Technische Universität Dresden: Qucosa
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Structure-Driven Electronic Properties and Topology in Low-Dimensional Materials
No full textLow-dimensional materials exhibit characteristics that can substantially differ from their bulk counterparts. A detailed understanding of the intricate relationship between atomic structure and material properties is essential to fully harness their potential. In this dissertation, I explore such structure-property relationships in two exemplary low-dimensional systems. The first is bilayer MoS2, where the introduction of an interlayer twist with a tunable twist angle θ induces the formation of moiré patterns. The second are zigzag graphene nano-ribbons (ZGNRs), where edge defects are introduced at the zigzag edge, which act as structural perturbations of the π-system. This work elucidates how these structural features govern the properties of the respective system.
In the first part of the thesis, the effects of twistronics in bilayer MoS2 are shown. It is a semiconductor with a θ-dependent indirect band gap. Analysis of the local electronic properties reveals the formation of a moiré potential and charge carrier localization. These effects lead to the emergence of superlattice bands with honeycomb and kagome symmetry in the top valence bands. The superlattice features are robust at small θ with the bands becoming increasingly flat. Fitted model Hamiltonians enable extrapolation to θ→0° and θ→60°, predicting the emergence of super-heavy holes.
The second part of the thesis focuses on edge engineering in cove- and gulf-edged ZGNRs. Four structural parameters label these systems unambiguously. Calculations using a tight-binding Hubbard model reveal spin-polarized states with antiferromagnetic ordering. Increasing the length of continuous zigzag edge segments in the ribbon stabilizes these states. All systems are semiconducting with band gaps between 0.5 and 1.5 eV, changing systematically with the structural parameters. The Z2 topological invariant follows simple empirical rules based on the structural parameters. These rules guide the construction of heterojunctions exhibiting localized topological junction states, which remain stable under structural perturbations.
Overall, the results demonstrate how variations in the structural degrees of freedom enable a controlled modulation of electronic, magnetic, and topological features in low-dimensional materials. This work thus provides strategies for rational materials design that might guide future efforts toward device integration and quantum information technologies
Applied Time Series-Based Load Forecasting and Backcasting: A Comparative Study
No full textThis master's thesis investigates applied time series methods for short-term load forecasting and backcasting in electric power systems, using the GEFCom2012 load forecasting dataset. Motivated by the critical role of accurate load forecasting in maintaining grid stability, optimizing resource allocation, and supporting transportation infrastructure reliant on reliable electricity, the study addresses challenges in high-frequency load data under realistic constraints like limited training periods and data scarcity. The primary objective is to compare classical time series models—such as exponential smoothing, harmonic regression, piecewise linear regression, seasonal ARIMA (SARIMA), and SARIMA with exogenous variables (SARIMAX)—against naïve baseline and competition benchmark to identify efficient approaches that achieve at least 30% error reduction relative to competition benchmarks, while emphasizing model simplicity for practical deployment.:Chapter 1: Introduction
1.1 Background
1.2 Project’s Goal: Gefcom 2012 Competition
Chapter 2: Related Works
2.1 Electricity load forecasting: a systematic review
2.2 Few-Shot Load Forecasting Under Data Scarcity in Smart Grids: A Meta-Learning Approach
2.3 IISE PG&E Energy Analytics Challenge 2025: Hourly-Binned Regression Models Beat Transformers in Load Forecasting
2.4 Electric load forecasting with recency effect: A big data approach
Chapter 3: Fundamentals
3.1 Principal Component Analysis (PCA)
3.2 Root Mean Squared Error
3.3 Time Series Decomposition
3.4 Exponential Smoothing
3.5 Time Series Regression
3.6 ACFs and PACFs
3.7 Stationarity and Augmented Dickey-Fuller Test
3.8 Seasonal ARIMA (SARIMAX)
3.9 Auto ARIMA and Akaike Information Criterion (AIC)
Chapter 4: Methodology & Results
4.1 Gefcom 2012 Load Forecasting Dataset
4.2 Exploratory Data Analysis
4.3 Model Evaluation and Comparison
Chapter 5: Conclusion & Limitations
References
Appendi
Der Zusammenhang zwischen der olfaktorischen Funktion und atopischen Erkrankungen sowie der Lebensqualität im Kindes- und Jugendalter
No full textHintergrund: Atopische Erkrankungen wie die allergische Rhinitis und die atopische Dermatitis sind in der pädiatrischen Bevölkerung weit verbreitet und haben große Auswirkungen auf betroffene Kinder und Jugendliche. Insbesondere bei der allergischen Rhinitis konnten bereits negative Auswirkungen auf das olfaktorische System festgestellt werden, für die atopische Dermatitis fehlen dazu bislang Studien. Desweiteren kann eine eingeschränkte olfaktorische Funktion eine verminderte Lebensqualität zur Folge haben.
