@phdthesis{Abbas, author = {Abbas, Tajammal}, title = {Assessment of Numerical Prediction Models for Aeroelastic Instabilities of Bridges}, publisher = {Jonas Verlag}, address = {Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2716}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20180515-27161}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {275}, abstract = {The phenomenon of aerodynamic instability caused by the wind is usually a major design criterion for long-span cable-supported bridges. If the wind speed exceeds the critical flutter speed of the bridge, this constitutes an Ultimate Limit State. The prediction of the flutter boundary, therefore, requires accurate and robust models. The complexity and uncertainty of models for such engineering problems demand strategies for model assessment. This study is an attempt to use the concepts of sensitivity and uncertainty analyses to assess the aeroelastic instability prediction models for long-span bridges. The state-of-the-art theory concerning the determination of the flutter stability limit is presented. Since flutter is a coupling of aerodynamic forcing with a structural dynamics problem, different types and classes of structural and aerodynamic models can be combined to study the interaction. Here, both numerical approaches and analytical models are utilised and coupled in different ways to assess the prediction quality of the coupled model.}, subject = {Br{\"u}cke}, language = {en} } @phdthesis{Amiri, author = {Amiri, Fatemeh}, title = {Computational modelling of fracture with local maximum entropy approximations}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2631}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160719-26310}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {130}, abstract = {The key objective of this research is to study fracture with a meshfree method, local maximum entropy approximations, and model fracture in thin shell structures with complex geometry and topology. This topic is of high relevance for real-world applications, for example in the automotive industry and in aerospace engineering. The shell structure can be described efficiently by meshless methods which are capable of describing complex shapes as a collection of points instead of a structured mesh. In order to find the appropriate numerical method to achieve this goal, the first part of the work was development of a method based on local maximum entropy (LME) shape functions together with enrichment functions used in partition of unity methods to discretize problems in linear elastic fracture mechanics. We obtain improved accuracy relative to the standard extended finite element method (XFEM) at a comparable computational cost. In addition, we keep the advantages of the LME shape functions,such as smoothness and non-negativity. We show numerically that optimal convergence (same as in FEM) for energy norm and stress intensity factors can be obtained through the use of geometric (fixed area) enrichment with no special treatment of the nodes near the crack such as blending or shifting. As extension of this method to three dimensional problems and complex thin shell structures with arbitrary crack growth is cumbersome, we developed a phase field model for fracture using LME. Phase field models provide a powerful tool to tackle moving interface problems, and have been extensively used in physics and materials science. Phase methods are gaining popularity in a wide set of applications in applied science and engineering, recently a second order phase field approximation for brittle fracture has gathered significant interest in computational fracture such that sharp cracks discontinuities are modeled by a diffusive crack. By minimizing the system energy with respect to the mechanical displacements and the phase-field, subject to an irreversibility condition to avoid crack healing, this model can describe crack nucleation, propagation, branching and merging. One of the main advantages of the phase field modeling of fractures is the unified treatment of the interfacial tracking and mechanics, which potentially leads to simple, robust, scalable computer codes applicable to complex systems. In other words, this approximation reduces considerably the implementation complexity because the numerical tracking of the fracture is not needed, at the expense of a high computational cost. We present a fourth-order phase field model for fracture based on local maximum entropy (LME) approximations. The higher order continuity of the meshfree LME approximation allows to directly solve the fourth-order phase field equations without splitting the fourth-order differential equation into two second order differential equations. Notably, in contrast to previous discretizations that use at least a quadratic basis, only linear completeness is needed in the LME approximation. We show that the crack surface can be captured more