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A top-down consideration for the costs of a fuel cell system for medium duty truck applications: Gaps and potential opportunities
Get PDFA top-down approach is presented to achieve cost reduction and optimization of the fuel cell system for a medium duty truck. Key inputs are customer usage and drive cycles leading to optimization of power and torque needs, followed by a three-way optimization between fuel cell system, hydrogen storage and battery size. This is supported by technological developments to reduce component costsEin Top-Down-Ansatz zur Reduzierung der Kosten des Brennstoffzellensystems eines Lastkraftwagens wird vorgestellt. Haupteingangsdaten, wie Kundenfahrzyklen und Verbrauch werden benutzt erforderliche Leistung und Drehmoment zu ermitteln und optimieren. Ein Optimierungsverfahren zwischen dem BZ System, dem Wasserstoffspeicher und der Batterie folgt um einen optimierten E-Antriebsstrang für das Fahrzeug darzustellen. Der Prozess wird von technologischen Fortschritten untermauert, um weitere Kostenreduzierung auf Komponentenebene zu erreichen
Voltage loss analysis of PEM fuel cells
No full textThe assessment of performance for PEM Fuel Cells (PEMFC) at the stack, Single Repeating Unit (SRU), and Membrane Electrode Assembly (MEA) level is dominated by the evaluation of polarization curves. However, polarization curves do not provide adequate detail as to the origin of the inefficiencies of the fuel cell performance and information on these sources of origin are critical to understand and address topics such as material selection, optimal operating conditions, and overall robust and reliable cell and stack design characteristics. To the purpose of understanding the origin of the inefficiencies underlying the fuel cell polarization curve a series of additional experimental and analysis techniques must be applied and from the resultant data the origin of the inefficiencies can then be assigned to kinetic, ohmic, and mass transport loss categorizations. Further, through a combination of the diagnostic methods further resolution can be implied down to the contribution of the individual components to the relative voltage loss categories. In this topic, a methodology will be presented and discussed that achieves and demonstrates this process
Interactivity as Dynamic Demand: A Conceptual, Methodological, and Empirical Foundation for an Innovative Approach to Study Video Games
No full textVideo games are anything but a marginalized subject among communication scholars and media psychologists for quite some time now. Nevertheless, a certain
lack of empirically valid theoretical conceptualizations that truly respect the unique nature of the medium is still an important issue, even concerning basic concepts
such as interactivity. Drawing from a recently introduced multidimensional conceptualization of video game interactivity as continuously required player effort
to meet game demands and to exercise in-situ authorial control over the game experience, this dissertation consists of four manuscripts (covering seven individual
studies) that aim for empirical evidence for a rather general but extremely vital question: How do players process video games? In my understanding of the field,
this question exemplifies a substantial shift in how researchers examine games to explain not only the medium’s worldwide appeal but also the psychological
consequences that may result from playing it. Just as psychophysiological and neurophysiological perspectives have gained significant momentum within game
scholarship these days, an experiential approach that focuses on the (dynamic) interplay between demand and effort promises to serve as a valuable theoretical
basis to develop an advanced understanding of video gaming beyond what we as game scholars currently know. My work is inspired by this vision and the four
manuscripts that are included in this thesis contribute little pieces to it by examining interpersonal competition (manuscript 1) and game streaming (manuscript 3) as well
as by developing and validating a German scale to assess different game demands (manuscript 2) and a methodology to explore demand dynamics (manuscript 4). In
doing so, it intends to provide conceptual and empirical groundwork necessary not only to ask bigger questions about video games but also to answer them
Online Resource Allocation in Dynamic Optical Networks
Get PDFKonventionelle, optische Transportnetze haben die Bereitstellung von High-Speed-Konnektivität in Form von langfristig installierten Verbindungen konstanter Bitrate ermöglicht. Die Einrichtungszeiten solcher Verbindungen liegen in der Größenordnung von Wochen, da in den meisten Fällen manuelle Eingriffe erforderlich sind. Nach der Installation bleiben die Verbindungen für Monate oder Jahre aktiv. Das Aufkommen von Grid Computing und Cloud-basierten Diensten bringt neue Anforderungen mit sich, die von heutigen optischen Transportnetzen nicht mehr erfüllt werden können. Dies begründet die Notwendigkeit einer Umstellung auf dynamische, optische Netze, welche die kurzfristige Bereitstellung von Bandbreite auf Nachfrage (Bandwidth on Demand - BoD) ermöglichen. Diese Netze müssen Verbindungen mit unterschiedlichen Bitratenanforderungen, mit zufälligen Ankunfts- und Haltezeiten und stringenten Einrichtungszeiten realisieren können. Grid Computing und Cloud-basierte Dienste führen in manchen Fällen zu Verbindungsanforderungen mit Haltezeiten im Bereich von Sekunden, wobei die Einrichtungszeiten im Extremfall in der Größenordnung von Millisekunden liegen können.