Fragestellung: Ziel dieser Studie war es, den Einfluss der allergischen Rhinitis und der atopischen Dermatitis im Kindes- und Jugendalter auf die olfaktorische Funktion zu untersuchen, mit gesunden Kindern und Jugendlichen zu vergleichen und den Einfluss der olfaktorischen Funktion auf die Lebensqualität zu beurteilen.
Material und Methoden: Insgesamt wurden die Daten von 149 Kindern und Jugendlichen im Alter von sechs bis 17 Jahren, die am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus in Dresden getestet wurden, in dieser Studie ausgewertet. Neben der Erfassung von allgemeinen anamnestischen Daten wurden sowohl in der Kontrollgruppe (n = 49) als auch in den beiden Erkrankungsgruppen (jeweils n = 50) ein Pricktest sowie eine olfaktorische Testung für die Geruchsschwelle („Sniffin‘ Sticks“) und Geruchsidentifikation („U-Sniff“) durchgeführt. Zudem wurde jeweils ein Fragebogen zur Bedeutung von Geruchsinformationen (Children’s Personal Significance of Olfaction, ChiPSO) und zur Lebensqualität (Inventar zur Erfassung der Lebensqualität bei Kindern und Jugendlichen, ILK) angewandt. Bei den beiden Erkrankungsgruppen wurden zusätzlich noch krankheitsspezifische Fragebögen und Scores ermittelt, wobei bei Vorliegen einer allergischen Rhinitis die ARIA-Kriterien und der T4SS (Total Four Symptom Score) erhoben wurden und bei einer atopischen Dermatitis der SCORAD (Scoring of Atopic Dermatitis) herangezogen wurde.
Ergebnisse: Mädchen erzielten bessere Ergebnisse in der Geruchsidentifikationstestung als Jungen und es zeigte sich eine positive Korrelation des Alters zu den Ergebnissen der Geruchsidentifikationstestung. Bezüglich anamnestischer Parameter konnte lediglich festgestellt werden, dass sich die olfaktorische Testung bei Angabe einer spezifischen Immuntherapie statistisch signifikant von den Ergebnissen ohne diese Therapie abhob. Infektionen mit SARS-CoV-2, Vorerkrankungen, eingenommene Medikationen, Voroperationen im HNO-Bereich, sowie die Sensibilisierungen im Pricktest ergaben dementsprechend keine statistisch signifikanten Korrelationen zu den beiden olfaktorischen Tests. Von den krankheitsspezifischen Scores und Schweregraden in den Erkrankungsgruppen zeigten lediglich die Ergebnisse des T4SS bei Kindern und Jugendlichen mit allergischer Rhinitis eine negative Korrelation zur Geruchsidentifikationstestung.
Kinder und Jugendliche mit einer allergischen Rhinitis oder einer atopischen Dermatitis schnitten in der Geruchsidentifikationstestung statistisch signifikant schlechter ab als Testpersonen der Kontrollgruppe, nicht jedoch in der Geruchsschwellentestung.
Kinder und Jugendliche mit atopischer Dermatitis erreichten statistisch signifikant weniger Punkte bei der Bedeutung der Geruchsinformation als die Kontrollgruppe. Gleiches zeigte sich bei beiden Erkrankungsgruppen für die Untergruppe Soziales. Bei der Bedeutung der Geruchsinformation korrelierte der Gesamtwert mit der Geruchsidentifikationstestung, die Untergruppe Soziales mit beiden olfaktorischen Tests und die Untergruppe Umwelt ebenfalls mit der Geruchsidentifikationstestung.
