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Sobol'-Sensitivitätsanalyse der Untergrundparameter bei der Simulation von oberflächennaher Geothermie mithilfe von Gauß-Prozess-Emulatoren
No full textUm den Planungsprozess von oberflächennahen Geothermieanlagen verbessern zu können, ist es von Vorteil, die Parameter zu kennen, welche besonders großen Einfluss auf die Leistung einer solchen Anlage haben. Um dies zu untersuchen, können globale Sensitivitätsanalysen durchgeführt werden. Die in dieser Arbeit vorgestellte Sensitivitätsanalyse beinhaltet ein Parameterscreening mit der One-Variable-At-a-Time-Methode und eine anschließend durchgeführte globale Sensitivitätsanalyse mithilfe von Sobol‘-Indizes. Hierbei werden die Eingabeparameter des verwendeten Berechnungsmodells innerhalb vorher definierter Wertebereiche und gemäß festgelegter Verteilungen variiert, was in einer großen Anzahl an Modelldurchläufen resultiert. Daher kommen bei Sensitivitätsanalysen oftmals approximierte Modelle zum Einsatz, welche das Verhalten des ursprünglichen Berechnungsmodells nachahmen sollen, um auf diese Weise eine geringere Rechenzeit zu erzielen. Hierfür werden in der vorliegenden Arbeit sogenannte Gauß-Prozess-Emulatoren verwendet. In dieser Arbeit werden die genannten Methoden aus mathematischer Sicht vorgestellt und eingeordnet und abschließend an einem analytischen Modell für die Untergrundparameter einer Geothermieanlage vorgeführt
Design, FEM strength analysis and testing of an innovative mountain bike pedal with magnetic locking mechanism
Get PDFThe presentation describes the development of a new mountain bicycle pedal with a special
magnetic safety locking mechanism by means of the finite element method (FEM). It starts with a
description of the predecessor mountain bike pedal “Enduro” from magped GmbH and sets out the
development objectives for the new pedal named “Enduro2”. The complete development activities
like load determination and load assumptions, FEM analysis of the initial draft, subsequent
optimization steps for strength improvement and mass reduction, bearing design and analysis, and
prototype testing are described. The presentation ends with a chapter about creating computer
generated images for marketing material of the pedal.
The presentation is structured as follows:
1. Introduction:
-Description of the predecessor mountain bike pedal “Enduro1” by magped GmbH
-The magnetic safety locking mechanism
-Overview of the magped GmbH product portfolio
-Short magped GmbH company presentation
-Development objectives and initial design draft of the successor pedal model “Enduro2”
2. Determination of the load cases for design & optimization:
-Loads for bicycle pedals acc. to DIN ISO 4210
-Chosen load cases and qualification test program
3. Strength analysis and weight optimization of the pedal axis:
-Pre-optimization steps
-Optimized shape: Theoretical consideration of the pedal axis
-Optimized design description
-Obtained mass reduction
-User tips for shape / notch stress optimization
-Comparison with the axis of a competitor
4. Strength analysis and weight optimization of the pedal body:
-Challenges in pedal body design
-Computed load cases
-Design result and mass savings
5. Bearing design and analysis:
-Sliding bearing layout
-Ball bearing layout: Bearing forces computation by FEM due to over-determined system
-Description of the Creo Simulate FEM model
-Bal bearing life span
6. Product testing:
-Test program performed by the zedler-institute
-Testing of the first test batch of pedals with hollow bored axis
-Testing of the first test batch of pedals without hollow bored axis
7. Realized mass savings:
-Magped Enduro1 and Enduro2 on the balance and comparison with the magped Gravel pedal
8. Creation of marketing material for the final product:
-Still image creation
-Photorealistic rendering containing FEM loading sequencesDer Vortrag beschreibt die Entwicklung eines neuen Mountainbike-Pedals mit einer speziellen
magnetischen Sicherheitsverriegelung mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM). Er beginnt mit
einer Beschreibung des Vorgänger-Mountainbike-Pedals 'Enduro' der magped GmbH und legt die
Entwicklungsziele für das neue Pedal mit dem Namen 'Enduro2' dar. Die gesamten
Entwicklungsaktivitäten wie Lastermittlung und Lastannahmen, FEM-Analyse des ersten Entwurfs,
nachfolgende Optimierungsschritte zur Festigkeitsverbesserung und Massenreduzierung,
Lagerauslegung und -analyse sowie Prototypentests werden beschrieben. Die Präsentation endet
mit einem Kapitel über die Erstellung computergenerierter Bilder für die Verwendung in
Marketingmaterial des Pedals.