Bei optischen Netzen für BoD muss der Verbindungsaufbau und -abbau, sowie das Netzmanagement ohne manuelle Eingriffe vonstattengehen. Die dafür notwendigen Technologien sind Flex-Grid-Wellenlängenmultiplexing, rekonfigurierbare optische Add / Drop-Multiplexer (ROADMs) und bandbreitenvariable, abstimmbare Transponder. Weiterhin sind Online-Ressourcenzuweisungsmechanismen erforderlich, um für jede eintreffende Verbindungsanforderung abhängig vom aktuellen Netzzustand entscheiden zu können, ob diese akzeptiert werden kann und welche Netzressourcen hierfür reserviert werden. Dies bedeutet, dass die Ressourcenzuteilung als Online-Optimierungsproblem behandelt werden muss. Die Entscheidungen sollen so getroffen werden, dass auf lange Sicht ein vorgegebenes Optimierungsziel erreicht wird. Die Ressourcenzuweisung bei dynamischen optischen Netzen lässt sich in die Teilfunktionen Routing- und Spektrumszuteilung (RSA), Verbindungsannahmekontrolle (CAC) und Dienstgütesteuerung (GoS Control) untergliedern.
In dieser Dissertation wird das Problem der Online-Ressourcenzuteilung in dynamischen optischen Netzen behandelt. Es wird die Theorie der Markov-Entscheidungsprozesse (MDP) angewendet, um die Ressourcenzuweisung als Online-Optimierungsproblem zu formulieren. Die MDP-basierte Formulierung hat zwei Vorteile. Zum einen lassen sich verschiedene Optimierungszielfunktionen realisieren (z.B. die Minimierung der Blockierungswahrscheinlichkeiten oder die Maximierung der wirtschaftlichen Erlöse). Zum anderen lässt sich die Dienstgüte von Gruppen von Verbindungen mit spezifischen Verkehrsparametern gezielt beeinflussen (und damit eine gewisse GoS-Steuerung realisieren). Um das Optimierungsproblem zu lösen, wird in der Dissertation ein schnelles, adaptives und zustandsabhängiges Verfahren vorgestellt, dass im realen Netzbetrieb rekursiv ausgeführt wird und die Teilfunktionen RSA und CAC umfasst. Damit ist das Netz in der Lage, für jede eintreffende Verbindungsanforderung eine optimale Ressourcenzuweisung zu bestimmen. Weiterhin wird in der Dissertation die Implementierung des Verfahrens unter Verwendung eines 3-Way-Handshake-Protokolls für den Verbindungsaufbau betrachtet und ein analytisches Modell vorgestellt, um die Verbindungsaufbauzeit abzuschätzen. Die Arbeit wird abgerundet durch eine Bewertung der Investitionskosten (CAPEX) von dynamischen optischen Netzen. Es werden die wichtigsten Kostenfaktoren und die Beziehung zwischen den Kosten und der Performanz des Netzes analysiert. Die Leistungsfähigkeit aller in der Arbeit vorgeschlagenen Verfahren sowie die Genauigkeit des analytischen Modells zur Bestimmung der Verbindungsaufbauzeit wird durch umfangreiche Simulationen nachgewiesen.Conventional optical transport networks have leveraged the provisioning of high-speed connectivity in the form of long-term installed, constant bit-rate connections. The setup times of such connections are in the order of weeks, given that in most cases manual installation is required. Once installed, connections remain active for months or years. The advent of grid computing and cloud-based services brings new connectivity requirements which cannot be met by the present-day optical transport network. This has raised awareness on the need for a changeover to dynamic optical networks that enable the provisioning of bandwidth on demand (BoD) in the optical domain. These networks will have to serve connections with different bit-rate requirements, with random interarrival times and durations, and with stringent setup latencies. Ongoing research has shown that grid computing and cloud-based services may in some cases request connections with holding times ranging from seconds to hours, and with setup latencies that must be in the order of milliseconds.