Die Lebensqualität zeigte sich unbeeinflusst von der olfaktorischen Funktion. Eine Korrelation ergab sich hingegen teilweise zwischen der Bedeutung von Geruchsinformationen und Ergebnissen des Fragebogens zur Lebensqualität.
Schlussfolgerung: Sowohl die allergische Rhinitis als auch die atopische Dermatitis schienen einen negativen Einfluss auf Teile der olfaktorischen Testung, insbesondere der Geruchsidentifikationstestung zu haben. Ein Zusammenhang zwischen der olfaktorischen Funktion und der Lebensqualität zeigte sich nicht. Um insbesondere die olfaktorische Funktion bei der atopischen Dermatitis besser zu verstehen, sollten weitere Studien in diesem Gebiet durchgeführt werden.Background: Allergic rhinitis and atopic dermatitis are common diseases in the pediatric population and play a huge role in the life of children and adolescents. For allergic rhinitis, there are studies which show a negative influence of the disease on the olfactory function, but comparable studies have not yet been performed for atopic dermatitis. Furthermore, a deficient olfactory function can lead to an impaired quality of life.
Aim: The aim of this study was to examine the influence of allergic rhinitis and atopic dermatitis on the olfactory function of children and adolescents and in comparison to a healthy control group. Additionally, the influence of the olfactory function on the quality of life was analyzed.
Material and methods: 149 children and adolescents aged 6 to 17 years were included in the analysis and therefore assessed at Carl Gustav Carus University Hospital in Dresden. Besides common anamnestic data, both for the control group (n = 49) and the two disease groups (n = 50 each), a skin prick test and two olfactory assessments for olfactory threshold (“Sniffin’ Sticks”) and odor identification (“U-Sniff”) were applied, as well as questionnaires about the significance of olfaction (Children’s Personal Significance of Olfaction, ChiPSO) and the quality of life (Inventar zur Erfassung der Lebensqualität bei Kindern und Jugendlichen, ILK). Additionally, in both disease groups disease severity was measured with suitable scoring systems. Therefore, the ARIA-Classification and Total Four Symptom Score (T4SS) were used for allergic rhinitis, Scoring of Atopic Dermatitis (SCORAD) for atopic dermatitis.
Results: Girls scored lower in odor identification and there was a positive correlation between age and results of odor identification. Regarding anamnestic data, only specific immunotherapy resulted in better olfactory scores, olfactory threshold and odor identification both. Infections with SARS-CoV-2, previous illnesses, medications taken, previous ENT surgeries, and sensitizations in the skin prick test did not show any statistically significant correlations with the two olfactory tests. Compared to healthy children and adolescents, those with allergic rhinitis and atopic dermatitis scored lower in odor identification, but not in olfactory threshold. Only for the T4SS, a negative correlation to odor identification scores could be detected, and other disease severity scores did not show correlation towards olfactory function.
Children and adolescents with atopic dermatitis scored lower results regarding personal significance of olfaction as the control group. Same results showed up for both disease groups in the social subscale of the ChiPSO questionnaire. For personal significance of olfaction there was a correlation between the overall score and odor identification, between the social subscale and both olfactory assessments as well between the environmental subscale and odor identification.
Olfactory function did not correlate with the quality of life. However, parts of the ChiPSO questionnaire showed a correlation with the results of the ILK questionnaire.