Gliederung des Vortrages:
1. Einleitung:
-Beschreibung des Vorgänger-Mountainbike-Pedals 'Enduro1' der magped GmbH
-Die magnetische Sicherheitsverriegelung des Pedals
-Überblick über das Produktportfolio der magped GmbH
-Kurze Firmenpräsentation der magped GmbH
-Entwicklungsziele und erster Designentwurf des Nachfolgemodells 'Enduro2'
2. Ermittlung der Lastfälle für Design & Optimierung:
-Belastungsfälle für Fahrradpedale nach DIN ISO 4210
-Ausgewählte Lastfälle und Qualifikations-Testprogramm
3. Festigkeitsanalyse und Gewichtsoptimierung der Pedalachse:
-Vor-Optimierungsschritte
-Optimierte Form: Theoretische Betrachtung der Pedalachse
-Beschreibung der optimierten Form
-Erzielte Massenreduzierung
-Anwendertipps zur Form- / Kerbspannungsoptimierung
-Vergleich mit der Achse eines Wettbewerbers
4. Festigkeitsanalyse und Gewichtsoptimierung des Pedalkörpers:
-Herausforderungen bei der Konstruktion von Pedalkörpern
-Berechnete Lastfälle
-Konstruktionsergebnis und Gewichtseinsparung
5. Lagerkonstruktion und -analyse:
-Auslegung der Gleitlager
-Auslegung der Kugellager: Berechnung der Lagerkräfte durch die FEM aufgrund des statisch
überbestimmten Systems
-Beschreibung des Creo Simulate FEM-Modells
-Lebensdauer der Kugellager
6. Produktprüfung:
-Testprogramm, durchgeführt durch das zedler-Institut
-Erprobung der ersten Versuchscharge von Pedalen mit hohlgebohrter Achse
-Prüfung der ersten Versuchscharge von Pedalen ohne hohlgebohrte Achse
7. Realisierte Masseneinsparung:
-Magped Enduro1 und Enduro2 auf der Waage und Vergleich mit dem magped Gravel-Pedal
8. Erstellung von Marketingmaterial für das Endprodukt:
-Erstellung von computergenerierten Fotos
-Fotorealistisches Rendering mit FEM-Belastungssequenze
Numerische Simulation und Untersuchung der Schneidstaubabsaugung an Schneid- und Wickelmaschinen
Get PDFDie Verarbeitung von Folien auf Schneid und Wickelmaschinen erzeugt je nach verwendetem
Material Schneidstaubpartikel, welche die Produktqualität herabsetzen können. Um eine hohe
Qualität sicherzustellen, wird der Schneidstaub in unmittelbarer Nähe zu seiner Entstehung durch
spezielle Absaugungsvorrichtungen entfernt. Versuche haben jedoch gezeigt, dass trotz hoher
Absaugleistung bei bestimmten Prozessparametern ein Teil der Partikel nicht erfasst wird. Daher
wird im Anschluss an eine Erhebung der bestehenden Systemgrößen ein Modell der Absaugdüse
mittels numerischer Simulation auf ihre Eignung zur Partikelentfernung untersucht. Die
Untersuchung zeigt, dass bei der Auslegung der Düse eine Berücksichtigung der auf der Folie
entstehenden Grenzschicht zwingend erforderlich ist. Um eine zuverlässige Absaugung aller
Schneidstaubpartikel auch bei extremen Prozesseinstellungen sicherzustellen, werden weitere
Untersuchungen und Anpassungen erforderlich
Simulation von Hilfsrahmen für LKW-Ladekrane und eines Lokomotivdampfkessels mit Altair-SimSolid
Get PDFAusbildung mit moderner Software für Festigkeitsberechnungen ist im Ingenieursstudium unabdingbar. Die Studierenden sollten hierbei bevorzugt Methodenkompetenz erwerben, um auf spätere Umgebungs- und Generationswechsel bestmöglich vorbereitet zu sein. Einfach zu erlernende und zu bedienende Programme sind hierfür von Vorteil. Langfristiges Ziel ist es, Wissen zu aktuellen Berechnungs- und Nachweismethoden in die Industrie zu transferieren.
Es werden zwei SimSolid-Berechnungsprojekte - Kranhilfsrahmen und Lokomotiv-Dampfkessel – aus Branchen vorgestellt, denen bisher praktikable Möglichkeiten für Festigkeitsberechnungen an großen Baugruppen fehlten.Training with modern software for strength calculation is essential in engineering studies. The students should preferably acquire methodological competence. In this way, they are best prepared for changes in software version or program environment. Programs that are easy to learn and use are advantageous for this. The goal is to transfer knowledge about current calculation and verification methods to industry.
