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Spiele mit Geschichte: Eine Spurensuche im Deutschen SPIELEmuseum in Chemnitz
Get PDFMathias Hermann befasst sich mit der Verarbeitung von Geschichte in (Brett)Spielen am Beispiel des Deutschen Spielemuseums in Chemnitz
Optimal Control of Stirling Engines
Get PDFIn dieser Arbeit wird eine Methode zur Leistungsoptimierung der Kolbenpfade von Stirling-Motoren entwickelt, die auf der Theorie der optimalen Steuerung beruht. Für die effiziente praktische Umsetzbarkeit ist dabei ein geringer numerischer Aufwand des eingesetzten thermodynamischen Modells entscheidend. In detaillierten Modellen von Stirling-Motoren resultiert ein Großteil des numerischen Aufwandes aus der Beschreibung des Regenerators, einem gasdurchströmten Kurzzeit-Wärmespeicher. Im ersten Teil der Arbeit wird der Fokus deshalb auf die Entwicklung eines effizienten Regeneratormodells gelegt. Hierbei wird ein neuartiger Ansatz gewählt, der sich aus der Perspektive der Endoreversiblen Thermodynamik ergibt: Der Regenerator wird als endoreversibles Teilsystem betrachtet, welches an zwei Kontaktpunkten durch irreversible Interaktionen mit den benachbarten Teilsystemen Gasteilchen, Entropie und Energie austauscht. Innere Irreversibilitäten des Regenerators werden als Entropiequellterme in die Modellierung einbezogen. Im zweiten Teil der Arbeit wird dann ein iterativer Optimierungsalgorithmus erarbeitet, der die Leistung von Stirling-Motoren unter periodischen Randbedingungen für eine vorgegebene Periodendauer maximieren kann. Der Algorithmus startet mit vorgegeben initialen Kolbenpfaden, die im Laufe der Iterationen graduell verschoben und so den optimalen Pfaden angenähert werden. Um diese graduelle Verschiebung zu bestimmen, muss in jedem Iterationsschritt neben dem Differentialgleichungssystem, das die Thermodynamik des Stirling-Motors beschreibt, ein konjugiertes Differentialgleichungssystem gelöst werden. Der erarbeitete Algorithmus nutzt dabei die Existenz eines Grenzzyklus des konjugierten Differentialgleichungssystems unter Zeitumkehr zu dessen Lösung für periodische Randbedingungen aus. Unter Verwendung des endoreversiblen Regeneratormodells wird mit diesem iterativen Optimierungsalgorithmus die Theorie der optimalen Steuerung erstmals für die Kolbenpfadoptimierung eines beispielhaften Stirling-Motors in α-Konfiguration eingesetzt.In this thesis a method for power optimization of the piston paths of Stirling engines is developed, which is based on Optimal Control Theory. For the efficient practical feasibility of this task, low numerical effort of the utilized thermodynamic model is crucial. In detailed models of Stirling engines, a large part of the numerical effort results from the description of the regenerator, which is a short-time heat storage. Therefore, in the first part of this thesis the focus is on the development of an efficient regenerator model. Here, a novel ansatz is chosen which arises from the perspective of Endoreversible Thermodynamics: The regenerator is described as an endoreversible subsystem that has two contact points, at which it exchanges particles, entropy, and energy with the adjacent subsystems through irreversible interactions. Internal irreversibilities of the regenerator are included in the model as entropy source terms. In the second part of the thesis an iterative optimization algorithm is worked out, which can maximize the power output of Stirling engines under periodic boundary conditions for given cycle time. The algorithm starts with predefined initial piston paths, which are gradually shifted over the course of the iterations and thus approach the optimal paths. To determine this gradual shift, in every iteration not only the system of differential equations describing the thermodynamics of the Stirling engine needs to be solved, but also a conjugate system of differential equations. The algorithm here exploits the existence of a limit cycle of the conjugate system under time reversal to solve it for periodic boundary conditions. By means of the endoreversible regenerator model, with this iterative optimization algorithm Optimal Control Theory is applied for the first time to optimize the piston paths of an exemplary Stirling engine in α-configuration
Additive Fertigung von Keramiken mittels Mikrofluidik und elektrophoretischer Abscheidung
No full textIn dieser Dissertation wurde untersucht, inwieweit die Kombination von Mikrofluidik mit elektrophoretischer Formgebung zur additiven Herstellung von Keramikbauteilen genutzt werden kann. Mit Verfahren der Mikrofluidik sollten räumliche Strukturierung und Materialdifferenzierung erfolgen, während die elektrophoretische Abscheidung für die Ausbildung einer homogenen Mikrostruktur sorgt. Es wurde eine Versuchsanlage aufgebaut, die eine kontrollierte elektrophoretische Abscheidung von Keramikpartikeln, die durch eine Hohlelektrode zugeführt werden, auf porösen Membranen ermöglicht. Die Anlage bietet – im Unterschied zu bereits beschriebenen Verfahren – das Potenzial für eine hochgradige Parallelisierung und Multimaterialdruck. Schließlich wurden Finite-Elemente-Modelle zur Feldverteilung und zur Partikelbewegung entwickelt, mit denen die experimentellen Ergebnisse verglichen wurden. Bei den Versuchen traten viele in ihrem Ausmaß nicht erwartete Phänomene auf: elektrohydrodynamische Effekte und nichtelektrisch verursachte Strömungen des Lösungsmittels, die die Ausbeute und Reproduzierbarkeit sowie die Eigenschaften der abgeschiedenen Strukturen verschlechterten, was zusätzlichen Untersuchungen notwendig machte. In Ethanol wurden relevante Abscheideparameter systematisch variiert und die Struktur und das Gefüge der abgeschiedenen Al2O3-Partikel methodisch analysiert.
