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Energetische Transformation im ländlichen Raum – Aufbau eines prozessorientierten Entwicklungs- und Moderationsmodells
No full textKleine Kommunen im ländlichen Raum sind aufgrund ihrer oft eingeschränkten personellen und finanziellen Kapazitäten bisher eher sporadisch in den Themenfeldern Energieeffizienz und Erneuerbare Energien aktiv. Immer wieder stellt sich daher Frage, wie die Klimaschutzstrategien des Bundes und der Länder dort mit dem verfügbaren Personal kostengünstig realisierbar sind. Vor diesem Hintergrund wird ein Werkzeug entwickelt, mit dessen Hilfe der aktive Einstieg in diese Thematik mit geringen Aufwand und überwiegend barrierefrei möglich ist.
Der Aufbau eines prozessorientierten Entwicklungs- und Moderationsmodells zur Erprobung und Umsetzung bezahlbarer Handlungsoptionen für Energieeinsparungen und effizienten Energieeinsatz im überwiegend ländlichen geprägten Raum ist der Schwerpunkt der Softwarelösung.
Kommunen werden mit deren Hilfe in die Lage versetzt, in die notwendigen Prozesse der Energie- und Wärmewende einzusteigen. Dabei soll der modulare Aufbau die regulären Schritte notwendiger (integrierter) Planungsprozesse nicht vollständig ersetzen. Vielmehr können innerhalb der Online-Anwendung - überwiegend automatisiert - konkrete Maßnahmenvorschläge erstellt werden, die ein solides Fundament der künftigen energetischen Entwicklung der Kommunen darstellen.
Für eine gezielte Validierung der Ergebnisse und der Ableitung potentieller Maßnahmen werden für die Erprobung Modellkommunen in Thüringen, Bayern und Hessen als Reallabore einbezogen.
Das Tool steht bisher zunächst nur den beteiligten Modellkommunen zur Verfügung. Die entwickelte Softwarelösung soll künftig Schritt für Schritt allen interessierten Kommunen mit diversen Hilfsmitteln und einer Vielzahl anderer praktischer Bestandteile zur Verfügung gestellt werden
Mechanical Behavior of two dimensional sheets and polymer compounds based on molecular dynamics and continuum mechanics approach
No full textCompactly, this thesis encompasses two major parts to examine mechanical responses of polymer compounds and two dimensional materials:
1- Molecular dynamics approach is investigated to study transverse impact behavior of polymers, polymer compounds and two dimensional materials.
2- Large deflection of circular and rectangular membranes is examined by employing continuum mechanics approach.
Two dimensional materials (2D), including, Graphene and molybdenum disulfide (MoS2), exhibited new and promising physical and chemical properties, opening new opportunities to be utilized alone or to enhance the performance of conventional materials. These 2D materials have attracted tremendous attention owing to their outstanding physical properties, especially concerning transverse impact loading.
Polymers, with the backbone of carbon (organic polymers) or do not include carbon atoms in the backbone (inorganic polymers) like polydimethylsiloxane (PDMS), have extraordinary characteristics particularly their flexibility leads to various easy ways of forming and casting. These simple shape processing label polymers as an excellent material often used as a matrix in composites (polymer compounds).
In this PhD work, Classical Molecular Dynamics (MD) is implemented to calculate transverse impact loading of 2D materials as well as polymer compounds reinforced with graphene sheets. In particular, MD was adopted to investigate perforation of the target and impact resistance force . By employing MD approach, the minimum velocity of the projectile that could create perforation and passes through the target is obtained. The largest investigation was focused on how graphene could enhance the impact properties of the compound. Also the purpose of this work was to discover the effect of the atomic arrangement of 2D materials on the impact problem. To this aim, the impact properties of two different 2D materials, graphene and MoS2, are studied. The simulation of chemical functionalization was carried out systematically, either with covalently bonded molecules or with non-bonded ones, focusing the following efforts on the covalently bounded species, revealed as the most efficient linkers.