Two SimSolid calculation projects will be presented - Crane Subframe and Locomotive Boiler. Strength calculations on large assemblies have not been common in these industrie sectors up to now
Simulation winkelabhängiger Lichtstreuung in Gewebephantomen für die Anwendung von optischen Cochlea Implantaten
No full textDiese Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation von Streuung und Absorption von elektromagnetischen Wellen in Gewebephantomen im Kontext optischer Cochlea-Implantate. Dabei werden wellen- und strahlenoptische Ansätze diskutiert und auf ihre Eignung für die Modellierung des Streuverhaltens in gewebeähnlichen Schichten untersucht. Im Einzelnen werden FDTD-Simulationen mit einem Mie-Streuprogramm verglichen, sowie Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt. Die gewonnenen Daten für Gewebephantome werden mit einem experimentellem Ansatz und Literaturwerten für echtes Gewebe verglichen. Es wird gezeigt unter welchen Parametern die Lichtstreuung optimal für die gewünschte Anwendung in optischen Cochlea-Implantaten ist. Weiterhin ergibt sich, im Rahmen dieser Arbeit, die Monte-Carlo-Simulation in Verbund mit einem Mie-Streuprogramm als die praktikabelste Lösung, um mit Experiment und Literatur vergleichbare Schichtdicken zu simulieren und entsprechende Ergebnisse zu gewinnen. Die Übereinstimmung zwischen Simulationen und experimentellen Daten lies sich für Gewebephantome nachweisen.
Weiterhin konnten erste Schlüsse über die Übereinstimmung des Verhaltens dieser Phantome gegenüber echter menschlicher Dermis gezogen werden.This work addresses the simulation of scattering and absorption of electromagnetic waves in tissue phantoms in the context of optical cochlear implants.
Wave-optical and ray-optical approaches are discussed and investigated for their suitability for modeling the scattering behavior in tissue-like layers. Specifically, FDTD simulations are compared with a Mie-scattering program, and Monte Carlo simulations are performed. The obtained data for tissue phantoms will be compared with an experimental approach and literature values for real tissue. It is shown under which parameters the light scattering is optimal for the desired application in optical cochlear implants. Furthermore, in the context of this work, the Monte-Carlo simulation in combination with a Mie-scattering program is most practicable to simulate layer thicknesses comparable to experiment and literature and to obtain the corresponding results. The agreement between simulations and experimental data could be demonstrated for tissue phantoms.
Furthermore, first conclusions could be drawn about the agreement of the behavior of these phantoms compared to real human dermis
Projekt SiPro - Etablierung einer durchgehenden Simulationsprozesskette in der Schwerindustrie
Get PDFDer Beitrag befasst sich mit einem Überblick über das Forschungsprojekt SiPro, im Rahmen der
Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimapolitik. Ziel des Projektes ist es, einen
Durchbruch in der horizontalen Datenintegration entlang der Prozesskette Gießen, Schmieden,
Wärmebehandlung und den nachfolgenden Prozessen, wie Walzen, Gesenkschmieden und Ziehen zu
erreichen. Ausgehend davon ist eine Optimierung der Prozesse möglich, was letztendlich zur Einsparung des
Energieeinsatzes und damit zu einer verbesserten Wettbewerbsfähigkeit verbunden mit einer Reduzierung
des CO2-Ausstoßes führt
Atomlagenabscheidung auf Faserbündeln und Fasergeweben aus Kohlenstoff und Siliziumcarbid
No full textIn dieser Arbeit wurde Atomlagenabscheidung (ALD) zur Herstellung von Einzelschichten und Multischichten auf Kohlenstofffasern, Kohlenstoffgeweben und Siliziumcarbidgeweben verwendet.
Im ersten Teil der Arbeit werden bekannte Prozesse zur Herstellung von Titanoxid- und Aluminiumoxidschichten optimiert. Die Zykluszeit wurde so verkürzt, dass die Qualität der Beschichtung und das Wachstum pro Zyklus sich nicht veränderten. Dies hat für die Abscheidung von Aluminiumoxid und Titanoxid zur Folge, dass beide Prozesse von einer Zykluszeit von 120 Sekunden auf 40 Sekunden gekürzt werden können.