Die Arbeit war Teil eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sachbeihilfe-Projekts (KU 1327/10-1 | RA 614/7-1).:Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 7
2 Stand der Forschung 8
2.1 Stand der Forschung additive Fertigung keramischer Bauteile 8
2.1.1 Feedstockbasierte additive Fertigungsverfahren 9
2.1.2 Pulverbasierte additive Fertigungsverfahren: 10
2.1.3 Schlickerbasierte additive Fertigungsverfahren 11
2.2 Stand der Forschung elektrophoretische Abscheidung 12
2.3 Stand der Forschung Dielektrophorese 15
2.4 Stand der Forschung EHD-Effekt 16
3 Methodisches Vorgehen 19
3.1 Allgemeiner Aufbau 19
3.2 Elektroden 22
3.3 Lösungsmittel 24
3.4 Abscheidemembranen 25
3.5 Partikel und Suspensionen 27
3.6 Durchführung der Depositionsexperimente 30
3.7 Analyse der abgeschiedenen Strukturen 32
3.7.1 Konfokale 3D Laserscanningmikroskopie (CLSM) 32
3.7.2 Dynamische Differenzkalorimetrie und Thermogravimetrie (DSC/TGA) 33
3.7.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Varianzanalyse 33
4 Computersimulationen 35
5 Experimentelle Ergebnisse 41
5.1 Untersuchung des EHD-Effekts 41
5.2 Abscheidung mit verschiedenen Lösungsmitteln und Partikeln 45
5.3 Abscheidung von PEI-Aluminiumoxidpartikeln in Ethanol 51
5.4 DSC-TGA einer bedruckten Membran 60
5.5 Varianzanalyse der Gefügehomogenität elektrophoretisch abgeschiedener
Proben 63
6 Zusammenfassung und Ausblick 66
7 Quellenverzeichnis 69
8 Formelverzeichnis 78
9 Tabellenverzeichnis 78
10 Abbildungsverzeichnis 79
11 Anhang 83In this dissertation it was examined to what extent the combination of microfluidics with electrophoretic shaping can be used for the additive manufacturing of ceramic components. The spatial structuring and material differentiation should take place using microfluidic methods, while the electrophoretic deposition ensures the formation of a homogeneous microstructure. A test facility was set up that enables controlled electrophoretic deposition of ceramic particles, which are fed through a hollow electrode, onto porous membranes. In contrast to known processes, the system offers the potential for high-quality parallelization and multi-material printing. Finally, finite element models for field distribution and particle movement were developed, with which the experimental results were compared. During the experiments, many phenomena that were not expected occurred: electrohydrodynamic effects and non-electrically induced solvent flows, which reduced the yield and reproducibility as well as the properties of the deposited structures, that made additional studies necessary. We systematically varied relevant deposition parameters in the solvent ethanol and the microstructure of the deposited Al2O3 particles was methodically analyzed.
The work was part of a research grant project funded by the German Research Foundation (KU 1327 / 10-1 | RA 614 / 7-1).:Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 7
2 Stand der Forschung 8
2.1 Stand der Forschung additive Fertigung keramischer Bauteile 8
2.1.1 Feedstockbasierte additive Fertigungsverfahren 9
2.1.2 Pulverbasierte additive Fertigungsverfahren: 10
2.1.3 Schlickerbasierte additive Fertigungsverfahren 11
2.2 Stand der Forschung elektrophoretische Abscheidung 12
2.3 Stand der Forschung Dielektrophorese 15
2.4 Stand der Forschung EHD-Effekt 16
3 Methodisches Vorgehen 19
3.1 Allgemeiner Aufbau 19
3.2 Elektroden 22
3.3 Lösungsmittel 24
3.4 Abscheidemembranen 25
3.5 Partikel und Suspensionen 27
3.6 Durchführung der Depositionsexperimente 30
3.7 Analyse der abgeschiedenen Strukturen 32
3.7.1 Konfokale 3D Laserscanningmikroskopie (CLSM) 32
3.7.2 Dynamische Differenzkalorimetrie und Thermogravimetrie (DSC/TGA) 33
3.7.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Varianzanalyse 33
4 Computersimulationen 35
5 Experimentelle Ergebnisse 41
5.1 Untersuchung des EHD-Effekts 41
5.2 Abscheidung mit verschiedenen Lösungsmitteln und Partikeln 45
5.3 Abscheidung von PEI-Aluminiumoxidpartikeln in Ethanol 51
5.4 DSC-TGA einer bedruckten Membran 60
5.5 Varianzanalyse der Gefügehomogenität elektrophoretisch abgeschiedener
Proben 63
6 Zusammenfassung und Ausblick 66
7 Quellenverzeichnis 69
8 Formelverzeichnis 78
9 Tabellenverzeichnis 78
10 Abbildungsverzeichnis 79