To provide BoD, dynamic optical networks must perform connection setup, maintenance and teardown without manual labour. For that, software-configurable networks are needed that are deployed with enough capacity to automatically establish connections. Recently, network architectures have been proposed for
that purpose that embrace flex-grid wavelength division multiplexing, reconfigurable optical add/drop multiplexers, and bandwidth variable and tunable transponders as the main technology drivers. To exploit the benefits of these technologies, online resource allocation methods are necessary to ensure that during network operation the installed capacity is efficiently assigned to connections. As connections may arrive and depart randomly, the traffic matrix is unknown, and hence, each connection request submitted to the network has to be processed independently. This implies that resource allocation must be tackled as an online optimization problem which for each connection request, depending on the network state, decides whether the request is admitted or rejected. If admitted, a further decision is made on which resources are assigned to the connection. The decisions are so calculated that, in the long-run, a desired performance objective is optimized. To achieve its goal, resource allocation implements control functions for routing and spectrum allocation (RSA), connection admission control (CAC), and grade of service (GoS) control.
In this dissertation we tackle the problem of online resource allocation in dynamic optical networks. For that, the theory of Markov decision processes (MDP) is applied to formulate resource allocation as an online optimization problem. An MDP-based formulation has two relevant advantages. First, the problem
can be solved to optimize an arbitrarily defined performance objective (e.g. minimization of blocking probability or maximization of economic revenue). Secondly, it can provide GoS control for groups of connections with different statistical properties. To solve the optimization problem, a fast, adaptive and
state-dependent online algorithm is proposed to calculate a resource allocation policy. The calculation is performed recursively during network operation, and uses algorithms for RSA and CAC. The resulting policy is a course of action that instructs the network how to process each connection request. Furthermore,
an implementation of the method is proposed that uses a 3-way handshake protocol for connection setup, and an analytical performance evaluation model is derived to estimate the connection setup latency. Our study is complemented by an evaluation of the capital expenditures of dynamic optical networks. The
main cost drivers are identified.
