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Speaking from Somewhere: Der Audio-Walk als künstlerische Praxis und Methode
Get PDFIn der vorliegenden Arbeit „Speaking from Somewhere: Der Audio-Walk als künstlerische Praxis und Methode“ wird der Audio-Walk auf theoretischer und praktischer Basis untersucht. Der erste Teil widmet sich dem Audio-Walk als künstlerisches Format. Darin wird analysiert, wie dieses aufgebaut ist und welche Komponenten wie zusammenwirken, damit sich die Darbietung – und die dafür charakteristisch intensive Wirkung – entfalten kann. Im zweiten Teil wird der Audio-Walk als experimentelle mobile Methode für die künstlerische Forschung betrachtet. Im Zentrum steht dabei die Frage, wie sich das künstlerische Format nutzen lässt, um spezifische Fragestellungen an einen ausgewählten Personenkreis zu adressieren, der sich währenddessen in einer inszenierten Situation befindet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Audio-Walk-Experimenten, die mit dieser Absicht entwickelt wurden. Als Fallbeispiel für die Methode dient dabei die Zusammenarbeit mit einer Gruppe kürzlich nach Deutschland migrierter Frauen
Forecast Engineering: From Past Design to Future Decision 2017
Get PDFThe design of engineering structures takes place today and in the past on the basis of static calculations. The consideration of uncertainties in the model quality becomes more and more important with the development of new construction methods and design requirements. In addition to the traditional forced-based approaches, experiences and observations about the deformation behavior of components and the overall structure under different exposure conditions allow the introduction of novel detection and evaluation criteria.
The proceedings at hand are the result from the Bauhaus Summer School Course: Forecast Engineering held at the Bauhaus-Universität Weimar, 2017. It summarizes the results of the conducted project work, provides the abstracts of the contributions by the participants, as well as impressions from the accompanying programme and organized cultural activities.
The special character of this course is in the combination of basic disciplines of structural engineering with applied research projects in the areas of steel and reinforced concrete structures, earthquake and wind engineering as well as informatics and linking them to mathematical methods and modern tools of visualization. Its innovative character results from the ambitious engineering tasks and advanced
modeling demands
An Enhanced Full Waveform Inversion Method for the Structural Analysis of Dams
No full textSince the Industrial Revolution in the 1700s, the high emission of gaseous wastes into the atmosphere from the usage of fossil fuels has caused a general increase in temperatures globally. To combat the environmental imbalance, there is an increase in the demand for renewable energy sources. Dams play a major role in the generation of “green" energy. However, these structures require frequent and strict monitoring to ensure safe and efficient operation. To tackle the challenges faced in the application of convention dam monitoring techniques, this work proposes the inverse analysis of numerical models to identify damaged regions in the dam. Using a dynamic coupled hydro-mechanical Extended Finite Element Method (XFEM) model and a global optimization strategy, damage (crack) in the dam is identified. By employing seismic waves to probe the dam structure, a more detailed information on the distribution of heterogeneous materials and damaged regions are obtained by the application of the Full Waveform Inversion (FWI) method. The FWI is based on a local optimization strategy and thus it is highly dependent on the starting model. A variety of data acquisition setups are investigated, and an optimal setup is proposed. The effect of different starting models and noise in the measured data on the damage identification is considered. Combining the non-dependence of a starting model of the global optimization strategy based dynamic coupled hydro-mechanical XFEM method and the detailed output of the local optimization strategy based FWI method, an enhanced Full Waveform Inversion is proposed for the structural analysis of dams
Crack Identification using Dynamic Extended Finite Element Method and Thermal Conductivity Engineering for Nanomaterials
No full textIdentification of flaws in structures is a critical element in the management of maintenance and quality assurance processes in engineering. Nondestructive testing (NDT) techniques based on a wide range of physical principles have been developed and are used in common practice for structural health monitoring. However, basic NDT techniques are usually limited in their ability to provide the accurate information on locations, dimensions and shapes of flaws. One alternative to extract additional information from the results of NDT is to append it with a computational model that provides detailed analysis of the physical process involved and enables the accurate identification of the flaw parameters. The aim here is to develop the strategies to uniquely identify cracks in two-dimensional 2D) structures under dynamic loadings.