11 Anhang 8
Entwicklung eines Konzepts für die Erstellung und Bearbeitung intertextueller Dokumente unter Beachtung kontextadäquater Gestaltung
Get PDFHeutzutage ist es in unterschiedlichen Lebenssituationen wichtig, Wissen schnell aufzunehmen. Bei der Wissensvermittlung werden häufig schrift- und bilddominierte Medien eingesetzt, um die Inhalte zu transportieren. Für die Wahl eines geeigneten Mediums ist die vorherrschende Kommunikationssituation ausschlaggebend, da die Medienwirkung von den situativen Gegebenheiten abhängt. Für eine bestmögliche Inhaltsvermittlung ist es deshalb nötig, die eingesetzten Dokumente kontextadäquat zu gestalten, um den gegebenen Potentialen und Einschränkungen einer Rezeptionssituation Sorge zu tragen. Wenn gleiche Inhalte zudem in unterschiedlichen Rezeptionskontexten parallel vermittelt werden sollen, müssen folglich mehrere Dokumente mit individuellen situationsspezifischen Anpassungen erstellt werden. Diese Dokumente unterscheiden sich zwar in der Darstellung ihrer Inhalte, überschneiden sich aufgrund ähnlicher Inhalte aber zu einem gewissen Grad intertextuell. Das Ziel dieser Arbeit war es, ein technisches Konzept zu entwickeln, mit welchem solche intertextuellen Dokumente für unterschiedliche Rezeptionskontexte arbeitserleichternd erstellt und gepflegt werden können.
Im Vorfeld wurden Aspekte der digitalen Textproduktion unter Bezug auf Theorien aus der Medienwissenschaft und Linguistik beleuchtet. Dabei wurde analysiert, inwieweit unterschiedliche Kommunikationssituationen von speziell angepassten Trägermedien profitieren, welche Einflussfaktoren auf die Entstehung solcher kontextspezifischen Dokumente wirken und in welchen Textkriterien sich diese unterscheiden.
Anschließend wurden anhand einer empirischen Fallstudie exemplarische intertextuelle Materialien untersucht. Dazu wurden 36 Kombinationen von digitalen Vortragsfolien mit vortragsunterstützenden Handouts einem paarweisen Dokumentenvergleich unterzogen. Das Ziel war es festzustellen, wie sich die Texte unterscheiden und welche intertextuellen Bezüge existieren. Für die Untersuchung wurden Methoden und Instrumente der quantitativen Linguistik eingesetzt und weiterentwickelt. Die genutzte Untersuchungsmethode basiert auf einem computergestützten Vergleich von intertextuellen Texten, die im PDF-Format vorliegen. In diesem Rahmen wurde die Software PDF-Visual-Extractor entwickelt, welche Textfragmente für eine linguistisch-mediale Untersuchung aus PDF-Dateien extrahieren und Kennzahlen für verschiedene Textkriterien erheben kann. Im Ergebnis zeigte sich, dass jedes Dokumentenpaar über intertextuelle Überschneidungen verfügt, aber der gemessene intertextuelle Anteil im Untersuchungskorpus stark schwankt. Zusätzlich zeigte sich, dass intertextuelle Textsegmente in beiden Medien fast immer unterschiedlich formatiert sind.
Darauf aufbauend wurden Technologieansätze evaluiert, welche zur Erstellung intertextuell geprägter Dokumente fähig sind. Abschließend wurden die analysierten Schwachpunkte dieser Technologien als Ausgangspunkt genutzt, um ein eigenes Konzept zu entwickeln. Das neue Konzept verbindet ein Single-Source-Repository mit medienspezifischen Editoren. Zum Beweis der Funktionstüchtigkeit wurde ein technischer Softwareprototyp vorgestellt und validiert.
Diese Arbeit leistet in zwei Bereichen einen Beitrag zur Forschung. Zum einen wurde eine Methodik zur Messung von Intertextualität entwickelt und an einem Korpus mit Vortragsfolien und zugehörigen Handouts angewendet. Zum anderen wurde ein neuer Ansatz für die Textproduktion von intertextuellen Dokumenten vorgestellt, welcher die sprachliche-mediale Gestaltungsfreiheit der Dokumente in den Mittelpunkt stellt
Medical Imaging of Magnetic Micromotors Through Scattering Tissues
Get PDFMicro- and nanorobots (MNRs) are small autonomous devices capable of performing complex tasks and have been demonstrated for a variety of non-invasive biomedical
applications, such as tissue engineering, drug delivery or assisted fertilization. However, translating such approaches to an in vivo environment is critical. Current
imaging techniques do not allow localization and tracking of single or few micromotors at high spatiotemporal resolution in deep tissue.