accurately in the fourth-order model than the second-order model. Furthermore, less nodes are needed for the fourth-order model to resolve the crack path. Finally, we demonstrate the performance of the proposed meshfree fourth order phase-field formulation for 5 representative numerical examples. Computational results will be compared to analytical solutions within linear elastic fracture mechanics and experimental data for three-dimensional crack propagation. In the last part of this research, we present a phase-field model for fracture in Kirchoff-Love thin shells using the local maximum-entropy (LME) meshfree method. Since the crack is a natural outcome of the analysis it does not require an explicit representation and tracking, which is advantageous over techniques as the extended finite element method that requires tracking of the crack paths. The geometric description of the shell is based on statistical learning techniques that allow dealing with general point set surfaces avoiding a global parametrization, which can be applied to tackle surfaces of complex geometry and topology. We show the flexibility and robustness of the present methodology for two examples: plate in tension and a set of open connected pipes.}, language = {en} } @phdthesis{Bakir, author = {Bakir, Mirette}, title = {Technologies of Expression, Originality and the Techniques of the Observer}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2584}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160531-25844}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, abstract = {Inhaltliche Struktur: Theoretischer Teil: Um Kulturtechniken des k{\"u}nstlerischen Ausdruckes, und damit den Bezug zwischen Kunst und Medientechnologie zu ergr{\"u}nden, wurde das Verh{\"a}ltnis zwischen dem Betrachter und dem Betrachteten erforscht. Begriffe wie Originalit{\"a}t, Repr{\"a}sentation, Imitation sowie Aneignung und Rezeption kommen an historischen Beispielen zur Diskussion. Praktischer Teil: Mit zwei Ausstellungen (Malerei, Installation) wurden verschiedene Modelle des Sehens problematisiert, um kulturelle und historische Variablen zu ermitteln, die visuelle Kultur begr{\"u}nden. Außerdem wurden die Unterschiede zwischen Beobachter und Betrachter/Zuschauer in Ausstellungssituationen hinterfragt. Kurzfassung: Medientechnologie hat sich selbst zu einer Kunstform entwickelt. Sie kann K{\"u}nstler dabei unterst{\"u}tzen, ihre Ideen handwerklich umzusetzen (Beispiel: Camera Obscura) und zu reflektieren. Dabei geht es um mehr als um technische Hilfmittel f{\"u}r den k{\"u}nstlerischen Ausdruck. Wird die Beziehung zwischen Betrachter und Betrachtetem als eine Transaktion gesehen, in der beide Begriffe gleichermaßen aufs Spiel gesetzt werden, dann ist es notwendig eine Visualit{\"a}t zu bestimmen, an der der Betrachter (im Sinne von Jonathan Crary) aktiv teilnimmt. Das Sehen darf nicht als absolute Erfahrung verstanden werden, denn einzeln analysiert - ohne Einbeziehung anderer Sinneswahrnehmungen und deren mediale Erweiterungen - f{\"u}hrt es zu keinem ad{\"a}quaten Verst{\"a}ndnis davon, wie Bedeutungen produziert werden. Daraus ergibt sich die Forschungsfrage, wie die k{\"u}nstlerische Reaktion auf die im 19. Jahrhundert aufstrebenden Fotografie die Ausdrucksformen beeinflusste und ob sich die gegenseitige Abh{\"a}ngigkeit von Malerei und Fotografie wissenschaftlich-k{\"u}nstlerisch rekonstruieren l{\"a}sst. Die theoretische Referenz f{\"u}r diese Forschung bildeten Theorieans{\"a}tze nicht der Kunstgeschichte, sondern der „Visual Culture Studies", konkret: Martin Jay („Scopic Regimes of Modernity"), Jonathan Crary („Techniques of the Observer") und Rosalind Krauss („Originality"). Dazu wurde die Rezeption der aufkommenden Fotografie in der k{\"u}nstlerischen Produktion beispielhaft untersucht, wobei mit Eug{\`e}ne Delacroix, Gustave Caillebotte sowie dem k{\"u}nstlerischen Dialog zwischen Henri Matisse und Brassai die Problematik herausgearbeitet wurde, mit der sich die bildende Kunst im Lauf jener Jahrzehnte, in denen die Fotografie sich etabliert hat, konfrontiert sah. Sie war eine medientechnische Neuheit mit {\"a}lteren Wurzeln und diente der Malerei als Hilfsmittel (Camera Obscura) und hat durch ihr technische Potenzial dennoch das Verst{\"a}ndnis von Kunst radikal ver{\"a}ndert: sie l{\"o}ste das Ideal einer bestimmten Maltechnik ab, die sich mit dem Verbergen des Pinselstriches verband, und bedeutete in diesem gewissen Sinn das „Ende der Kunst" (nach Paul Delaroche). Bis in die heutige Kunstproduktion zieht sich die Frage, was nach dem Ende der Perfektionierung von Reproduktion durch ihre {\"U}bernahme mittels medientechnischer Apparatur, die nun selbst zum Ausdruck strebt, {\"u}berhaupt noch ein „Kunstwerk" ist oder sein kann. Technisch gest{\"u}tzte Formen der Aneignung und Imitation stellen das klassische Wertemodell der meisterlich ausgef{\"u}hrten Repr{\"a}sentation von Wirklichkeit in