A local NDT technique combined eXtended Finite Element Method (XFEM) with dynamic loading in order to identify the cracks in the structures quickly and accurately is developed in this dissertation. The Newmark-b time integration method with Rayleigh damping is used for the time integration. We apply Nelder-Mead (NM)and Quasi-Newton (QN) methods for identifying the crack tip in plate. The inverse problem is solved iteratively, in which XFEM is used for solving the forward problem in each iteration. For a timeharmonic excitation with a single frequency and a short-duration signal measured along part of the external boundary, the crack is detected through the solution of an inverse time-dependent problem. Compared to the static load, we show that the dynamic loads are more effective for crack detection problems. Moreover, we tested different dynamic loads and find that NM method works more efficient under the harmonic load than the pounding load while the QN method achieves almost the same results for both load types.
A global strategy, Multilevel Coordinate Search (MCS) with XFEM (XFEM-MCS) methodology under the dynamic electric load, to detect multiple cracks in 2D piezoelectric plates is proposed in this dissertation. The Newmark-b method is employed for the time integration and in each iteration the forward problem is solved by XFEM for various cracks. The objective functional is minimized by using a global search algorithm MCS. The test problems show that the XFEM-MCS algorithm under the dynamic electric load can be effectively employed for multiple cracks detection in piezoelectric materials, and it proves to be robust in identifying defects in piezoelectric structures. Fiber-reinforced composites (FRCs) are extensively applied in practical engineering since they have high stiffness and strength. Experiments reveal a so-called interphase zone, i.e. the space between the outside interface of the fiber and the inside interface of the matrix. The interphase strength between the fiber and the matrix strongly affects the mechanical properties as a result of the large ratio of interface/volume. For the purpose of understanding the mechanical properties of FRCs with functionally graded interphase (FGI), a closed-form expression of the interface strength between a fiber and a matrix is obtained in this dissertation using a continuum modeling approach according to the ver derWaals (vdW) forces. Based on the interatomic potential, we develop a new modified nonlinear cohesive law, which is applied to study the interface delamination of FRCs with FGI under different loadings. The analytical solutions show that the delamination behavior strongly depends on the interphase thickness, the fiber radius, the Young’s moduli and Poisson’s ratios of the fiber and the matrix. Thermal conductivity is the property of a material to conduct heat. With the development and deep research of 2D materials, especially graphene and molybdenum disulfide (MoS2), the thermal conductivity of 2D materials attracts wide attentions. The thermal conductivity of graphene nanoribbons (GNRs) is found to appear a tendency of decreasing under tensile strain by classical molecular dynamics (MD) simulations. Hence, the strain effects of graphene can play a key role in the continuous tunability and applicability of its thermal conductivity property at nanoscale, and the dissipation of thermal conductivity is an obstacle for the applications of thermal management. Up to now, the thermal conductivity of graphene under shear deformation has not been investigated yet. From a practical point of view, good thermal managements of GNRs have significantly potential applications of future GNR-based thermal nanodevices, which can greatly improve performances of the nanosized devices due to heat dissipations. Meanwhile, graphene is a thin membrane structure, it is also important to understand the wrinkling behavior under shear deformation. MoS2 exists in the stable semiconducting 1H phase (1H-MoS2) while the metallic 1T phase (1T-MoS2) is unstable at ambient conditions. As it’s well known that much attention has been focused on studying the nonlinear optical properties of the 1H-MoS2. In a very recent research, the 1T-type monolayer crystals of TMDCs, MX2 (MoS2, WS2 ...) was reported having an intrinsic in-plane negative Poisson’s ratio. Luckily, nearly at the same time, unprecedented long-term (>3months) air stability of the 1T-MoS2 can be achieved by using the donor lithium hydride (LiH). Therefore, it’s very important to study the thermal conductivity of 1T-MoS2.