This thesis addresses some of these limitations, by exploring the use of two optical-based techniques (IR and photoacoustic imaging (PAI)) and a combination of both US
and PAI. First, we employ an IR imaging setup to visualize mobile reflective micromotors under scattering phantoms and ex vivo mouse skull tissues, without
using any labels. The reflective micromotor reflects more than tenfold the light intensity of a simple particle. However, the achieved penetration depth was ca. 100 μm
(when using ex vivo tissues), limiting this technique to superficial biomedical applications. In this regard, PAI plays a role that combines the advantages of US such
as penetration depth and real-time imaging with the molecular specificity of optics. For the first time, in this thesis, this method is evaluated for dynamic process
monitoring, in particular for tracking single micromotor in real-time below ~1 cm deep phantom and ex vivo tissue.
However, the precise function control of MNRs in living organisms, demand the combination of both anatomical and functional imaging methods. Therefore, in the
end, we report the use of a hybrid US and PA system for the real-time tracking of magnetically driven micromotors (single and swarms) in phantoms, ex vivo, and in vivo
(in mice bladder and uterus), envisioning their application for targeted drug-delivery. This achievement is of great importance and opens the possibilities to employ medical
micromotors in a living organism and perform a medical task while being externally controlled and monitored.:ABSTRACT 1
1 INTRODUCTION 5
1.1 Motivation 5
1.2 Background 7
1.2.1 Microrobotics 7
1.2.2 Medical Imaging 9
1.3 Objectives and Structure of Thesis 12
2 FUNDAMENTALS 15
2.1 Optical Imaging 15
2.1.1. Reflection-based Imaging 17
2.1.2. Fluorescence-based Imaging 18
2.1.1 Light-Tissue Interaction 20
2.2 Photoacoustic Imaging 23
2.2.1 Theory 23
2.2.2 Implementation 25
2.3 Ultrasound Imaging 26
2.3.1 Theory 26
2.3.2 Implementation 28
3 MATERIALS AND METHODS 30
3.1 Fabrication of Magnetic Micropropellers 30
3.1.1 3D Laser Lithography of Polymeric Resin 30
3.1.2 Self-assembly of SiO2 Particles 31
3.1.3 Electron Beam Evaporation 32
3.1.4 Surface Functionalization 33
3.2 Fabrication of Phantom Tissue and Microfluidic Channels 34
3.2.1 Fabrication of PDMS-Glycerol Phantom 34
3.2.2 Fabrication of Agarose Phantom 35
3.2.3 Phantom based on Ex vivo Tissues (Chicken Breast and Mice Skull) 36
3.2.4 Microfluidic Channel Platform 37
3.3 Sample Characterization 38
3.3.1 Optical Microscopy 38
3.3.2 Scanning Electron Microscopy 38
3.4 Magnetic Actuation 39
3.4.1 Magnetic Force 39
3.4.2 Magnetic Torque 39
3.5 Ethic Statement for Mice Experiments 41
4 OPTICAL IMAGING OF MICROROBOTS 42
4.1 Concept of Reflective Micromotors 42
4.2 Fabrication of Reflective Micromotors 44
4.3 IR Imaging Actuation Setup 45
4.4 Actuation and Propulsion Performance below Phantom 47
4.5 Actuation and Propulsion Performance below Ex Vivo Skull Tissue 50
4.6 Actuation and Propulsion Performance in Blood 51
5 PHOTOACOUSTIC IMAGING OF MICROROBOTS 55
5.1 Absorbers for Deep Tissue Imaging 55
5.2 Absorber Micromotor Design and Fabrication 56
5.3 Photoacoustic Imaging Setup 58
5.4 Actuation Performance below Phantom Tissue 60
5.5 Actuation Performance below Ex Vivo Tissue 65
6 HYBRID ULTRASOUND AND PHOTOACOUSTIC IMAGING 67
6.1 Hybrid Ultrasound/Photoacoustic System 68
6.2 Fabrication and Characterization of Micromotors 69
6.3 Actuation and Propulsion Performance below Phantom 69
6.4 Actuation and Propulsion Performance below Ex Vivo Tissues 71
6.5 Actuation and Propulsion Performance in Mice 72
6.5.1 Swimming of Micromotors in Bladder 72
6.5.2 Actuation of Micromotors in Uterus 74
6.5.3 3D Multispectral Imaging 76
6.5.4 Towards Targeted Drug Delivery 77
7 SUMMARY AND PERSPECTIVES 80
7.1 Summary 80
7.2 Future Perspectives 83
7.2.1 Contrats Enhancing Labels 84
7.2.2 Novel Imaging Concepts 85
8 REFERENCES 88
9 APPENDIX 105
List of Figures 105
List of Tables 107
Abbreviations 108
List of Publications 109
Acknowledgements 110
Selbstständigkeitserklärung 111
Curriculum Vitae 11
Frequency control of auto-oscillations of the magnetization in spin Hall nano-oscillators
No full textThis thesis experimentally demonstrates four approaches of frequency control of magnetic auto-oscillations in spin Hall nano-oscillators (SHNOs).
The frequency can be changed in the GHZ-range by external magnetic fields as shown in this work. This approach uses large electromagnets, which is inconvenient for future applications. The nonlinear coupling between oscillator power and frequency can be used to control the latter one by changing the applied direct current to the SHNO. The frequency can be controlled over a range of several 100 MHz as demonstrated in this thesis.