Frage, obwohl „Originalit{\"a}t" angesichts der Flut von Reproduktionen doch immer noch - oder gerade deswegen - eine Wertsch{\"a}tzung erf{\"a}hrt. Daher wurden dann auch im k{\"u}nstlerischen Teil verschiedene Modelle des Sehens getestet, um kulturelle und historische Variablen zu ermitteln, die visuelle Kultur beeinflussen und festlegen. Dabei wurde vor allem auch die Rolle der Beobachter reflektiert - die anders als bei Unterhaltungsmedien - in Kunstkontexten eben keine passiven Zuschauer sind. Was den K{\"u}nstler, und was den Betrachter von Kunst definiert, l{\"a}sst sich gleichwohl weder auf ein bestimmte Sinnlichkeit noch eine bestimmte Medientechnologie reduzieren. Wie schon nach dem Aufkommen der Fotografie werden K{\"u}nstler weiterhin auf der Suche nach neuen Ausdrucksformen sein, um andere Weltwahrnehmungen und neue, andere Perspektiven menschlicher Existenz zu erlangen. Mediale Technologien haben sie dabei immer schon unterst{\"u}tzt. Aus meiner Untersuchung schließe ich, dass neue Technologien Kunst nicht definitv beeinflussen, wohl aber ihren Entstehungsprozess ver{\"a}ndern und beeinflussen k{\"o}nnen. Die Frage, wie das geschieht und welche Effekte es zeitigt, bedarf einer stets erneuerten Verhandlung. Daraus folgt die Schlussfolgerung, dass man von K{\"u}nstlern verlangen kann oder sogar muss, sich vor der Wirklichkeit der Technologie nicht zur{\"u}ckzuziehen, sondern sich medientechnische Kompetenzen anzueignen und sich aktiv am Diskurs um neue Technologien zu beteiligen.}, subject = {Beobachter}, language = {en} } @phdthesis{Dwaji, author = {Dwaji, Bahaa}, title = {Stadthotels in Deutschland zwischen Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit - Studie auf Grundlagen der EnEV-Anforderungen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2685}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161020-26855}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {264}, abstract = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit dem Thema Stadthotels in Deutschland zwischen Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit - Studie auf Grundlagen der EnEV-Anforderungen. Die Arbeit setzt sich mit einer qualitativen und quantitativen Analyse {\"u}ber die Energieeffizienz auf Grundlagen der EnEV-Anforderungen und deren Wirtschaftlichkeit bei Stadthotels in Deutschland auseinander. Die Analyse wurde anhand von verschiedenen Untersuchungen bei Hotels aufgebaut. Diese umfassen empirische, energetische und wirtschaftliche Untersuchungen. Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen kommen schließlich zu eindeutigen Ergebnissen auf verschiedenen Ebenen. Im Ergebnis wird deutlich, dass die Optimierung der Geb{\"a}udetechnik sowie auch die Verbesserung der energetischen Qualit{\"a}t der Geb{\"a}udeh{\"u}lle der Hotels bedeutende Einflussfaktoren zur Steigerung der Energieeffizienz darstellen. Dabei ist jedoch festzuhalten, dass sich die Optimierung der Geb{\"a}udetechnik der Hotels insbesondere im Bereich der L{\"u}ftungs- und Klimatechnik als besonders wirksam erwiesen hat. Die Effektivit{\"a}t dieser Maßnahmen konnte sowohl in Hinsicht auf die Steigerung der Energieeffizienz als auch in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit bewiesen werden.}, subject = {Stadthotels; Energieeffizienz; Wirtschaftlichkeit}, language = {de} } @phdthesis{Ghasemi, author = {Ghasemi, Hamid}, title = {Stochastic optimization of fiber reinforced composites considering uncertainties}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2704}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161117-27042}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {140}, abstract = {Briefly, the two basic questions that this research is supposed to answer are: 1. Howmuch fiber is needed and how fibers should be distributed through a fiber reinforced composite (FRC) structure in order to obtain the optimal and reliable structural response? 2. How do uncertainties influence the optimization results and reliability of the structure? Giving answer to the above questions a double stage sequential optimization algorithm for finding the optimal content of short fiber reinforcements and their distribution in the composite structure, considering uncertain design parameters, is presented. In the first stage, the optimal amount of short fibers in a FRC structure with uniformly distributed fibers is conducted in the framework of a Reliability Based Design Optimization (RBDO) problem. Presented model considers material, structural and modeling uncertainties. In the second stage, the fiber distribution optimization (with the aim to further increase in structural reliability) is performed by defining a fiber distribution function through a Non-Uniform Rational BSpline (NURBS) surface. The advantages of using the NURBS surface as a fiber distribution function include: using the same data set for the optimization and analysis; high convergence rate due