Conclusion: Allergic rhinitis and atopic dermatitis both seem to have a negative influence on olfactory function, especially on odor identification. No correlation was found between olfactory function and the quality of life. Further studies should follow up these findings about atopic dermatitis and the olfactory function in children and adolescents with this disease
On-Water Surface Synthesis of Vinylene-Linked Cationic Two-Dimensional Polymer Films as the Anion-Selective Electrode Coating
No full textVinylene-linked two-dimensional polymers (V-2DPs) and their layer-stacked covalent organic frameworks (V-2D COFs) featuring high in-plane π-conjugation and robust frameworks have emerged as promising candidates for energy-related applications. However, current synthetic approaches are restricted to producing V-2D COF powders that lack processability, impeding their integration into devices, particularly within membrane technologies reliant upon thin films. Herein, we report the novel on-water surface synthesis of vinylene-linked cationic 2DPs films (V-C2DP-1 and V-C2DP-2) via Knoevenagel polycondensation, which serve as the anion-selective electrode coating for highly-reversible and durable zinc-based dual-ion batteries (ZDIBs). Model reactions and theoretical modeling revealed the enhanced reactivity and reversibility of the Knoevenagel reaction on the water surface. On this basis, we demonstrated the on-water surface 2D polycondensation towards V-C2DPs films that show large lateral size, tunable thickness, and high chemical stability. Representatively, V-C2DP-1 presents as a fully crystalline and face-on oriented film with in-plane lattice parameters of a=b≈43.3 Å. Profiting from its well-defined cationic sites, oriented 1D channels, and stable frameworks, V-C2DP-1 film possesses superior bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion (TFSI−)-transport selectivity (transference, t_=0.85) for graphite cathode in high-voltage ZDIBs, thus triggering additional TFSI−-intercalation stage and promoting its specific capacity (from ~83 to 124 mAh g−1) and cycling life (>1000 cycles, 95 % capacity retention)
Mechanical cell interactions in bioengineered 3D microenvironments
No full textCells are surrounded by a microenvironment that sends constant biochemical and mechanical cues. In a tumor, this microenvironment is altered and the signals to the resident cancer cells are corrupted. Since cells are sensitive to such biochemical and mechanical cues, this affects their biophysical properties. The biophysical properties of cells are important in influencing their behavior and are tightly regulated. Additionally, during cancer progression as cells proliferate and eventually invade, their biophysical properties dynamically adapt. Thus, both the microenvironment and cancer progression influence the biophysical properties of cells. Previous studies exploring this question have mainly employed artificial 2D cell culture systems and only a few have used physiologically relevant 3D models. This thesis aimed to bridge that knowledge gap by using mechanically tunable 3D PEG-heparin hydrogels with defined biochemical properties. This system allowed for the methodical study of the impact of microenvironment stiffness and degradability on cells. By employing Brillouin microscopy, a non-contact method for mechanical characterization, the BFS (Brillouin frequency shift) was measured as a proxy for the longitudinal modulus of the cells. It was observed that single cells had a higher BFS in stiffer gels. Microenvironment stiffness also led to lower cell volume and an increased percentage of cells in the G1 phase of the cell cycle. Once the single cells started to proliferate and form spheroids, changes in cells’ biophysical properties were observed. With the formation of spheroids, cells had a higher BFS and became smaller. These adaptations were due to water efflux and changes in cell cycle distribution. This effect of multicellularity was also studied in the context of invasion from spheroids in 3D. As expected, single invading cells out of the spheroid had lower BFS and became larger. Since tumors are multicellular, it was relevant to study the effect of microenvironment mechanics on spheroids and not just single cells. So, tumor spheroids were formed in gels of varying stiffness and degradability. Spheroids in stiffer gels had (i) a higher BFS, (ii) were smaller in size with increased number density and (iii) inhibited invasion. The compressive stress of the microenvironment correlated with the BFS of the spheroids. This thesis highlighted the effect of microenvironment stiffness and degradability on the biophysical properties and behavior of single cells and spheroids. It also emphasized the effect of cell-cell interactions on biophysical properties during proliferation and invasion. Thus, starting from proliferation in a tumor microenvironment, to invasion, until a few ‘single’ cells metastasize to a new microenvironment, cells are constantly adapting their biophysical properties