The first part of the experimental chapter demonstrates the synchronization (injection-locking) between magnetic auto-oscillations and an external microwave excitation. The additionally applied microwave current generates a modulation of the effective magnetic field, which causes the interaction with the auto-oscillation. Both synchronize over a range of several 100 MHz. In this range, the auto-oscillation frequency can be controlled by the external stimulus. An increase of power and a decrease of line width is achieved in the synchronization range. This is explained by the increased coherence of the auto-oscillations. A second approach is the synchronization of auto-oscillations to an alternating magnetic field. This field is generated by a freestanding antenna, which is positioned above the SHNO.
The second part of the experimental chapter introduces a bipolar concept of SHNOs and its experimental demonstration. In contrast to conventional SHNOs, bipolar SHNOs generate auto-oscillations for both direct current polarities and both directions of the external magnetic field. This is achieved by combining two ferromagnetic layers in an SHNO. The combination of two different ferromagnetic materials is used to switch between two frequency ranges in dependence of the direct current polarity since it defines the layer showing auto-oscillations. This approach can be used to change the frequency in the GHz-range by switching the direct current polarity.Diese Arbeit demonstriert experimentell vier verschiedene Methoden der Frequenzkontrolle magnetischer Auto-Oszillationen in Spin Hall Nano-Oszillatoren (SHNOs).
Durch externe magnetische Felder kann die Frequenz im GHz-Bereich geändert werden, wie es in dieser Arbeit gezeigt wird. Dies erfordert jedoch große Elektromagneten, deren Nutzung für zukünftige Anwendungen der SHNOs nicht geeignet sind.
Aufgrund der nichtlinearen Kopplung zwischen Oszillatorleistung und Oszillatorfrequenz, lässt sich letztere durch den Versorgungsstrom beeinflussen. Dies ist typischerweise in einem Bereich von mehreren 100 MHz möglich, wie es an mehreren Stellen dieser Arbeit gezeigt wird. Im ersten Abschnitt des Ergebnisteils wird die Synchronisation der magnetischen Auto-Oszillationen zu einer externen Mikrowellenanregung demonstriert. Der zusätzlich eingespeiste Mikrowellenstrom erzeugt eine Modulation des effektiven Magnetfelds, was zur Wechselwirkung mit den Auto-Oszillationen führt. Diese synchronisieren über eine Frequenzdifferenz von mehreren 100 MHz. In diesem Bereich lässt sich die Frequenz der Auto-Oszillation mit der äußeren Frequenz steuern. Innerhalb des Synchronisationsbereichs wird außerdem eine Erhöhung der Leistung und eine Verringerung der Linienbreite der Auto-Oszillationen festgestellt. Dies wird mit einer Erhöhung der Kohärenz der Auto-Oszillationen erklärt. Neben der zusätzlichen Einspeisung eines Mikrowellenstroms können die Auto-Oszillationen auch zu einem magnetischen Wechselfeld synchronisieren, welches von einer frei beweglichen Antenne erzeugt wird, die über dem SHNO positioniert wird.
Im zweiten Abschnitt des Ergebnisteils wird ein bipolares Konzept eines SHNO vorgestellt und seine Funktionsfähigkeit experimentell nachgewiesen. Im Vergleich zu konventionellen SHNOs erzeugen bipolare SHNOs Auto-Oszillationen für beide Polaritäten des elektrischen Versorgungsstroms und beide Richtungen des externen Magnetfelds. Dies wird durch die Kombination zweier ferromagnetischer Lagen in einem SHNO erreicht. Die Kombination unterschiedlicher ferromagnetischer Materialien kann genutzt werden, um die Mikrowellenfrequenz in Abhängigkeit der Stromrichtung zu ändern, da diese bestimmt in welcher Lage die Auto-Oszillationen erzeugt werden können. Durch eine geeignete Materialkombination kann die Frequenz im GHz-Bereich geändert werden, wenn die Strompolarität umgekehrt wird
FE-Modellierung von Elastomerkomponenten mit textilen Verstärkungscorden am Beispiel von Luftfedern
Get PDFNeben Reifen, Riemen und Schläuchen zählen speziell auch die Balgwände von Luftfedern zu den Kompositen, da deren weiche Elastomermatrix zur Verstärkung Gewebelagen aus textilen Corden enthält. Diese Verstärkungsträger bestehen aus miteinander verzwirnten Garnen, die ihrerseits einen Zwirn aus polymeren Filamenten darstellen. Luftfederbälge weisen dementsprechend eine hochkomplexe innere Geometrie auf und sind zudem durch stark anisotropes, nichtlineares Materialverhalten gekennzeichnet. Für die strukturmechanische Simulation von Luftfedern mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) werden in der vorliegenden Arbeit neuartige, hochauflösende Modelle entwickelt, die diesen Eigenschaften Rechnung tragen.
Zunächst wird ein mathematisches Modell formuliert, das die verzwirnte Geometrie von Corden auf allgemeinen räumlichen Bahnkurven beschreibt und mithilfe dessen sich auch die lokale Orientierung der Filamente bestimmen lässt. Zur konstitutiven Modellierung des Filamentmaterials wird zudem ein transversal isotropes, hyperelastisches Materialmodell so modifiziert, dass bei Druckbelastung in Filamentrichtung nur noch die der Regularisierung dienende, isotrope Grundsteifigkeit zum Tragen kommt.
