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From Readers to Data : Uncertainty in Computational Literary Citizen Science
No full textWe examine uncertainty in computational literary citizen science by analysing The Hebrew Novel Project, a large-scale initiative collecting reader interpretations of Hebrew novels. While citizen science projects typically treat uncertainty as noise, we demonstrate the value of treating it as meaningful data. Through statistical-phenomenological analysis of 1,026 questionnaire responses from 349 readers, we study how readers express uncertainty, from simple question-skipping to explicit rejection of interpretive frameworks. We uncover theoretically meaningful uncertainty patterns - certain literary concepts consistently elicit more uncertainty than others, and individual readers show varying but consistent levels of epistemic humility across different aspects of literary interpretation. We argue that this "productive uncertainty" provides insight into both the nature of literary texts and the process of reading, suggesting new directions for computational literary studies that embrace interpretive ambiguity. By taking uncertainty seriously, citizen science projects can address a wider scope of interpretive phenomena while maintaining methodological rigour
Cooperative Behavior Planning for Automated Vehicles in Ordering Situations
No full textAutomated Driving has the potential to profoundly reduce traffic fatalities. However, challenges remain when extending the Operational Design Domain of automated vehicles to urban scenarios, especially in mixed traffic where automated systems interact with human drivers.
This thesis investigates behavior planning strategies in the scenario class of Cooperative Ordering Problems where two vehicles have to cooperatively determine their order of passing through a shared road section. This requires close interaction between traffic participants. Since both the intention of the other agent and its exact behavior are unknown, novel approaches are needed to plan safe, efficient and courteous behavior.
The aim of this thesis is to identify the required components and build an Automated Driving System which can resolve these Cooperative Ordering Problems safely and efficiently. To that end, it presents three systems that incrementally solve more complex tasks within such problems. The quality of the proposed system is analyzed utilizing prototype vehicles, to demonstrate the behavior in complex traffic scenarios and large-scale empirical experiments in simulation to provide statistical evidence.
A first reactive behavior planning system is presented which provides safe solutions to Cooperative Ordering Problems. Based on work in risk theory and uncertainty modeling, a behavior planner is designed which demonstrates intelligent behavior planning in scenarios, where the intention of the other agent is clear. The system is validated on prototype vehicles in various scenarios such as multi-lane traffic, intersections with priority and automated overtaking in urban traffic. In all scenarios, it shows safe and foresighted behavior, albeit in some scenarios, the behavior is overly conservative.
To overcome the limitations of the first system, a second system is introduced which extends the previous approach by detecting the intention of the interaction partner regarding the order of passing through the shared traffic space. By observing the asymmetry in the state of both agents, the system is capable of detecting mismatching intentions and resolving them. Large-scale empirical simulation experiments show a significant improvement of resolution time compared to the previous system, drastically increasing the efficiency without compromising safety. However, the system cannot purposefully deviate from matching the other agent's intention, a necessary ability for negotiation.
The third system extends the concepts of the previous systems to provide cooperative behavior planning. It allows courteous behavior in situations where a small disadvantage of the automated vehicle leads to a larger benefit for other traffic participants. This system is also capable of negotiation in Cooperative Ordering Problems by influencing the behavior of the other vehicle towards preferred solutions. The negotiation model modulates the decision of when to match the intention of the other agent and when to insist on achieving a better outcome. The system is tested extensively both in prototype vehicles and in simulative experiments. The system with negotiation can robustly resolve Cooperative Ordering Problems in a safe, efficient and courteous manner.
Overall, this thesis provides an overview on the complexity and diverse implications of Cooperative Ordering Problems. It proposes methods to solve individual requirements and how these methods can be combined. The presented systems integrate with existing system components and can therefore extend the cooperative capabilities of existing behavior planning systems. This enables various mobility concepts, such as automated vehicles, automated micro mobility solutions, and mobile robots to interact safely with human drivers and expand their autonomy
Decoding Cobalt’s Influence: An Analysis of Environmental Impacts in the Production of NMC Cathode Active Materials for Lithium-ion Batteries
No full textThe increased use of lithium-ion batteries has raised concerns about the sustainability of their usage, prompting the need for an environmental assessment. This study evaluates and compares the environmental impacts of NMC 111 and NMC 811 cathode active materials (CAMs) using Life Cycle Assessment (LCA). To improve the accuracy of the assessment, process simulation with HSC Chemistry was employed to model the production of cobalt sulfate (CoSO₄), a key precursor for NMC cathodes.
Using the simulated process data, a custom Life Cycle Inventory (LCI) was generated and the environmental impacts of CoSO₄ production were assessed using the ReCiPe 2016, midpoint impact assessment method in OpenLCA were. This custom cobalt sulphate dataset is integrated into the Ecoinvent database by replacing the default CoSO₄ input in NMC 111 and NMC 811 inventories, allowing for a comparative LCA of both chemistries
The results indicate that the modelled cobalt sulfate production route has a lower environmental impact than reported literature values, with a GWP of 12.1 kg CO₂-eq per kg of CoSO₄. The majority of emissions and resource use were found to stem from extraction and early processing stages, rather than final refining. When applied to NMC 111 and NMC 811, the results highlight key trade-offs: NMC 111 exhibits a higher GWP (22.4 kg CO₂-eq/kg) due to its greater cobalt content, while NMC 811, with lower cobalt dependency, has a slightly reduced footprint (21.8 kg CO₂-eq/kg). However, the increased nickel content in NMC 811 introduces additional environmental burdens, emphasizing the need for a balanced assessment when selecting cathode chemistries
Neues Leben blüht aus den Ruinen. Vor 50 Jahren begannen die Arbeiten zum Wiederaufbau des Altschlosses.