Towards Multiscale Modeling of Morphogenesis
No full textDas Zusammenspiel von Gestalt, Form und Funktion in zellulären Systemen fasziniert WissenschaftlerInnen seit Jahrzehnten, da dessen Verständnis ein wichtiger Schritt zur Modellierung von Morphogenese oder von Gewebeverformungen im Allgemeinen ist. Wir tragen zu dieser Diskussion aus zwei Blickwinkeln bei. Einerseits ist es zur Modellierung von Gewebeverformungen notwendig, zelluläre Systeme auf gekrümmten und auf sich bewegenden Oberflächen zu modellieren. Wir erweitern daher ein etabliertes Modell, das Multiphasefieldmodell, zunächst auf stationäre Oberflächen jenseits der Kugel, genauer Zylinder und Tori, und dann auf sich bewegende Oberflächen. Der Fokus liegt in dieser Arbeit auf dem Multiphasenmodell, da es eine hohe Auflösung der Zellform bietet. Zusätzlich fügen wir dem Modell auf stationären Oberflächen einen Beitrag der extrinsischen Krümmung hinzu, um die Substratkrümmung zu berücksichtigen. Wir zeigen, dass extrinsische Krümmungseffekte die Ausrichtung der Zellelongation mit den Hauptkrümmungsrichtungen erklären können. Zusammen mit spezifischen Zellantriebsmechanismen und Zell-Zell-Wechselwirkungen wird dieser Effekt verstärkt und kann die beobachtete großflächige und anhaltende Rotation auf zylindrischen Oberflächen erklären. Für sich bewegende Oberflächen führen wir ein Zwei-Skalen-Modell ein, das ein Multiphasefieldmodell auf Zellebene und eine Bewegung auf Basis der Helfrich-Energie mit zellabhängiger Biegesteifigkeit auf Gewebeebene verwendet. Damit koppelt unser Modell das individuelle Zellverhalten mit der Mechanik auf Gewebeebene. Andererseits beschäftigen wir uns mit stabilen Methoden zur Formcharakterisierung. Wir stellen fest, dass (irreduzible) Minkowski-Tensoren ein robustes Werkzeug zur Quantifizierung der p-atischen Ordnung von Zellformen sind. Wir untersuchen diese Ordnungen zunächst in der euklidischen Ebene unter Verwendung von Daten aus dem Multiphasefieldmodell, dem Active Vertex Modell und aus Experimenten. Wir diskutieren weiterhin die Abhängigkeit der p-atischen Ordnungen von wichtigen Modellparametern, genauer von der Verformbarkeit und der Stärke der Aktivität, und zeigen, dass verschiedene p-atische Ordnungen unabhängig voneinander betrachtet werden sollten. Danach verallgemeinern wir die (irreduziblen) Minkowski-Tensoren auf gekrümmte Oberflächen und schaffen damit ein nützliches Werkzeug zur Charakterisierung der Zellformen aus unserem Multiphasefieldmodell auf gekrümmten und sich bewegenden Oberflächen.The interplay between shape, form, and function in cellular systems has fascinated scientists for decades, as understanding this is an important step to model morphogenesis or tissue deformations in general. We contribute to this discussion from two directions. On the one hand, to model tissue deformations it is necessary to model cellular systems on curved and even evolving surfaces. We therefore extend a well-established model, the multiphase field model, first to stationary surfaces beyond the sphere, namely cylinders and tori, and then to evolving surfaces. We focus on this model because it offers a high resolution of the cell shapes. Additionally, we add an extrinsic curvature contribution to the model on stationary surfaces to take the substrate curvature into account. We demonstrate that extrinsic curvature effects can explain the alignment of cell elongation with the principal directions of curvature. Together with specific self-propulsion mechanisms and cell-cell interactions, this effect gets enhanced and can explain observed large-scale, persistent, and circumferential rotation on cylindrical surfaces. On evolving surfaces, we introduce a two-scale model, which uses a multiphase field model on the cell scale and a movement based on a Helfrich energy with cell-dependent bending rigidity on the tissue scale. With this, our model couples the behavior of individual cells with the mechanics at tissue level. On the other hand, we are concerned with reliable shape characterization methods. We find that (irreducible) Minkowski tensors are a robust tool to quantify the p-atic order of cell shapes. We first investigate them in the Euclidean plane, using data from the multiphase field model, the active vertex model, and from experiments. We also discuss the dependency of p-atic orders on key model parameters, namely deformability and activity, and show that different p-atic orders should be studied independently. After that, we generalize the (irreducible) Minkowski tensor to curved surfaces, creating a useful tool to evaluate the cell shape from our multiphase field simulations on curved and evolving surfaces