The thermal conductivity of graphene under shear strain is systematically studied in this dissertation by MD simulations. The results show that, in contrast to the dramatic decrease of thermal conductivity of graphene under uniaxial tensile, the thermal conductivity of graphene is not sensitive to the shear strain, and the thermal conductivity decreases only 12-16%. The wrinkle evolves when the shear strain is around 5%-10%, but the thermal conductivity barely changes.
The thermal conductivities of single-layer 1H-MoS2(1H-SLMoS2) and single-layer 1T-MoS2 (1T-SLMoS2) with different sample sizes, temperatures and strain rates have been studied systematically in this dissertation. We find that the thermal conductivities of 1H-SLMoS2 and 1T-SLMoS2 in both the armchair and the zigzag directions increase with the increasing of the sample length, while the increase of the width of the sample has minor effect on the thermal conductions of these two structures. The thermal conductivity of 1HSLMoS2 is smaller than that of 1T-SLMoS2 under size effect. Furthermore, the temperature effect results show that the thermal conductivities of both 1H-SLMoS2 and 1T-SLMoS2 decrease with the increasing of the temperature. The thermal conductivities of 1HSLMoS2 and 1T-SLMoS2 are nearly the same (difference <6%) in both of the chiral orientations under corresponding temperatures, especially in the armchair direction (difference <2.8%). Moreover, we find that the strain effects on the thermal conductivity of 1HSLMoS2 and 1T-SLMoS2 are different. More specifically, the thermal conductivity decreases with the increasing tensile strain rate for
1T-SLMoS2, while fluctuates with the growth of the strain for 1HSLMoS2. Finally, we find that the thermal conductivity of same sized 1H-SLMoS2 is similar with that of the strained 1H-SLMoS2 structure
A categorical perspective towards aerodynamic models for aeroelastic analyses of bridge decks
No full textReliable modelling in structural engineering is crucial for the serviceability and safety of structures. A huge variety of aerodynamic models for aeroelastic analyses of bridges poses natural questions on their complexity and thus, quality. Moreover, a direct comparison of aerodynamic models is typically either not possible or senseless, as the models can be based on very different physical assumptions. Therefore, to address the question of principal comparability and complexity of models, a more abstract approach, accounting for the effect of basic physical assumptions, is necessary.
This paper presents an application of a recently introduced category theory-based modelling approach to a diverse set of models from bridge aerodynamics. Initially, the categorical approach is extended to allow an adequate description of aerodynamic models. Complexity of the selected aerodynamic models is evaluated, based on which model comparability is established. Finally, the utility of the approach for model comparison and characterisation is demonstrated on an illustrative example from bridge aeroelasticity. The outcome of this study is intended to serve as an alternative framework for model comparison and impact future model assessment studies of mathematical models for engineering applications
Substanz, Struktur oder Bild? Denkmalpflegerische Erfassung von Siedlungen und Wohnanlagen der 1950er bis 1980er Jahre in Westeuropa