Im Weiteren werden Multischichten, bestehend aus Aluminiumoxid, Titanoxid-Furfurylalkohol und Titanphosphat auf Kohlenstofffasergewebe und Siliziumcarbidfasergewebe aufgebracht. Hier kann die konforme Beschichtung sowohl auf einzelnen Geweben als auch auf gestapelten Gewebestreifen aufgebracht werden. Dabei verdoppelt sich die zu beschichtende Fläche.
Im letzten Teil der Arbeit wird ein neuartiger ALD-Prozess zur Herstellung von Titanphosphatbeschichtungen gezeigt. Zum einen sind die Präkursor TiCl4 und TTMSP und Wasser für die Herstellung einer Schicht nötig. Für diesen Prozess kann ein lineares Wachstum der Schichtdicke in Abhängigkeit der Zyklenzahl und ihre selbstlimitierende Reaktion gezeigt werden. Zusätzlich wird die chemische Zusammensetzung der Beschichtung und ihre Temperaturstabilität untersucht. Durch thermogravimetrische Analyse kann gezeigt werden, dass die Oxidationstemperatur der Kohlenstofffaser mit dieser Beschichtung deutlich erhöht wird
Improvement of Software Quality by Test Coverage and Risk Oriented Approach
Get PDFSoftware Quality is a key priority in any company involves with software development. Quality which can be describe as a distinguish feature of a software, has a high competitive advantage for most business organisations, especially during this turbulent time with the world battling pandemic. Software has grown and diversifies to ease our day to day life, therefore, the role of quality assurance activities has increase and become extremely important and complex. However, successful software which meets customer’s requirement and expectation depends on the quality of the software. In order to maintain the quality of their applications, several development industries have revised their quality procedure. DevOps and agile development have greatly improved the success rate of software projects with the introduction of test coverage measures.
The purpose of this thesis is to implement existing test coverage metrics which are used for improving and measuring the quality of software in order to help reduce excess time consumption, overshooting of budget and maintain scope within requirement. The software quality metrics selected for this study is the ISO 9000 and the core focus area to implement this quality metrics is on unit test, integration test and acceptance test. For this requirement, a design workflow using a flowchart to get a clear description of the work process will be created, configuration of DevOps environment for the pipelines which combines continuous integration and continuous development (CI/CD) to test and build our code constantly and consistently with SonarCloud. Finally, configuration of TestProject for creating automated test script and automated acceptance test execution with automatic generation of test report as well as evaluating the quality of the software product based on the test execution and coverage result. The documentation for this implementation will contain all the steps necessary to configure the test coverage metrics. The metrics will be used to create unit tests, integration tests, and acceptance tests for web applications that run on a variety of browsers and versions, including Chrome Version 103.0.1264.37, Edge Version 103.0.5060.114, and Firefox Version 103.0
Nanomaterial-decorated micromotors for enhanced photoacoustic imaging
No full textMicro-and nanorobots have the potential to perform non-invasive drug delivery, sensing, and surgery in living organisms, with the aid of diverse medical imaging techniques. To perform such actions, microrobots require high spatiotemporal resolution tracking with real-time closed-loop feedback. To that end, photoacoustic imaging has appeared as a promising technique for imaging microrobots in deep tissue with higher molecular specificity and contrast. Here, we present different strategies to track magnetically-driven micromotors with improved contrast and specificity using dedicated contrast agents (Au nanorods and nanostars). Furthermore, we discuss the possibility of improving the light absorption properties of the employed nanomaterials considering possible light scattering and coupling to the underlying metal-oxide layers on the micromotor’s surface. For that, 2D COMSOL simulation and experimental results were correlated, confirming that an increased spacing between the Au-nanostructures and the increase of thickness of the underlying oxide layer lead to enhanced light absorption and preservation of the characteristic absorption peak. These characteristics are important when visualizing the micromotors in a complex in vivo environment, to distinguish them from the light absorption properties of the surrounding natural chromophores
Heizelementschweißen von Bauteilen großer Wanddicke
Get PDFDas Heizelementschweißen von Bauteilen großer Wanddicke wurde bisher wissenschaftlich kaum untersucht. In der DVS-Richtlinie wurden die Parameter für große Wanddicken linear extrapoliert. Die Veröffentlichung beschäftigt sich mit der systematischen Analyse des Heizelementschweißens von Wanddicken bis 100 mm. Weiterhin werden Prozessstrategien diskutiert, die zur Verbesserung der Langzeitfestigkeit von heizelementgeschweißten Bauteilen großer Wanddicke beitragen sollen