The performance of the methods proposed in this thesis, including the accuracy of the analytical evaluation of the connection setup latency, were evaluated by simulations. The contributions from the thesis provide a novel approach that meets the requirements envisioned for resource allocation in dynamic optical networks
Corrosion Stability of Metallic Materials in Dentistry as Studied with Electrochemical Impedance Measurements
Get PDFThe corrosion susceptibility of selected metallic materials frequently employed in prosthetic dentistry has been examined with electrochemical methods. Results have been compared with data derived from breakthrough potential measurements performed with these materials before. Mostly agreement and/or close correlation were found, discrepancies are discussed and tentatively assigned to the different experimental conditions
Entwicklung einer RAD-Plattform im Kontext verteilter Systeme
Get PDFHäufig wird für kommerzielle oder wissenschaftliche Zwecke Individualsoftware benötigt. Obwohl Anwendungen häufig denselben Mustern folgen, müssen oft auch triviale Bestandteile immer wieder neu entwickelt werden, zudem erfordert die Entwicklung allgemein entsprechende Fachkenntnisse. Daher besteht die Idee Plattformen zu entwickeln, die keine oder wenig Programmierung erfordern und somit die einfache und schnelle Entwicklung von Anwendungen unterstützen, um Zeit und Kosten zu sparen. Das W3C hat für verteilte Dienste Standards für die Beschreibung von Diensten, Prozessen und auch die Präsentation etabliert. Es ist Ziel dieser Arbeit diese Standards zu kombinieren und ein kompatibles, jedoch vereinfachtes Beschreibungsformat zu entwickeln, einschließlich einem Werkzeugkasten für die Codegenerierung und Bereitstellung einer Laufzeitumgebung. Durch Modularisierung soll die Plattform einfach erweiterbar bleiben
11. SAXON SIMULATION MEETING : Präsentationen und Vorträge des 11. Anwendertreffens am 26. März 2019 an der Technischen Universität Chemnitz
No full textVon der Professur Montage- und Handhabungstechnik der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz wird seit 2009 das jährliche Simulationsanwendertreffen SAXSIM organisiert. Ausgewählte Beiträge werden in Form eines Tagungsbandes veröffentlicht. Das 11. Anwendertreffen SAXSIM fand am 26.03.2019 an der TU Chemnitz statt.The Chair of Assembly and Handling Technology, which belongs to the Faculty of Mechanical Engineering, has organized the annual simulation user meeting SAXSIM since 2009. Select contributions will be published in conference proceedings. The 11th SAXSIM user meeting took place at Technische Universität Chemnitz on March 26, 2019
Mechanisches Maschinenverhalten in der Punktschweißsimulation
Get PDFWiderstandspunktschweißen ist das dominante Fügeverfahren in der Karosserieherstellung. Der
steigende Wunsch nach mehr Sicherheit und gleichzeitig nach einem möglichst leichten Fahrzeug,
führt zur Verwendung hochfester Stähle. Mit der Festigkeit steigen die Anforderungen an die
Prozesssteuerung und die Punktschweißzangen.
Die Simulation des Punktschweißprozesses wird verwendet, um einen materialgerechten
Schweißprozess zu entwickeln, sowie Zeit und Material für entsprechende Versuche einzusparen. In
der Simulation können physikalische Größen ermittelt werden, welche am Schweißpunkt nicht
messbar sind.
Im Vortrag wird ein FEM-Modell vorgestellt, welches den Widerstandspunktschweißvorgang
simuliert. Die erste Ausbaustufe des Modells umfasst die zu fügenden Bleche und das
Elektrodenpaar der Punktschweißzange. Die Elektrodenkraft wird zu Beginn der
Schweißsimulation auf die Elektrode aufgebracht und über den Prozesszyklus als konstant
angenommen. Diese Annahme steht im Widerspruch zu in der Praxis gemessenen
Elektrodenkraftverläufen. Diese weisen eine dynamische Änderung über der Schweißzeit auf. Der
Unterschied zwischen gemessener und in der Simulation vorgegebener konstanter Elektrodenkraft
war die Motivation zur Erstellung eines mechanischen Maschinenmodells, welches im Vortrag
präsentiert wird. Das Modell ist mit der Schweißprozesssimulation gekoppelt und errnöglicht die
numerische Untersuchung der Wirkung mechanischer Maschinenparameter auf ein
Punktschweißergebnis. Erste Ergebnisse der Schweißprozesssimulation unter Berücksichtigung des
mechanischen Maschinenverhaltens werden vorgestellt und diskutiert
Neue Methoden und Analysen zur Bewertung von Modellen in der Mehrkörperdynamiksoftware alaska
No full textDas generelle Vorgehen beim Erstellen von Simulationsmodellen in Mehrkörperdynamik-Software besteht in der Abstraktion eines realen Systems, der Umsetzung in ein virtuelles Modell, der Validierung und eventuellem Einfügen in Toolketten.