To study transverse impact behavior by using classical MD approach , Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) software, that is well-known among most researchers, is employed. The simulation is done through predefined commands in LAMMPS. Generally these commands (atom style, pair style, angle style, dihedral style, improper style, kspace style, read data, fix, run, compute and so on) are used to simulate and run the model for the desired outputs. Depends on the particles and model types, suitable inter-atomic potentials (force fields) are considered. The ensembles, constraints and boundary conditions are applied depends upon the problem definition. To do so, atomic creation is needed. Python codes are developed to generate particles which explain atomic arrangement of each model. Each atomic arrangement introduced separately to LAMMPS for simulation. After applying constraints and boundary conditions, LAMMPS also include integrators like velocity-Verlet integrator or Brownian dynamics or other types of integrator to run the simulation and finally the outputs are emerged. The outputs are inspected carefully to appreciate the natural behavior of the problem. Appreciation of natural properties of the materials assist us to design new applicable materials.
In investigation on the large deflection of circular and rectangular membranes, which is related to the second part of this thesis, continuum mechanics approach is implemented. Nonlinear Föppl membrane theory, which carefully release nonlinear governing equations of motion, is considered to establish the non-linear partial differential equilibrium equations of the membranes under distributed and centric point loads. The Galerkin and energy methods are utilized to solve non-linear partial differential equilibrium equations of circular and rectangular plates respectively. Maximum deflection as well as stress through the film region, which are kinds of issue in many industrial applications, are obtained
Salt-frost Attack on Concrete - New Findings regarding the Damage Mechanism
No full textThe reduction of the cement clinker content is an important prerequisite for the improvement of the CO2-footprint of concrete. Nevertheless, the durability of such concretes must be sufficient to guarantee a satisfactory service life of structures. Salt frost scaling resistance is a critical factor in this regard, as it is often diminished at increased clinker substitution rates. Furthermore, only insufficient long-term experience for such concretes exists. A high salt frost scaling resistance thus cannot be achieved by applying only descriptive criteria, such as the concrete composition. It is therefore to be expected, that in the long term a performance based service life prediction will replace the descriptive concept.
To achieve the important goal of clinker reduction for concretes also in cold and temperate climates it is important to understand the underlying mechanisms for salt frost scaling. However, conflicting damage theories dominate the current State of the Art. It was consequently derived as the goal of this thesis to evaluate existing damage theories and to examine them experimentally. It was found that only two theories have the potential to describe the salt frost attack satisfactorily – the glue spall theory and the cryogenic suction theory.
The glue spall theory attributes the surface scaling to the interaction of an external ice layer with the concrete surface. Only when moderate amounts of deicing salt are present in the test solution the resulting mechanical properties of the ice can cause scaling. However, the results in this thesis indicate that severe scaling also occurs at deicing salt levels, at which the ice is much too soft to damage concrete. Thus, the inability of the glue spall theory to account for all aspects of salt frost scaling was shown.
The cryogenic suction theory is based on the eutectic behavior of salt solutions, which consist of two phases – water ice and liquid brine – between the freezing point and the eutectic temperature. The liquid brine acts as an additional moisture reservoir, which facilitates the growth of ice lenses in the surface layer of the concrete. The experiments in this thesis confirmed, that the ice formation in hardened cement paste increases due to the suction of brine at sub-zero temperatures. The extent of additional ice formation was influenced mainly by the porosity and by the chloride binding capacity of the hardened cement paste.
Consequently, the cryogenic suction theory plausibly describes the actual generation of scaling, but it has to be expanded by some crucial aspects to represent the salt frost scaling attack completely. The most important aspect is the intensive saturation process, which is ascribed to the so-called micro ice lens pump. Therefore a combined damage theory was proposed, which considers multiple saturation processes. Important aspects of this combined theory were confirmed experimentally.