to the smoothness of the NURBS; mesh independency of the optimal layout; no need for any post processing technique and its non-heuristic nature. The output of stage 1 (the optimal fiber content for homogeneously distributed fibers) is considered as the input of stage 2. The output of stage 2 is the Reliability Index (b ) of the structure with the optimal fiber content and distribution. First order reliability method (in order to approximate the limit state function) as well as different material models including Rule of Mixtures, Mori-Tanaka, energy-based approach and stochastic multi-scales are implemented in different examples. The proposed combined model is able to capture the role of available uncertainties in FRC structures through a computationally efficient algorithm using all sequential, NURBS and sensitivity based techniques. The methodology is successfully implemented for interfacial shear stress optimization in sandwich beams and also for optimization of the internal cooling channels in a ceramic matrix composite. Finally, after some changes and modifications by combining Isogeometric Analysis, level set and point wise density mapping techniques, the computational framework is extended for topology optimization of piezoelectric / flexoelectric materials.}, subject = {Finite-Elemente-Methode}, language = {en} } @phdthesis{Heidenreich, author = {Heidenreich, Christian}, title = {Adaptivit{\"a}t von freigeformten Fl{\"a}chentragwerken - M{\"o}glichkeiten zur Steigerung der Effizienz von Faserverbundstrukturen im Bauwesen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2551}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160314-25512}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {180}, abstract = {Die vorliegende Arbeit fokussiert die Optimierung freigeformter adaptiver Faserverbundfl{\"a}chentragwerke auf Basis einer entwickelten und auf einem parametrischen Gesamtmodell basierenden Entwurfsmethode. Die {\"U}bertragung adaptiver, nat{\"u}rlich inspirierter Vorg{\"a}nge stellt eine weitreichende Inspirationsquelle dar. Adaptive Tragwerke k{\"o}nnen unter Anwendung von Smart Materials als materialsparende, filigrane Tragwerke ausgef{\"u}hrt werden. Die Erf{\"u}llung der Grenzzust{\"a}nde der Tragf{\"a}higkeit und der Gebrauchstauglichkeit wird nicht allein {\"u}ber die Querschnittsabmessungen sichergestellt. Die notwendige Bauteilsteifigkeit kann vielmehr durch Eintragung von Aktivierungsenergie (Operational Energy) realisiert werden. Auf diese Weise kann die aufgrund der Bauteilabmessungen gebundene Energie (Embodied Energy) minimiert werden. Die entwickelte Entwurfsmethode erm{\"o}glicht die Auslegung und Optimierung materialminimierter Schalentragwerke in einem mehrstufigen Prozess. Hierbei wird aus tragwerksplanerischer Sicht die numerische Formfindung, die statische Berechnung und die Aktor- und Sensorpositionierung berechnet. Zudem werden Analysen hinsichtlich der Nachhaltigkeit auf Basis einer Lebenszyklusanalyse durchgef{\"u}hrt. Aufgrund der unterschiedlichen, sich aber gegenseitig beeinflussenden Kriterien, ist eine Optimierung durchzuf{\"u}hren. In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz zur Definition zul{\"a}ssiger {\"O}kobilanzkennwerte von Smart Materials auf Basis der Energiedifferenz zwischen einer passiven und einer adaptiven Struktur vorgestellt. Anhand dieser Kennwerte kann die Entwicklung zuk{\"u}nftiger Smart Materials unter dem Aspekt der ganzheitlichen Nachhaltigkeit erfolgen. Die Allgemeing{\"u}ltigkeit und {\"U}bertragbarkeit der Entwurfsmethode auf weitere Tragsysteme im Bauwesen und speziell anderer Materialkonstellationen wird anhand verschiedener Beispiele aufgezeigt.}, subject = {Entwurf}, language = {de} } @phdthesis{Hollberg, author = {Hollberg, Alexander}, title = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment - Appendix}, series = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment}, journal = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2688}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161101-26884}, abstract = {The building sector is responsible for a large share of human environmental impacts, over which architects and planners have a major influence. The main objective of this thesis is to develop a method for environmental building design optimization based on Life Cycle Assessment (LCA) that is applicable as part of the design process. The research approach includes a thorough analysis of LCA for buildings in relation to the architectural design stages and the establishment of a requirement catalogue. The key concept of the novel method called Parametric Life Cycle Assessment(PLCA) is to combine LCA with parametric design. The application of this method to three examples shows that building designs can be optimized time-efficiently and holistically from the beginning of the most influential early design stages, an achievement which has not been possible until now.