Get PDFDie Dissertation umfasst eine vertiefende Untersuchung der denkmalpflegerischen Erfassung von Siedlungen und Wohnanlagen als eine der wichtigsten und umfangreichsten Bautypologien der 1950er bis 1980er Jahre in Westeuropa. Die Beschäftigung mit Bauten der 1950er bis 1980er Jahre führt bei Denkmalpflegern, Architekten, Bewohnern und Politikern immer wieder zu Überlegungen, ob diese besondere Erfassungs- und Erhaltungsstrategien erfordern. Dabei wirft die Typologie des Siedlungsbaus besondere Fragen auf, da sie neben architektonischen Aspekten auch städtebauliche, landschaftsplanerische und sozialwissenschaftliche Bedeutungsebenen umfasst. Nicht zuletzt sind Siedlungen der 1950er bis 1980er Jahre aus denkmalpflegerischer Sicht häufig stark gefährdet. Obwohl die meisten Siedlungen noch nicht ausreichend kunsthistorisch gewürdigt und erfasst sind, unterliegen sie einem hohen Veränderungsdruck. Die teilweise enorme städtebauliche Dimension und Monofunktionalität der Anlagen, die häufig aufgrund von seriellen Bautypen und vorfabrizierten Elementen gleichförmige architektonische Gestaltung und eine Vernachlässigung im Bauunterhalt erschweren den Zugang zu dieser Baugattung. Gewandelte Wohnbedürfnisse sowie bauphysikalische, energietechnische oder ästhetische Maßnahmen führen zur Veränderung der noch relativ jungen Bausubstanz. Zudem weisen Siedlungen der Nachkriegszeit aufgrund ihrer teilweise sehr großzügigen Freiraumstruktur ein großes Potential zur Nachverdichtung auf. Die Auswahl der in dieser Arbeit untersuchten Länder und Siedlungen ergab sich aus der Auswertung einer europaweiten Befragung von Denkmalämtern sowie anschließend geführten Gesprächen mit Fachleuten. Die untersuchten 20 Siedlungen und Wohnanlagen repräsentieren verschiedene Länder (Deutschland, Österreich, Schweiz, Frankreich, Niederlande, England) sowie Bauepochen und Siedlungstypologien, die von der Einfamilienhaussiedlung über Siedlungen mit gemischter Bautypologie hin zur Großsiedlung reichen. Anhand der unterschiedlichen Fallbeispiele wird aufgezeigt, inwiefern die jeweiligen Länder, Bauepochen beziehungsweise Siedlungstypologien Einfluss auf die denkmalpflegerischen Erfassungsstrategien haben. Zusammenfassend lässt sich resümieren, dass die Gesetzesgrundlagen und Denkmalkriterien für eine denkmalpflegerische Erfassung von Bauten der 1950er bis 1980er Jahre in den meisten Ländern konstant bleiben, während sich in den Bereichen Zeitpunkt, Auswahl und Einbindung der Öffentlichkeit eine Modifizierung oder zumindest eine Reflektion der bisherigen Strukturen abzeichnet. Sinnvoll und wünschenswert erscheint darüber hinaus ein verstärkter Austausch der Denkmalpflege über die nationalen Grenzen hinweg und ein gegenseitiges Lernen voneinander
Zur Entwicklung von Polymerverguss-Kopplungselementen für den Holzbau
No full textDen Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit bilden die konstruktive Entwicklung und die wissenschaftliche Untersuchung des Tragverhaltens von Kopplungselementen für den Ingenieur¬holzbau. Die neu entwickelten Verbindungen bestehen bevorzugt aus Stahlteilen mit Gewindeanschluss und werden mit einem Polymerverguss im Holz verankert. Die Kopplungselemente gestatten die einfache montagegerechte Verbindung von Holzbauteilen untereinander oder zu anderen Bauweisen. Sie nehmen die Zug- oder Drucklast axial auf und gewährleisten eine leistungsfähige und schlupf¬freie Verbindung zum Holz. Für den Verguss wird ein mineralisch gefülltes Epoxidharz mit sehr guten Klebeeigenschaften gegenüber Holz und den meisten üblichen Baustoffen verwendet.
Im Holz werden für die Verankerung der Kopplungselemente Bohrungen vorgesehen, die sich sowohl aus technologischen Gründen als auch für eine gleichmäßige Spannungsverteilung vorteilhaft erweisen. Der Durchmesser der Bohrung ist gegenüber dem Verbindungselement deutlich größer, wodurch die Verbindungsfläche zum Holz bei konstanter Länge ansteigt. Die Vergrößerung der Fugen zwischen dem Verbindungselement und der Holzwandung von 7 mm auf 17 mm führt bei konstanter Einbindetiefe und gleichem Durchmesser des Verbin¬dungsmittels zu einer Laststeigerung von über 20 %. Die größere Vergussfuge gewährleistet darüber hinaus eine Vergleichmäßigung der Spannungen innerhalb der Verbindung, den Ein¬satz von frei geformten Verbindungselementen und eine Vereinfachung der Herstellung.