As a result, the combined damage theory constitutes a good basis to understand the salt frost scaling attack on concrete on a fundamental level. Furthermore, a new approach was identified, to account for the reduced salt frost scaling resistance of concretes with reduced clinker content
Nonlocal dynamic Kirchhoff plate formulation based on nonlocal operator method
No full textIn this study, we propose a nonlocal operator method (NOM) for the dynamic analysis of (thin) Kirchhoff plates. The nonlocal Hessian operator is derived based on a second-order Taylor series expansion. The NOM does not require any shape functions and associated derivatives as ’classical’ approaches such as FEM, drastically facilitating the implementation. Furthermore, NOM is higher order continuous, which is exploited for thin plate analysis that requires C1 continuity. The nonlocal dynamic governing formulation and operator energy functional for Kirchhoff plates are derived from a variational principle. The Verlet-velocity algorithm is used for the time discretization. After confirming the accuracy of the nonlocal Hessian operator, several numerical examples are simulated by the nonlocal dynamic Kirchhoff plate formulation
The Scaling Potential of Experimental Knowledge in the Case of the Bauhaus.MobilityLab, Erfurt (Germany)
No full textReal-world labs hold the potential to catalyse rapid urban transformations through real-world experimentation. Characterised by a rather radical, responsive, and location-specific nature, real-world labs face constraints in the scaling of experimental knowledge. To make a significant contribution to urban transformation, the produced knowledge must go beyond the level of a building, street, or small district where real-world experiments are conducted. Thus, a conflict arises between experimental boundaries and the stimulation of broader implications. The challenges of scaling experimental knowledge have been recognised as a problem, but remain largely unexplained. Based on this, the article will discuss the applicability of the “typology of amplification processes” by Lam et al. (2020) to explore and evaluate the potential of scaling experimental knowledge from real-world labs. The application of the typology is exemplified in the case of the Bauhaus.MobilityLab. The Bauhaus.MobilityLab takes a unique approach by testing and developing cross-sectoral mobility, energy, and logistics solutions with a distinct focus on scaling knowledge and innovation. For this case study, different qualitative research techniques are combined according to “within-method triangulation” and synthesised in a strengths, weaknesses, opportunities, and threats (SWOT) analysis. The analysis of the Bauhaus.MobilityLab proves that the “typology of amplification processes” is useful as a systematic approach to identifying and evaluating the potential of scaling experimental knowledge
Airflow through a façade greening system equipped with vertical photovoltaic modules
No full textUsing computational fluid dynamics (CFD), this study investigates airflow through a façade greening system equipped with photovoltaic modules. ANSYS Fluent was used to perform steady-state simulations with two-dimensional models. The characteristics of airflow through the vegetation were considered by applying user defined functions (UDF) to the vegetation areas; these UDFs were validated for three k-ε models. The impact of the surroundings roughness was explored using different roughness length values z0 and using geometrical roughness modeling. Results indicated that compared to an air velocity of about 0.60 m/s at the bare façade, velocities within the greening system varied around 0.15 m/s to 0.50 m/s
Focus Producing Places
Full text linkProducing places is a twofold topic. It can refer to places as sites that produce something, that are productive, that have operations unfold, or actions happen, or objects emerge. Or it can refer to the fabrication of places as specific entities themselves. With the extended availability and practicability of digital positioning, locating, and tracking systems, it has become evident that places are not just there, but that they are generated, that they are subject to mediatechnological operations and effects. Nonetheless, and at the same time, the aspect of places as being productive has also attracted considerable attention. Furthermore, in either perspective, a media-theoretical challenge has come up. It invests two different threads within the realm of conceptualizing not only space, but precisely place under conditions of media, both of them leading way back into the evolution of media societies and cultural technologies
Schwerpunkt Sendung