Unlocking Four-electron Conversion in Tellurium Cathodes for Advanced Magnesium-based Dual-ion Batteries
No full textMagnesium (Mg) batteries hold promise as a large-scale energy storage solution, but their progress has been hindered by the lack of high-performance cathodes. Here, we address this challenge by unlocking the reversible four-electron Te0/Te4+ conversion in elemental Te, enabling the demonstration of superior Mg//Te dual-ion batteries. Specifically, the classic magnesium aluminum chloride complex (MACC) electrolyte is tailored by introducing Mg bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Mg(TFSI)2), which initiates the Te0/Te4+ conversion with two distinct charge-storage steps. Te cathode undergoes Te/TeCl4 conversion involving Cl− as charge carriers, during which a tellurium subchloride phase is presented as an intermediate. Significantly, the Te cathode achieves a high specific capacity of 543 mAh gTe−1 and an outstanding energy density of 850 Wh kgTe−1, outperforming most of the previously reported cathodes. Our electrolyte analysis indicates that the addition of Mg(TFSI)2 reduces the overall ion-molecule interaction and mitigates the strength of ion-solvent aggregation within the MACC electrolyte, which implies the facilized Cl− dissociation from the electrolyte. Besides, Mg(TFSI)2 is verified as an essential buffer to mitigate the corrosion and passivation of Mg anodes caused by the consumption of the electrolyte MgCl2 in Mg//Te dual-ion cells. These findings provide crucial insights into the development of advanced Mg-based dual-ion batteries
Hydrate-melt electrolyte design for aqueous aluminium-bromine batteries with enhanced energy-power merits
No full textAluminium-based aqueous batteries hold promises for next-generation sustainable and large-scale energy storage due to the favorable metrics of Al and water-based electrolytes. However, the performance of current aluminium-based aqueous batteries falls significantly below theoretical expectations, with a critical bottleneck of realizing cathodes with high areal capacities. Herein, we present a hydrate-melt electrolyte design utilizing cost-effective AlCl3 and organic halide salts, which enables the demonstration of aqueous Al-Br batteries with enhanced energy-power characteristics. The optimal electrolyte features suppressed water activity and loosely bound halogen anions, attributed to its unique electrolyte structure, where the majority of water molecules engage in robust ion solvation (>98% as suggested by simulations) and halogen anions reside in the outer solvation sheath of cations. These distinctive features ensure good compatibility of the electrolyte with the reversible Br−/Br0/Br+ conversion, enabling cathodes with a high areal capacity of 5 mAh cm−2. Besides, the electrolyte allows for Zn-Al alloying/de-alloying with minimal polarization (around 100 mV at 5 mA cm−2) and a smooth alloy surface. The assembled Al-Br cell delivers an energy density (267 Wh L−1, based on the volume of anode, cathode and separator) comparable to commercial Li-ion batteries and a substantial power density (1069 W L−1) approaching electrochemical capacitors
Zur Auslegung von Leichtbaustrukturen mit veränderlicher Zwangsschichtdämpfung
No full textKonsequenter Leichtbau führt aufgrund der primär steifigkeits-/festigkeitsorientierten Auslegung – insbesondere der häufig dünnwandigen Bauteile – in vielen Fällen zu einer Schwingungsanfälligkeit, was Sekundäreffekte wie Lärmbelästigung, Leistungsminderung oder Bauteilversagen nach sich zieht. Um Umwelt- und Gesundheitsprobleme sowie funktionsbeeinträchtigende oder schadensrelevante Bauteilschwingungen zu vermeiden, werden oft passive oder aktive Maßnahmen zur Schwingungsberuhigung umgesetzt, die nicht leichtbaugerecht sind.
In der vorliegenden Arbeit wird mit dem Compressible Constrained Layer Damping (CCLD) eine neue, semi-aktive Dämpfungsmaßnahme vorgeschlagen, welche die attraktiven Eigenschaften der passiven Zwangsschichtdämpfung – wie die geringe Zusatzmasse und die hohe Ausfallsicherheit – mit denen der aktiven Regelung vereint. Neben dem Konzept wird eine durchgängige Beschreibung des CCLD von der Materialauswahl und -charakterisierung über die numerische Abbildung des Systems bis hin zur praktischen Demonstration präsentiert. Das Proof-of-Concept an einer generischen Leichtbaustruktur belegt eindrucksvoll, dass CCLD eine einfache und effiziente Maßnahme ist, um die Schwingungsamplituden einer Leichtbaustruktur bei variablen Anregungsfrequenzen zu reduzieren. Zusammen mit den anhand von Parameterstudien erarbeiteten Gestaltungshinweisen bietet die Arbeit eine praxisnahe Grundlage zur Entwicklung neuartiger Leichtbaustrukturen mit veränderlicher Zwangsschichtdämpfung.:1 Einleitung