No full textNicht nur für Studierende und Uni-Angehörige ist das Darmstädter Schloss heute ein Dreh- und Angelpunkt. Doch das war nicht immer so. Viele Jahre lag das Altschloss, in dem sich heute unter anderem Institute der Fachbereiche Rechts- und Wirtschaftswissenschaften sowie Gesellschafts- und Geschichtswissenschaften befinden, in Schutt und Asche
Vor 75 Jahren ... Hundertjahrfeier der TH Darmstadt im Nationalsozialismus.
No full textIm Mai 1936 wurde Darmstadt zum Ziel von mehr als 4300 Ingenieuren aus dem In- und Ausland. Die TH Darmstadt beging ihr hundertjähriges Jubiläum und wurde zeitgleich Gastgeber für die 80-Jahr-Feier des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI)
Ein neuer Ansatz zur Konstruktion von Subdivisionsalgorithmen
Get PDFIn dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Konstruktion von Subdivisionsalgorithmen für verallgemeinerte quadratische und kubische B-Spline-Subdivision für Subdivisionsflächen und -volumen vorgestellt. Dabei wird zunächst ein Katalog von Qualitätskriterien für diese Subdivisionsalgorithmen erarbeitet, an denen sich die Konstruktion orientiert. Die Konstruktion erstellt in einem ersten Schritt die gewünschten subdominanten Eigenvektoren als Ecken regelmäßiger konvexer 2-Polytope für Flächen und als Ecken konvexer 3-Polytope für Volumen mittels Kreispackungen. Anschließend wird mithilfe dieser Polytope eine Colin-de-Verdière-Matrix für die verallgemeinerte quadratische und eine Colin-de-Verdière-artige Matrix für die verallgemeinerte kubische B-Spline-Subdivision erzeugt. Diese Matrizen werden anschließend mithilfe des Matrixexponentials so angepasst, dass die Subdivisionsmatrizen mit den gewünschten Eigenschaften entstehen.
Alle in dieser Arbeit vorgestellten Subdivisionsalgorithmen weisen empirisch einen subdominanten Eigenwert 1/2 mit gewünschter algebraischer und geometrischer Vielfachheit auf. Für den quadratischen Fall lässt sich diese Eigenschaft sogar formal beweisen. Außerdem bilden die zugehörigen Eigenvektoren im zentralen Bereich für die verallgemeinerten quadratischen B-Spline-Subdivisionsalgorithmen ein konvexes Polytop und für die verallgemeinerten kubischen B-Spline-Subdivisionsalgorithmen bilden sie die Verfeinerung eines konvexen Polytops. Zusätzlich erfüllen die so konstruierten Subdivisionsalgorithmen eine Vielzahl weiterer Qualitätskriterien wie die der affinen Invarianz und die der konvexen Hülle. Zudem haben sie einen dominanten Eigenwert 1, respektieren alle Symmetrien der zugrundeliegenden Struktur und weisen geeignete Träger der Verfeinerungsregeln auf.
Der wissenschaftliche Mehrwert dieser Arbeit liegt in der Ausarbeitung der Qualitätskriterien und in der neuartigen Konstruktion der Subdivisionsalgorithmen mit zugehörigen Beweisen und empirischer Analyse. Speziell für verallgemeinerte kubische B-Spline-Subdivisionsflächen wird eine Alternative zum Catmull-Clark-Algorithmus mit subdominantem Eigenwert 1/2 vorgestellt. Für verallgemeinerte volumetrische B-Spline-Subdivision werden insbesondere Subdivisionsalgorithmen mit geeignetem Spektrum vorgestellt, die damit vielversprechende Kandidaten für die Anwendung sind, beispielsweise für Simulation im Rahmen der isogeometrischen Analysis. Darüber hinaus wird gezeigt, dass sich der Catmull-Clark-Algorithmus [CC78] in seiner ursprünglichen Version nicht zur Verallgemeinerung auf volumetrische Subdivision eignet und dass die etablierten Subdivisionsalgorithmen [Baj+02] und [JM99] für etliche kombinatorische Anordnungen kein geeignetes Spektrum aufweisen. Zudem werden Forschungsansätze für den volumetrischen Fall zur Verallgemeinerung von hexaedrischen auf beliebige Strukturen vorgestellt.
