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Polybenzoxazines-based composites are an excellent alternative in lightweight design due to their outstanding properties in terms of chemical stability, inherent flame resistance, as well as mechanical performance. The present work provides an investigation of different joining techniques for polybenzoxazine-based composites, namely adhesively - and hybrid bonded joining. The effects of fibre reinforcement (carbon or basalt), and substrate thickness (2 or 3 mm) on the lap-shear strength of joints are taken into consideration. Here, basalt (BFRP) and carbon fibre reinforced plastics (CFRP) were manufactured by vacuum infusion technique followed by a convection oven curing. Mechanical characterisation of substrates included tensile and interlaminar shear strength testing. Hybrid joints were fabricated by rivet insertion in cured joints bonded with a structural adhesive. Adhesive bonding showed to be a proper joining technique presenting a good adhesion with substrates, and adequate cohesive strength. Hybrid bonded joints had a fail-safe fracture and higher energy absorption prior to failure than their adhesively bonded counterparts. No effect of substrate thickness on lap-shear strength was observed. The dominating failure mechanism for the joints was the delamination of the topmost-layer due to peel stresses. CFRP joints exhibited higher lap-shear strength than BFRP joints, which was consistent with interlaminar shear strength results.

The influence of stress concentrations on the tensile static strength and fracture behaviour of notched bulk specimens was investigated by comparing the response of two epoxy-based structural adhesives (a rubber-toughened and a polyurethane-toughened). Numerical predictions of failure stress were carried out using a 3D-FEA model with a hydrostatic dependent elastoplastic material behaviour and the equivalent plastic strain for failure assessment. The ductile adhesive, which plastically deforms more under high stresses, provided experimental evidence of a notch strengthening effect. Conversely, the less ductile adhesive has shown a reduction in tensile strength compared to un-notched samples. For both adhesives fracture surface analysis showed the presence of stress whitening and voids close to the notch regions. These regions could be correlated to higher values of stress triaxiality using numerical simulation. The more ductile adhesive underwent widespread stress whitening prior to failure, whereas the response of the less ductile adhesive was more localised. Numerically based predictions showed excellent agreement with experimental results with average error of 5.1% for different notch types in both adhesives.

In this paper we present a stylized economy-energy-climate model and discuss the role of the atmosphere, fossil fuels, and a stock of accumulated knowledge about renewable energy technologies in collaboratively and competitively managed worlds. The model highlights that assumptions about the 'degree of competition' and about choices of lumping economic regions, and hence their heterogeneity, strongly affect model predictions about the rate of fossil fuel use and, consequently, the rate of climate change. In the model, decisionmakers (actors) make decisions about investment allocations into the goods producing economy and into carbon-based and non-carbon-based (renewable) energy supply, the remainder being for consumption. Actors are faced with the following dilemma situation. Economic growth requires energy and will therefore accelerate fossil fuel depletion and generate growth in carbon emissions, the latter leading to global warming and climate change induced damages. By developing non-carbon energy sources, which come initially at a higher cost than fossil fuels, growth of carbon emissions can be curtailed. Trying to optimize a consumption-related utility, actors base their decisions on the economically most rational investment portfolio for a finite time horizon. However, in their decisionmaking, they are constrained by the choices of other actors. We consider two prototypical situations: (i) a collaborative environment where all actors strive to maximize a world utility - the global optimum - and (ii) a situation where actors optimize the utility of their own country - a solution that corresponds to a Nash equilibrium. The difference between both outcomes can be used to classify the severity of the 'tragedy of the commons effect'. We present results about the dependence of the severity of this effect on several key parameters (i) the number of actors, (ii) the heterogeneity and severity of expected climate damages, (iii) assumptions about technology diffusion and (iv) fossil fuel depletion.