Die Kopplungselemente sind für den Einsatz in Zug- oder Druckstößen ebenso geeignet wie für biegesteife Anschlüsse axial verbundener Biegeträger oder Rahmenecken. Sie können werkseitig im Holzbauteil vorgesehen oder als direkte Verbindung auf der Baustelle vergossen werden. Für die Baupraxis wird durch den Einsatz des schwindarmen Verguss-materials mit hoher Klebewirkung eine Bandbreite an Anwendungen vom Toleranzausgleich über Schubbewehrung bis zum Druck-, Zug- oder Biegeanschluss geboten.The development and scientific investigation of connecting structural elements for timber constructions is the focus of this thesis. These consist preferential of a connector with standard threading that is anchored to the timber with a polymer grout. The connector allows a simple assembly-compatible connection of the timber elements to other timber structures or different construction types. The new developed polymer-grouted connecting structural elements carry tensile or compressive axial loads and offer a slip-free connection with a high load capacity. The grout is made of an epoxy resin with mineral filling that ensures a reliable adhesive connection to timber and most common building materials.
The connectors are mounted into the timber by drill holes that are advantageous for technological reasons and a consistent stress distribution. The diameter of the hole is considerably larger than the connector. Thereby, the mounting area to the timber is enlarged as well as the load capacity, even at constant length. While enlarging the gap between connector and enveloping timber from 7 mm to 17 mm the load capacity increases by more than 20 %. Within the larger gap, filled with polymer grout, the surface stress distribution is equalized. This allows the usage of free formed connectors and an easier handling.
The cast-in connectors can be used for tensile or compression joints as well as for the bending connection of axial mounted beams or frame structures. It is possible to prefabricate the elements or to grout them on site as repair-joints. The stable polymer grout offers a variety of applications with its adhesive and low shrinking properties. In combination with threaded connectors it can be used to equalize tolerances or for tension, compression or shear-connectors and as reinforcement for timber structures
Die Rezeption des Neuen Bauens und der Amsterdamer Schule am Beispiel jüngerer Wohnungsbauten in den Niederlanden
No full textDie niederländische Architekturmoderne wird seit den 1980er Jahren nahezu durchgehend baulich rezipiert. Bisher unternommene uneinheitliche Kategorisierungen dieser Bauten als "Neo-Moderne" oder "Neu-Amsterdamer- Schule" werden dem komplexen Sachverhalt oftmals nicht in ausreichendem Maße gerecht. Die Arbeit soll daher einen Beitrag zum besseren Verständnis der Rezeption des Neuen Bauens und der Amsterdamer Schule leisten. Anhand vier ausgewählter jüngerer Wohnungsbauten in den Niederlanden untersucht sie konkret das Verhältnis zu den städtebaulichen, typologischen und formal- gestalterischen Vorbildern aus den 1920er und 1930er Jahren.
Welche Gründe waren ausschlaggebend für die Wahl bestimmter Vorbilder? Auf welche Wohnanlagen greifen sie konkret zurück und mithilfe welcher Verfahren tun sie dies? Inwiefern unterscheidet sich die Vorgehensweise der ArchitektInnen von denen des Neuen Bauens oder der Amsterdamer Schule?
Das Resümee offenbart eine große Vielfalt an Rezeptionstechniken von zumeist mehreren historischen Vorbildern und damit die Schwierigkeit, das vorliegende Phänomen zu deuten. Vor allem aber scheint die Moderne mit ihrem Paradigma der Originalität von einem erneuten eklektischen Ansatz in der Architektur überholt worden zu sein.