Das Geometriemodell der Corde ist die Basis für deren dreidimensionale Abbildung in FE-Netzen von Luftfederbälgen. Als erster Schwerpunkt wird ein auf zyklischer Symmetrie basierendes Streifenmodell entwickelt, das die Cordgeometrie im gesamten Balg vollständig auflöst. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei der Generierung konformer Netze, um die Grenzflächen zwischen Matrix und Corden exakt darzustellen. Das Streifenmodell ermöglicht somit detaillierte Analysen zur lokalen Verteilung von Spannungen und Verzerrungen im Inneren der Balgwand. Als zweiter Schwerpunkt wird diese Art der Modellierung auf einen kleinen rechteckigen Ausschnitt der Balgwand übertragen. Dieser Teppich ist als Submodell konzipiert, das Verschiebungen für seine Schnittränder aus einem vereinfachten Globalmodell bezieht und demzufolge die Analyse allgemeiner, nicht axialsymmetrischer Lastfälle möglich macht. Abschließend werden die Modelle anhand einer Rollbalgluftfeder für Busanwendungen eingehend untersucht und einem Praxistest zum Vergleich zweier Konstruktionsvarianten unterzogen.Tires, belts, hoses and, in particular, air spring bellows are regarded as composites due to layers of reinforcing textile cords that are embedded in a soft elastomer matrix. These cords are produced by twisting yarns which, for their part, represent a twisted structure of polymeric filaments. Hence, air spring bellows feature a highly complex internal geometry as well as strongly anisotropic, nonlinear material behavior. For structural simulations of air springs by means of the finite element method (FEM), new high resolution models are developed here, which reflect all the aforementioned properties.
At first, a mathematical model capable of representing the twisted geometry of cords on three-dimensional curves is introduced, which also allows to derive local filament orientations. For the constitutive description of filament material, a transversally isotropic, hyperelastic material model is modified so that only the small isotropic stiffness introduced for regularization remains in case of compressive loads in filament direction.
The cord geometry model serves as the basis for their three-dimensional representation in FE meshes of air spring bellows. Firstly, the focus lies on developing a slice model relying on cyclic symmetry, which takes cord geometry into account throughout the entire bellows. Special emphasis is put on building conforming meshes in order to incorporate all material interfaces explicitly. As a result, the slice model allows for detailed analyses of local stress and strain distribution inside the bellows. Secondly, this type of modeling is applied to a rectangular section of the bellows. This carpet is conceived as a submodel acquiring the displacements to be imposed on its cut faces from a simplified global model, and therefore provides the opportunity to analyze general load cases not complying with axial symmetry. Based on a rolling lobe air spring used in bus applications, both models are examined thoroughly and, at last, subjected to a practical test comparing two different designs
Transformations – Signs and their Objects in Transition: 16th International Congress of the German Semiotics Society 2021; September 28 to October 2, 2021
No full textThis volume contributes to the understanding of the fundamental, manifold, and ever-changing sign processes that underlie our access to the world. It contains the abstracts of the contributions to the 16th International Congress of the German Society for Semiotics “Transformations – Signs and their Objects in Transition”, which met digitally in Chemnitz from 28 September to 2 October 2021.:Geleitwort / Welcome Address
PROGRAMM
Programmübersicht
Keynotes
Panelübersicht
Liste aller Vorträge
RAHMENPROGRAMM
Verleihung des DGS-Nachwuchsförderpreises
Dokumentarfilm Reading Circus
Posterschau mit studentischen Forschungsprojekten
Digitale Exkursion Chemnitz – Leben mit dem Vulkan
Podium Transformationen und Infrastrukturen der Wissenschaftskommunikation
Diskussionsforen & Agora Semiotica, quo vadis?