Es ist zu erkennen, dass im Schienenfahrzeugbau im Gegensatz zu anderen Industriebranchen eine gewisse Zurückhaltung beim Thema "strukturelles Kleben" vorherrscht. Diese Zurückhaltung ist bedingt durch verschiedene Faktoren, wie die geringere Performance der kalthärtenden gegenüber den heißhärtenden Klebstoffen der Automobil- und Flugzeugbauindustrie sowie der Sicherstellung einer einfachen und robusten Fertigung. Diese Themen sollten neben einer Vielzahl von anderen Aufgabenstellungen im BMBF-Vorhaben betrachtet werden. Weitere Aspekte liegen auf dem Gebiet des Einsatzes der Multimaterialbauweise im Schienenfahrzeugbau. Es soll überprüft werden, ob neue und effiziente Bauweisen unter anderem durch die Klebtechnik möglich sind. Mithilfe eines Screenings wurde ein Klebstoff für Vorversuche ausgewählt. Dieser wurde zur Untersuchung der Auswirkungen verschiedener Einflussfaktoren, wie die Temperaturbedingungen, der Oberflächenvorbehandlung, der Geometrie und der Belastungen auf die Festigkeit und das Bruchbild eines Klebverbundes verwendet. Als Ergebnis aus den Voruntersuchungen und den statischen sowie dynamischen Versuchen im Rahmen des Verbundvorhabens ULWAK konnte festgehalten werden, dass das strukturelle Kleben im Zusammenhang mit einer Multimaterialbauweise im Schienenfahrzeugbau grundsätzlich möglich ist. Für den Fertigungsprozess konnte festgestellt werden, dass ein Einklang zwischen dem Fertigungsprozess und der Prozesskette des Klebens gefunden werden kann, wenn unter anderem die Anforderungen an Sauberkeit und Umgebungsbedingungen eingehalten werden können. Zum Abschluss ist der Vollständigkeit halber zu erwähnen, dass die hier ermittelten Erkenntnisse nicht direkt auf andere Kombinationen von zum Beispiel Substratwerkstoff, Klebstoff und Oberflächenvorbehandlung sowie auf das Bauteil selbst übertragen werden können.

This paper discusses the co-evolution of social strategies and an efficiency trait in spatial evolutionary games. The continuous efficiency trait determines how well a player can convert gains from a prisoner's dilemma game into evolutionary fitness. It is assumed to come at a cost proportional to its magnitude and this cost is deducted from payoff. We demonstrate that cost ranges exist such that the regime in which cooperation can persist is strongly extended by the co-evolution of efficiencies and strategies. We find that cooperation typically associates with large efficiencies while defection tends to pair with lower efficiencies. The simulations highlight that social dilemma situations in structured populations can be resolved in a natural way: the nature of the dilemma itself leads to differential pressures for efficiency improvement in cooperator and defector populations. Cooperators benefit by larger improvements which allow them to survive even in the face of inferior performance in the social dilemma. Importantly, the mechanism is possible with and without the presence of noise in the evolutionary replication process.

Um Rotorblätter von Windenergieanlagen mit den Naben zu verbinden, sollen metallische Hülsen mit kalt härtenden Zwei-Komponenten-Klebstoffsystemen in den Glasfaserwerkstoff der Blätter eingeklebt werden. Von GFK-Metall-Klebverbindungen wurde für schwingende Beanspruchung die Lebensdauer auf Basis von berechneten lokalen Spannungen abgeschätzt. Das Konzept setzt kohäsives Versagen innerhalb der Klebschicht voraus. Für die Lebensdauerschätzung wurden Klebstoffsubstanzproben und einfach überlappte Zugscherproben mit unterschiedlichen Probenformen und Fügeteilen im Dauerschwingversuch bei konstanter Amplitude getestet. Die für die Zugscherproben abgeschätzten Lebensdauern stimmen im Rahmen der Streuung gut mit den experimentell bestimmten Lebensdauern überein. Ein Versuchsbauteil mit eingeklebten Stahlhülsen wurde mit sechsfach überhöhter Betriebslast bis 75 Mio. Schwingspiele geprüft, ohne dass die Probe einen Schaden aufgewiesen hat. Gemäß des Lastspektrums eines Anlagenherstellers entsprechen 75 Mio. Schwingspiele unter einfacher Betriebslast einer Betriebsdauer von etwa 32 Jahren. Für die rechnerische Lebensdauerschätzung wurde ein Versagenskriterium getunden, das für schwingende Beanspruchung auf unterschiedliche Probekörper, auch unter Klimaeinfluss, anwendbar ist. Die Lebensdauerschätzung liegt jeweils innerhalb der Vorhersagegrenze von 95%. Die Versuche zeigen, dass eingeklebte Stahlhülsen prinzipiell geeignet sind, um die Anbindung von Rotorblattern an die Nabe zu realisieren.

Using the example of a fishing fleet harvesting in different fishing zones with different carrying capacities and growth rates, we investigate strategies for the exploitation of distributed renewable resources by a crowd of agents without centralized coordination. In agent-based simulations we compare the performance of uncoordinated random harvesting, team playing, selfish individualistic and community-oriented (Collective Intelligence or COIN) behaviours operating with long and short time-horizon planning. Demonstrating the usefulness of COIN-based harvesting, more cooperative long-term planning strategies are found to relieve the pressure on the resource, reduce fluctuations and diminish the risk of overharvesting. Further, the outcome of an evolutionary dynamics where strategies in the agent population spread proportional to relative economic performance are strongly influenced by the harvesting pressure. In order of decreasing resource abundance we find that first an uncoordinated random, then a cooperative COIN-strategy and later the selfish strategy for an overharvested resource dominate the agent population. We also report that increasing harvesting pressure increasingly favours short-term and more individualistic strategies.