In ihrem methodischen Ansatz verbindet die Thesis formal-gestalterische Analysen mit theoretischen Reflexionen und behandelt mit dem Thema der Referenzen eine zentrale Praxis im Entwurfsprozess von ArchitektInnen
Erweiterte Prozessbewertung von Biogasanlagen unter Berücksichtigung organoleptischer Parameter und Erfahrungswissen
Get PDFLandwirtschaftliche Biogasanlagen leisten mit ca. 9.300 Anlagen und einem Anteil von 5,3% an der Stromerzeugung, einen Beitrag zur Erzeugung Erneuer-barer Energien in Deutschland. Die Optimierung dieser Anlagen fördert die nachhaltige Bereitstellung von Strom, Wärme und BioErdgas.
Das Ergebnis dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung eines mehrmethodi-schen Bewertungsansatzes zur Beschreibung der Qualität der Eingangs-substrate als Teil einer ganzheitlichen Prozessoptimierung. Dies gelingt durch die kombinierte Nutzung klassischer Analysesätze, der Nutzung organolepti-scher Parameter – der humansensorischen Sinnenprüfung – und der Integration von prozess- und substratspezifischem Erfahrungswissen. Anhand von halbtechnischen Versuchen werden Korrelationen und Kausalitäten zwi-schen chemisch-physikalischen, biologischen, organoleptischen und erfahrungsbezogenen Parametern erforscht. Die Entwicklung einer Fallbasis mit Hilfe des Fallbasierten Schließens, einer Form Künstlicher Intelligenz, zeigt das Entwicklungs- und Integrationspotenzial der Automatisierung auf, insbesondere auch im Hinblick auf neue Ansätze z.B. Industrie 4.0. Erste Lösungen zur Bewältigung der identifizierten Herausforderungen der mehrmethodischen Prozessbewertung werden vorgestellt.
Abschließend wird ein Ausblick auf den weiteren Forschungsbedarf gegeben und die Übertragbarkeit des mehrmethodischen Bewertungsansatzes auf andere Anwendungsfelder z.B. Bioabfallbehandlung, Kläranlagen angeregt.Agricultural biogas plants significantly contribute to the generation of renewable energies in Germany. Approx. 9,300 facilities account 5.3% of the total generated electricity in Germany. Optimization of these biogas plants will undoubtably promote the sustainable provision of electricity, heat and natural gas.
This research study developed a multi-methodical assessment approach to de-scribe the quality of input substrates as part of a holistic process optimization. This is achieved by combination of conventional analysis, use of organoleptic parameters, integration of process- as well as substrate-specific experient ba-sed knowledge. Correlations and causalities between chemical-physical, biological, organoleptic and experiential parameters are explored. These inves-tigations based on semi-technical experiments.
Using case-based reasoning, a form of artificial intelligence, demonstrates the potential for development and integration of automation. Solving approaches to overcome the challenges of multi-methodical process assessment are presented.
Finally, an outlook on further research needs is given. Furthermore, the trans-ferability of the multi-methodical assessment approach to other fields of application like bio-waste treatment or sewage treatment plants, is incited
Between plan and reality: tracing the development dynamics of the Lanzhou New Area - a computational approach
Get PDFContemporary planning practice is often criticized as too design-driven with a lack of both quantitative evaluation criteria and employment of models that anticipate the self-organizational forces shaping cities, resulting in significant gaps between plan and reality.
This study aims to introduce a modular toolbox prototype for spatial-analysis in data-poor environments. It is proposed to integrate designing, evaluation, and monitoring of urban development into one framework, thus supporting data-driven, on-demand urban design, and planning processes.
The proposed framework’s value will exemplarily be tested, focussing on the analysis and simulation of spatiotemporal growth trajectories taking the Lanzhou New Area as a case-study - a large scale new town project that struggles to attract residents and businesses.
Conducted analysis suggests that more attention should be given to spatiotemporal development paths to ensure that cities work more efficiently throughout any stage of development. Finally, early hints on general design strategies to achieve this goal are discussed with the assistance of the proposed toolbox