Full text linkAuch die Zeitschrift für Medien- und Kulturforschung erreicht ihre Leserinnen und Leser als Sendung, als Postgut auf dem Wege der Zustellung nämlich. Wer immer sie liest, hat also mit der Sendung zu tun. Allein das schon ist ein Grund, sich mit der Sendung zu befassen. Und ein gewichtiger Grund dazu: Phänomen und Begriff der Sendung haben, das leuchtet schon intuitiv jeder Postkundin, jedem Radiohörer, jedem Gottesdienstbesucher und jeder Goethe-Leserin ein, eine enorme medienwissenschaftliche Relevanz. Als empirischen, kulturtechnischen Sachverhalt kann man die Sendung – also etwa diese Ausgabe der ZMK – physisch in Händen halten (oder auch nicht, wenn die Postsache nicht ankommt), annehmen oder zurückweisen, man kann sie technisch, etwa als Druck- und Redaktionserzeugnis herstellen, sie aufgeben und abholen, verwalten und organisieren, sie bewirtschaften – aber die Sendung lässt sich auch fühlen, verspüren und bemerken, erfüllen und verfehlen, kann bewegen und berühren oder eben unberührt lassen. Ganz real affiziert und attachiert sie, richtet aus und sendet selbst. Als medienphilosophisches Konzept genommen, besitzt die Sendung folglich das Potential zur Entfaltung komplexer Grundannahmen der Medientheorie und zugleich zu ihrer reduzierenden Bündelung und Einfassung. Sie verbindet und durchkreuzt ganz grundsätzlich das begrifflich sorgsam Getrennte, zum Beispiel das Heilige und das Profane, das Materielle und das Immaterielle, das Aktive und das Passive. Sie ist darin ein genuin medienwissenschaftlicher Leitbegriff, an dem sich die gesamte Breite dessen, was Medium sein kann, entfalten lässt, von der Religion bis zum Massenmedium, von der Politik bis zum Postboten, von der Infrastruktur bis zur Entrückung. Sie erzeugt zudem in all ihrer Materialität mannigfaltige paradoxe und reflexive Verläufe – die Sendung überhaupt zu denken, heißt deshalb nicht zuletzt, selber senden und gesandt werden
Schwerpunkt Inkarnieren
Full text linkDer Themenschwerpunkt des vorliegenden Heftes der Zeitschrift für Medien- und Kulturforschung wird bestritten von Autoren, die der DFG-Forschergruppe »Medien und Mimesis« angehören, die an der Bauhaus-Universität Weimar angesiedelt, aber zusätzlich über die Universitäten Basel, Bielefeld, Bochum, München und Zürich verteilt ist. Die Forschergruppe untersucht Mimesis als Kulturtechnik vor dem Hintergrund aktueller Entwicklungen in der Medienforschung, die Praktiken und Operationsketten als vorgängig gegenüber den aus ihnen hervorgehenden Subjekt-Objekt-Dichotomien bzw. Subjekt-Werkzeug-Artefakt-Kausalitäten ansehen. Die Auffassung von Mimesis als einer vielgestaltigen Kulturtechnik geht über die in den Kultur- und Literaturwissenschaften ebenso wie in der Philosophie dominierende ästhetische und epistemische Betrachtung der Mimesis hinaus und stellt das geschichtsphilosophische Selbstverständnis der Moderne als eine grundlegend a-mimetische kulturelle und soziale Formation infrage. Mimesis und imitatio werden nicht länger in die Perspektive einer zu ü berwindenden Vorgeschichte der Idee des schöpferischen Menschen und seiner Werkherrschaft gestellt (Blumenberg). Anstatt die Mimesis in einen Gegensatz zur modernen Technik und der auf ihr beruhenden Zivilisation zu manövrieren und das konstruktivistische Selbstverständnis der Neuzeit kulturell zu verallgemeinern und absolut zu setzen, gehen die Projekte der Forschergruppe auf unterschiedlichen Feldern den seinsverändernden, transformatorischen Wirkungen medial gekoppelter mimetischer Praktiken und Verhaltensweisen zwischen dem 15. und dem 21. Jahrhundert nach. ..
Strategien der Sichtbarkeit und Sichtbarmachung von ‚Wearable Enhancement‘ im Bereich Smart Health
No full textDie vorliegende Forschungsarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Gestaltung von körpernahen, tragbaren Artefakten für den digitalisierten Gesundheitsbereich. Unter dem entwickelten Begriff des Wearable Enhancements werden die verschiedenen Termini aus smarten Textilien, Fashion Technologies, Wearable Technologies sowie elektronischen Textilien zusammengefasst und zwei zentrale Forschungsfragen untersucht. Wie kann Wearable Enhancement im Bereich Smart Health ethisch, sozial und ökologisch entwickelt und gestaltet werden? Inwiefern können textile Schnittstellen die Wahrnehmung und die Wahrnehmbarkeit des Körpers verändern? Mit der ersten Forschungsfrage sollen vorrangig Ansätze und Strategien der Sichtbarkeit für die Entwicklung und Gestaltung diskutiert werden, welche Aussagen für die Designpraxis, den Gestaltungs- und Designforschungsprozess sowie die Designlösungen selbst generieren sollen. Die zweite Forschungsfrage zielt darauf, Formen der Sichtbarmachung von sowie für Wearable Enhancement zu untersuchen.
Anhand von drei konkreten Fallstudien werden wesentliche Aspekte der Rezeption, Perzeption, Konstruktion, Konfiguration und Konzeption von soziotechnischen Artefakten zur Funktionssteigerung des menschlichen Körpers untersucht und verschiedene Formen der Sichtbarkeit und Sichtbarmachung entwickelt. In der Arbeit wird ein dual-angelegter transdisziplinärer Designforschungsansatz entwickelt und praktiziert, welcher sowohl die menschlichen Bedürfnisse der Nutzer*innen als auch die Weiterentwicklung von Technologien berücksichtigt. Auf dieser Grundlage wird versucht Anregungen für ein zukunftsfähiges und zugleich verantwortungsorientiertes Design zu geben