1.1 Motivation und Zielsetzung
1.2 Methoden und Vorgehensweise
1.3 Literaturübersicht
1.3.1 Dämpfungskonzepte für Leichtbaustrukturen
1.3.2 Constrained Layer Damping (CLD)
1.3.3 Kompressible Dämpfungsmaterialien
2 Compressible Constrained Layer Damping (CCLD)
2.1 Funktionsprinzip des CCLD
2.2 Anwendungsbeispiel
3 Charakterisierung von Dämpfungsmaterialien mit kompressionsabhängigem Deformationsverhalten
3.1 Materialien
3.1.1 Materialauswahl
3.1.2 Probekörperfertigung
3.2 Methoden
3.2.1 Grundcharakterisierung .
3.2.2 Quasi-statische Kompression
3.2.3 Dynamische Scherdeformation
3.3 Ergebnisse und Diskussion
3.3.1 Offenzellige Schaumstoffe
3.3.2 Vliesstoffe
3.3.3 Diskussion der untersuchten Dämpfungsmaterialien
4 Simulation des strukturdynamischen Verhaltens einer CCLD-Struktur
4.1 Modellaufbau
4.2 Simulation des Aktuationsverhaltens (Adaption)
4.2.1 Auswahl eines geeigneten Materialmodells
4.2.2 Bestimmung der Modellparameter
4.3 Simulation der CCLD-Struktur bei harmonischer Anregung
4.3.1 Zeit-Temperatur-Äquivalenz zur Erweiterung des Frequenzbereichs
4.3.2 Bestimmung der Masterkurven
4.4 Kennzahlen zur Bewertung des strukturdynamischen Verhaltens
4.4.1 Mobilität
4.4.2 Dissipierte Leistung
4.4.3 Modaler Verlustfaktor
5 Experimentelles Proof-of-Concept und Validierung des numerischen Modells
5.1 Validierung des Aktuationsverhaltens
5.2 Experimentelles Proof-of-Concept
5.2.1 Konfiguration der einfach gekrümmten CCLD-Teststruktur
5.2.2 Versuchsaufbau und -durchführung
5.2.3 Diskussion der Messergebnisse
5.3 Validierung des numerischen Modells
5.3.1 Grundstruktur ohne CCLD-Patch
5.3.2 Grundstruktur mit CCLD-Patch
5.4 Zusammenfassung der experimentellen Validierung
6 Parameterstudie zur Erarbeitung von Gestaltungshinweisen
6.1 Aufbau und Durchführung der Parameterstudie
6.2 Ergebnisse und Diskussion
6.2.1 Variation der Patchposition und -form
6.2.2 Variation der Deckschichtdicke
6.2.3 Variation der Ausgangsdicke des Dämpfungsmaterials
6.2.4 Vergleichende Studie
6.3 Gestaltungshinweise für die Auslegung von CCLD
7 Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichnis
Anhan
Fundamentals of scan data processing
No full textThis guide presents the foundational materials upon which the consecutive virtual product development stages depend. It introduces the principles of digital body capture, in which human geometry and posture states are recorded through 3D and four-dimensional (4D) scanning, and focuses on the fundamentals of the standard 3D formats generated by scanning and used to transfer information about complex 3D geometries between software platforms. The guide contains step by step introduction to the basic analysis functions of the open source processing tools ParaView and MeshLab which provides option for automation of the processes by Python scripting.Dieser Leitfaden stellt die grundlegenden Materialien vor, auf denen die aufeinanderfolgenden Phasen der virtuellen Produktentwicklung basieren. Er führt in die Prinzipien der digitalen Körpererfassung ein, bei der die Geometrie und Körperhaltung des Menschen durch 3D- und vierdimensionale (4D) Scans erfasst werden, und konzentriert sich auf die Grundlagen der Standard-3D-Formate, die durch Scannen erzeugt werden und zur Übertragung von Informationen über komplexe 3D-Geometrien zwischen Softwareplattformen verwendet werden. Der Leitfaden enthält eine schrittweise Einführung in die grundlegenden Analysefunktionen der Open-Source-Verarbeitungswerkzeuge ParaView und MeshLab, die Optionen für die Automatisierung der Prozesse durch Python-Skripte bieten