Mit diesen Modellen können nun Simulationen zur Auslegung und Zertifizierung des realen Objektes vorgenommen werden.
Anhand zweier Beispiele werden Modifikationen und Erweiterungen von Standard-Analysen in der Mehrkörperdynamik-Software alaska erläutert, welche diese Prozesse erheblich erleichtern und verbessern:
1. Freie Resultatkonfiguration in der Linearisierung zur Analyse und Auslegung von schwingfähigen Systemen -- am Beispiel der Auslegung eines Tilgers einer Windkraftanlage,
2. Berechnung schwerkraftinduzierter Lasten in transienter Analyse zur Reduktion von Lasten in der Zertifizierung -- am Beispiel der Biegemomente in Rotorblättern von Windkraftanlagen
Statistische Tolerierung mit der Multiziel - Konstruktionsstudie und flexiblen parametrischen Komponenten im CAD-System Creo
No full textBei der Fertigung mechatronischer Produkte in den vielfältigen Industriebranchen, wie der
Medizintechnik, dem Maschinen- und Automobilbau etc., bestehen stets erhöhte
Qualitätsansprüche, um Funktionalität, Herstellbarkeit, Kosten und weitere produktbedingte
Aspekte zu gewährleisten.
Infolgedessen hat das Toleranzmanagement erheblich an Bedeutung gewonnen. Die Art und
Weise der Toleranzfestlegung im Entwicklungsprozess eines Produktes stellt einen wesentlichen
Bestandteil der Produktbeschreibung dar und hat eine signifikante Auswirkung auf die Optimierung
der Funktion, der Kosten oder der Herstellprozesse.
Die Funktion der mechatronischen Produkte stützt sich auf mechanische, thermische oder auch
z. B. elektromagnetische Eigenschaften. Somit sollen diese physikalischen Abhängigkeiten neben
der rein geometrischen Toleranzanalyse mitberücksichtigt und untersucht werden.
Ein Toleranzmodell für die funktionelle nichtlineare Maßkette wird anhand der Identifikation der
wesentlichen Produktmerkmale aufgestellt und erfasst die wichtigsten Beitragsleister.
Dabei handelt es sich um eine physikalische Maßkette, die auch Materialeigenschaften wie z. B.
Reibwerte, E-Modul und Temperaturlängenausdehnungskoeffizienten berücksichtigen kann.
Auf Basis der Ergebnisse von finiten Elemente Analysen (FEA) in Creo Simulate können flexible
Bauteile erstellt werden, die zur Aufstellung eines parametrischen Toleranzmodells verwendet
werden können. Die Multiziel-Konstruktionsstudie, die Creo anbietet, ist dann in der Lage, die
festgelegten Parameter je nach Anforderung statistisch zu variieren, wobei das jeweilige Modell
sich dank seiner Definition anhand der flexiblen Bauteile analog zu den FEA – Ergebnissen
verformt. Auf diese Weise kann die funktionelle Maßkette in dem gezeigten Beispiel die Öffnerkraft
eines elektromechanischen Relais bestimmt und dementsprechend die Produktbeschreibung
optimiert werden. Anschließend soll die durchgeführte Konstruktionsstudie in dem CAD-System
Creo mit weiteren Toleranzsimulationsprogrammen wie z. B. Cetol von Sigmetrix verglichen und
validiert werden.
Das entwickelte Methodische Tolerieren kann in der CAD-integrierten modellbasierten
Prozesskette in der virtuellen Produktentwicklung verwendet werden.
Damit ist eine effiziente Kommunikationsschnittstelle zwischen den Abteilungen der Konstruktion
und der Simulation geschaffen