Transdisziplinärer Workshop Reading Circus
Kolloquium Haus der Zeichen
Gather.town
PANELS
ARCHÄOLOGIE
Repräsentationen und Interpretationen dynamischer Prozesse und Aktionen in vormodernen Gesellschaften
ARCHITEKTUR
Transformationen in Architektur und Städtebau
BILD
Bilder als Agenten kultureller Transformationsprozesse
DESIGN
Rückkehr des Realen. Design und Designtheorie im Wandel
DIGITAL HUMANITIES
Digitale Transformation der Geisteswissenschaften? Theoretische und methodologische Provokationen durch die Digital Humanities
KÖRPER
Digitale Transformation und Virtualisierung von Körperzeichen
KULTURWISSENSCHAFT
Images as Agents of Cultural Transformation
LITERATUR & JUGEND - UND SUBKULTUREN
Mediale Transformationen und/als Innovation narrativer Formate: Aneignung, Literacy, Protest
MEDIEN
Mediale und semiotische Transformationsprozesse in der Wissenschaftspraxis
MODE
Religion, Politik und Mode – Zirkulation der Zeichen
TANZ, THEATER UND ZIRKUS
Zur (Ir)relevanz der Semiotik. Transformationen in den performativen Künsten
UMWELT - UND KARTO-/ATLASSEMIOTIK
Von der Kartosemiotik zur Atlassemiotik
ZEICHENPHILOSOPHIE
Das Ende der Referenz? Wahrheitsansprüche im „postfaktischen Zeitalter“
ASSOZIIERTES PANEL DES CHEMNITZER SFB 1410 HYBRID SOCIETIES
Anthropomorphisierung aus semiotischer und kognitiver Perspektive. Ein Beitrag zur sozialen Robotik
ASSOZIIERTES PANEL PALIMPSESTRÄUME
Herausforderungen und Potentiale der Palimpsestraumtheorie
PERSONENVERZEICHNISDer Band gibt einen Einblick in das Verständnis der fundamentalen, mannigfaltigen und immer im Wandel befindlichen Zeichenprozesse, die unserem Weltzugang zugrunde liegen. Er versammelt die Abstracts der Beiträge des 16. Internationalen Kongresses der Deutschen Gesellschaft für Semiotik „Transformationen – Zeichen und ihre Objekte im Wandel“, der vom 28. September bis 2. Oktober 2021 digital in Chemnitz tagte.:Geleitwort / Welcome Address
PROGRAMM
Programmübersicht
Keynotes
Panelübersicht
Liste aller Vorträge
RAHMENPROGRAMM
Verleihung des DGS-Nachwuchsförderpreises
Dokumentarfilm Reading Circus
Posterschau mit studentischen Forschungsprojekten
Digitale Exkursion Chemnitz – Leben mit dem Vulkan
Podium Transformationen und Infrastrukturen der Wissenschaftskommunikation
Diskussionsforen & Agora Semiotica, quo vadis?
Transdisziplinärer Workshop Reading Circus
Kolloquium Haus der Zeichen
Gather.town
PANELS
ARCHÄOLOGIE
Repräsentationen und Interpretationen dynamischer Prozesse und Aktionen in vormodernen Gesellschaften
ARCHITEKTUR
Transformationen in Architektur und Städtebau
BILD
Bilder als Agenten kultureller Transformationsprozesse
DESIGN
Rückkehr des Realen. Design und Designtheorie im Wandel
DIGITAL HUMANITIES
Digitale Transformation der Geisteswissenschaften? Theoretische und methodologische Provokationen durch die Digital Humanities
KÖRPER
Digitale Transformation und Virtualisierung von Körperzeichen
KULTURWISSENSCHAFT
Images as Agents of Cultural Transformation
LITERATUR & JUGEND - UND SUBKULTUREN
Mediale Transformationen und/als Innovation narrativer Formate: Aneignung, Literacy, Protest
MEDIEN
Mediale und semiotische Transformationsprozesse in der Wissenschaftspraxis
MODE
Religion, Politik und Mode – Zirkulation der Zeichen
TANZ, THEATER UND ZIRKUS
Zur (Ir)relevanz der Semiotik. Transformationen in den performativen Künsten
UMWELT - UND KARTO-/ATLASSEMIOTIK
Von der Kartosemiotik zur Atlassemiotik
ZEICHENPHILOSOPHIE
Das Ende der Referenz? Wahrheitsansprüche im „postfaktischen Zeitalter“
ASSOZIIERTES PANEL DES CHEMNITZER SFB 1410 HYBRID SOCIETIES
Anthropomorphisierung aus semiotischer und kognitiver Perspektive. Ein Beitrag zur sozialen Robotik
ASSOZIIERTES PANEL PALIMPSESTRÄUME
Herausforderungen und Potentiale der Palimpsestraumtheorie
PERSONENVERZEICHNI
Generische Verkettung maschineller Ansätze der Bilderkennung durch Wissenstransfer in verteilten Systemen: Am Beispiel der Aufgabengebiete INS und ACTEv der Evaluationskampagne TRECVid
No full textDer technologische Fortschritt im Bereich multimedialer Sensorik und zugehörigen Methoden zur Datenaufzeichnung, Datenhaltung und -verarbeitung führt im Big Data-Umfeld zu immensen Datenbeständen in Mediatheken und Wissensmanagementsystemen. Zugrundliegende State of the Art-Verarbeitungsalgorithmen werden oftmals problemorientiert entwickelt. Aufgrund der enormen Datenmengen lassen sich nur bedingt zuverlässig Rückschlüsse auf Güte und Anwendbarkeit ziehen. So gestaltet sich auch die intellektuelle Erschließung von großen Korpora schwierig, da die Datenmenge für valide Aussagen nahezu vollumfänglich semi-intellektuell zu prüfen wäre, was spezifisches Fachwissen aus der zugrundeliegenden Datendomäne ebenso voraussetzt wie zugehöriges Verständnis für Datenhandling und Klassifikationsprozesse. Ferner gehen damit gesonderte Anforderungen an Hard- und Software einher, welche in der Regel suboptimal skalieren, da diese zumeist auf Multi-Kern-Rechnern entwickelt und ausgeführt werden, ohne dabei eine notwendige Verteilung vorzusehen. Folglich fehlen Mechanismen, um die Übertragbarkeit der Verfahren auf andere Anwendungsdomänen zu gewährleisten. Die vorliegende Arbeit nimmt sich diesen Herausforderungen an und fokussiert auf die Konzeptionierung und Entwicklung einer verteilten holistischen Infrastruktur, die die automatisierte Verarbeitung multimedialer Daten im Sinne der Merkmalsextraktion, Datenfusion und Metadatensuche innerhalb eines homogenen Systems ermöglicht.
Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt in der Konzeptionierung und Entwicklung einer verteilten holistischen Infrastruktur, die die automatisierte Verarbeitung multimedialer Daten im Sinne der Merkmalsextraktion, Datenfusion und Metadatensuche innerhalb eines homogenen aber zugleich verteilten Systems ermöglicht. Dabei sind Ansätze aus den Domänen des Maschinellen Lernens, der Verteilten Systeme, des Datenmanagements und der Virtualisierung zielführend miteinander zu verknüpfen, um auf große Datenmengen angewendet, evaluiert und optimiert werden zu können. Diesbezüglich sind insbesondere aktuelle Technologien und Frameworks zur Detektion von Mustern zu analysieren und einer Leistungsbewertung zu unterziehen, so dass ein Kriterienkatalog ableitbar ist. Die so ermittelten Kriterien bilden die Grundlage für eine Anforderungsanalyse und die Konzeptionierung der notwendigen Infrastruktur. Diese Architektur bildet die Grundlage für Experimente im Big Data-Umfeld in kontextspezifischen Anwendungsfällen aus wissenschaftlichen Evaluationskampagnen, wie beispielsweise TRECVid. Hierzu wird die generische Applizierbarkeit in den beiden Aufgabenfeldern Instance Search und Activity in Extended Videos eruiert.:Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Motivation
2 Methoden und Strategien
3 Systemarchitektur
4 Instance Search
5 Activities in Extended Video
6 Zusammenfassung und Ausblick
Anhang
LiteraturverzeichnisTechnological advances in the field of multimedia sensing and related methods for data acquisition, storage, and processing are leading to immense amounts of data in media libraries and knowledge management systems in the Big Data environment. The underlying modern processing algorithms are often developed in a problem-oriented manner. Due to the enormous amounts of data, reliable statements about quality and applicability can only be made to a limited extent. Thus, the intellectual exploitation of large corpora is also difficult, as the data volume would have to be analyzed for valid statements, which requires specific expertise from the underlying data domain as well as a corresponding understanding of data handling and classification processes. In addition, there are separate requirements for hardware and software, which usually scale in a suboptimal manner while being developed and executed on multicore computers without provision for the required distribution. Consequently, there is a lack of mechanisms to ensure the transferability of the methods to other application domains.
The focus of this work is the design and development of a distributed holistic infrastructure that enables the automated processing of multimedia data in terms of feature extraction, data fusion, and metadata search within a homogeneous and simultaneously distributed system. In this context, approaches from the areas of machine learning, distributed systems, data management, and virtualization are combined in order to be applicable on to large data sets followed by evaluation and optimization procedures. In particular, current technologies and frameworks for pattern recognition are to be analyzed and subjected to a performance evaluation so that a catalog of criteria can be derived. The criteria identified in this way form the basis for a requirements analysis and the conceptual design of the infrastructure required. This architecture builds the base for experiments in the Big Data environment in context-specific use cases from scientific evaluation campaigns, such as TRECVid. For this purpose, the generic applicability in the two task areas Instance Search and Activity in Extended Videos is elicited.:Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Motivation
2 Methoden und Strategien
3 Systemarchitektur
4 Instance Search
5 Activities in Extended Video
6 Zusammenfassung und Ausblick
Anhang
Literaturverzeichni
Der natürliche Polymerwerkstoff Holz als Alternative im modernen Kranbau
Get PDFAus der Geschichte sind Krananlagen unter der Verwendung von Holzwerkstoffen bekannt. Zu deren Einsatzzeit waren die verwendeten Werkstoffe mit den Holzwerkstoffen der heutigen Zeit in den Dimensionen und Eigenschaften nicht zu vergleichen. Das Zeitalter von Stahl und Aluminium hat den natürlichen Polymerwerkstoff in dem Gebiet größtenteils verdrängt. Durch Technologie- und Eigenschaftsverbesserungen sowie durch die positive Wirkung auf die Umwelt rücken die Holzwerkstoffe in den Fokus. Grundlegende Fragen zur technischen und wirtschaftlichen Vorteilhaftigkeit wurden untersucht. Ebenso wurde betrachtet, welche Kranarten prinzipiell realisiert werden können und welche Auslegungen bezügllich der Normen notwendig sind. Das Ziel und der Vorteil von dem Einsatz von Holzwerkstoffen sind u.a. die Möglichkeit zur Verringerung von bewegten Massen und die Verringerung der Belastung auf Gebäude oder Tragwerke.:1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Brückenkrane
2.2 Portalkran
2.3 Kabelkran
2.4 Drehkran
3 Zielsetzung
4 Stand der Technik
5 Schnittstelle Normung
6 Substitutionspotenzial
6.1 Allgemein
6.2 Erkenntnisse zu den Kranarten
6.3 Zusammenhang: Eigengewicht - Traglast - Aspektverhältnis bei Brückenträgern
6.4 Wettbewerbsfaktor Preis
7 Zusammenfassung
8 Förderhinwei