechens in einem mehrlagigen Schweißgut vorgestellt.Die Grundgleichungen für das Kriechen in dreidimensionalen Körpern werden zum Zweck der Formulierung von Anfangs-Randwertproblemen, Variationsverfahren und Zeitschrittalgorithmen zusammengefasst. Zahlreiche Modelle der Strukturmechanik für Balken, Platten und Schalen werden bezüglich ihrer Anwendbarkeit auf Kriechprobleme diskutiert. Hier wird auf Effekte wie Querschubverzerrung, Randschichten und geometrische Nichtlineatitäten aufmerksam gemacht. Modelle mit Schädigungsvariablen werden mit Hilfe einer benutzerdefinierten subroutine in das Programmsystem ANSYS eingebunden. Für deren Verifikation werden Testaufgaben entwickelt und mit Hilfe spezieller numerischer Verfahren gelöst. Berechnungen der selben Aufgaben mit der Methode der finiten Elemente illustrieren die Anwendbarkeit der entwickelten subroutine für verschiedene Typen von finiten Elementen. Weiterhin zeigen sie den Einfluss der Netzdichte auf die Lösungsgenauigkeit. Abschließend wird die Langzeitfestigkeitsanalyse einer räumlichen Rohrleitung vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass das entwickelte Verfahren in der Lage ist, die wesentlichen Kriech- und Schädigungsvorgänge in Ingenieurkonstruktionen darzustellen.

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