Die Konstruktion der Subdivisionsmatrizen wurde zudem algorithmisch in Matlab umgesetzt. Das zugehörige Softwarepaket inklusive Funktionen zur uniformen Verfeinerung und zum Plotten von Subdivisionsvolumen findet sich unter: https://doi.org/10.48328/tudatalib-184
Auralization of a Tuning Fork
Get PDFThrough the auralization it is possible to simulate in advance the acoustics of a prototype under development. The simulation of the sound of a product before its construction allows the optimization of time and costs, as it would allow the production of only the best design variant or would reduce the phase of post-processing optimization [1]. The aim of this study is to simulate the sound of a numerical model and to obtain an audio file as little artificial as possible and with no artifacts. In order to achieve this goal, a number of studies [1, 2, 3, 4, 5, 6] have been recognized that follow the scheme represented in the Figure 1. Therefore this procedure will be performed in this analysis.
A study of this type requires the modeling of the dynamic forces acting on the system and a numerical model that reproduces its dynamic vibrational behavior and the consequent acoustic radiation of the excited modes through a coupled FEM-BEM simulation. The results obtained from the BEM simulation already represent an auralization in free field and the audio results obtained in free field will be compared
Vibroakustische Modellversuche
No full textJede physikalische Gleichung muss dimensionshomogen sein. Diese Aussage erscheint so selbstverständlich, dass sie kaum einer tiefergehenden Diskussion bedarf. Tatsächlich markiert sie den Ausgangspunkt der Ähnlichkeits- und Modelltheorie. In der Strömungsmechanik und Thermodynamik werden Verfahren zur Durchführung von ähnlichkeitsmechanischen Modellversuchen seit dem späten 19. und frühen 20. Jahrhundert entwickelt und eingesetzt, u. a. durch Hermann von Helmholtz [1, 2]. 1970 benennt Lothar Cremer die dimensionslose Wellenlänge Helmholtzzahl [3]. Im Themenfeld der Vibroakustik, d. h. der Entstehung, Ausbreitung und Abstrahlung von Körperschall, konnten sich Modellversuche bislang nicht durchsetzen. Zudem haben numerische Verfahren im Ingenieurwesen ähnlichkeitsmechanische Modellversuche ein Stück weit verdrängt. Andererseits sind Modellversuche hervorragend geeignet, um vibroakustische Eigenschaften maschinenbaulicher Systeme in frühen Entwurfsphasen abzusichern. Sie unterstützen somit schnellere, parallelisierte Produktentwicklungsprozesse.
Der vorliegende Beitrag ordnet zunächst die Begriffe Maschinenakustik, Modellversuche und Modelle ein. Anschließend werden die Grundlagen der Ähnlichkeitsmechanik erläutert. Die klassischen Ähnlichkeitsansätze werden sodann mit computergestützten Verfahren der Sensitivitätsanalyse kombiniert. Dies vereinfacht die Herleitung von Modellgesetzen an körperschallerregten Strukturen, da ausschließlich Ein- und Ausgangsgrößen wie beispielsweise Geometriedaten bzw. modale Größen oder Übertragungsfunktionen benötigt werden. Beispiele aus dem Maschinenbau zeigen, wie körperschallerregte Platten oder Getriebe skaliert werden können, welche Herausforderungen bei vibroakustischen Modellversuchen in der Praxis auftreten und wie sie beherrscht werden können. Schließlich sollen die Prinzipien der Modellähnlichkeit als Ausblick auf zukünftige Arbeiten im Hinblick auf Selbsthnlichkeit diskutiert und mögliche Anwendungsszenarien in der Vibroakustik aufgezeigt werden
Entwicklung einer digitalen Datenbank für Versuche im Physikunterricht
No full textDiese Abschlussarbeit untersucht die Anforderungen an eine digitale Datenbank zur Unterstützung von Physiklehrkräften bei der Planung und Durchführung von Unterrichtsversuchen. Im Zentrum steht eine empirische Analyse der Vorstellungen und Bedürfnisse der Zielgruppe – bestehend aus Lehramtsstudierenden, Referendar*innen und berufstätigen Lehrkräften – mithilfe leitfadengestützter Interviews. Die Ergebnisse werden qualitativ ausgewertet und mit Blick auf ihre technische Umsetzbarkeit reflektiert. Dabei werden Chancen und Grenzen aktueller Softwarelösungen diskutiert und erste Ansätze zur konkreten Gestaltung vorgestellt. Ziel ist es, einen Beitrag zur digitalen Entlastung von Lehrkräften im Fach Physik zu leisten
Structural topology optimization with simultaneous stress and displacement constraints considering multiple load cases
No full textIn this paper, a structural topology optimization approach is presented considering stress and displacement constraints using different load cases. This is motivated by structural engineering applications. A short review on different types of constraints is presented, distinguishing respective measures on a global and local basis. It is identified that local stress and displacement constraints represent common engineering problems most closely and allow for a wide variety of applications, especially different displacement limits for different structural regions. In order to solve the proposed multiconstrained formulation, stress-constrained optimization with the Augmented Lagrangian method is extended to include displacement constraints simultaneously. The implementation of multiple load cases is discussed. This leads to a highly modular approach that can easily be adapted to different engineering problems. The corresponding gradient is derived and the optimization is performed using a steepest descent method. The effectiveness of this approach is proven based on the example of an L-shaped structure and a two-span beam