}, subject = {{\"O}kobilanz}, language = {en} } @phdthesis{Kulik, author = {Kulik, Alexander}, title = {User Interfaces for Cooperation}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2720}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161202-27207}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {261}, abstract = {This thesis suggests cooperation as a design paradigm for human-computer interaction. The basic idea is that the synergistic co-operation of interfaces through concurrent user activities enables increased interaction fluency and expressiveness. This applies to bimanual interaction and multi-finger input, e.g., touch typing, as well as the collaboration of multiple users. Cooperative user interfaces offer more interaction flexibility and expressivity for single and multiple users. Part I of this thesis analyzes the state of the art in user interface design. It explores limitations of common approaches and reveals the crucial role of cooperative action in several established user interfaces and research prototypes. A review of related research in psychology and human-computer interaction offers insights to the cognitive, behavioral, and ergonomic foundations of cooperative user interfaces. Moreover, this thesis suggests a broad applicability of generic cooperation patterns and contributes three high-level design principles. Part II presents three experiments towards cooperative user interfaces in detail. A study on desktop-based 3D input devices, explores fundamental benefits of cooperative bimanual input and the impact of interface design on bimanual cooperative behavior. A novel interaction technique for multitouch devices is presented that follows the paradigm of cooperative user interfaces and demonstrates advantages over the status quo. Finally, this thesis introduces a fundamentally new display technology that provides up to six users with their individual perspectives of a shared 3D environment. The system creates new possibilities for the cooperative interaction of multiple users. Part III of this thesis builds on the research results described in Part II, in particular, the multi-user 3D display system. A series of case studies in the field of collaborative virtual reality provides exemplary evidence for the relevance and applicability of the suggested design principles.}, subject = {Human-Computer Interaction (HCI)}, language = {en} } @phdthesis{Linke, author = {Linke, Maja}, title = {von WIR und IHR zum WIHR - verletzendes Sprechen und Kritik}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2718}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161130-27189}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {112}, abstract = {In meiner theoretisch_praktischen Arbeit befasse ich mich mit der verletzenden Kraft von Sprache jenseits direkter Adressierung. Es wird der Frage nachgegangen, ob und wie auch da Verletzung durch Sprache stattfindet, wo keine offensichtliche Diskriminierung erfolgt, sondern subtilere Wirkm{\"a}chte der Performativit{\"a}t am Werk sind. Sprachliche Benenn- und Beweisbarkeit verletzenden Sprechens werden dabei in Frage gestellt und einem Wahrnehmen und Begegnen Vorrang gegeben. Sowohl im eher theoretischen Teil, dem „Fragment I: 943 Fragen zur sprachlichen Gewalt", als auch im vorwiegend praktischen Teil, dem „Fragment II: Untersuchungen und Zwischennutzungen", wird eine Perspektive auf kritische Handlungsf{\"a}higkeit in Bezug auf Sprache und Gewalt er{\"o}ffnet. Es wird ein Verst{\"a}ndnis von Verantwortung als ein Affekt und zugleich Ort der Kritik zur Diskussion gestellt und befragt. Dabei versuche ich, {\"u}ber die dichotome Verfestigung von „Wir und die Anderen" hinauszugelangen und dabei ein WIR, das nicht vom IHR getrennt ist, als WIHR in den Blick zu nehmen. Dieses WIHR muss notwendigerweise offen und flexibel bleiben. Es soll eine Art M{\"o}glichkeitsraum schaffen, der nicht neu geordnet, sondern im best{\"a}ndigen Fragen einer abschließenden Antwort entzogen wird. Eine Ann{\"a}herung in vor allem zeichnerischen und auditiven Untersuchungen sowie 943 Fragen.}, subject = {K{\"u}nstlerische Forschung}, language = {de} } @phdthesis{Loh, author = {Loh, Franziska}, title = {Soziales Grafikdesign - eine Frage der Haltung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2564}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160419-25641}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {173}, abstract = {Die Ph.D.-Arbeit Soziales Grafikdesign - eine Frage der Haltung hinterfragt den Einfluss und die Wirkungsmacht, den visuelle Kommunikationsgestaltung auf den Betrachter und im weiteren Sinne auf die Gesellschaft im Ganzen haben k{\"o}nnen. Aufbauend auf den Erkenntnissen {\"u}ber die Wirkungsmacht wird untersucht, wie eine bewusste und sozial verantwortliche Haltung im Grafikdesign aussehen k{\"o}nnte. Viele Grafikdesigner sind in der Werbebranche t{\"a}tig und haben den Auftrag, ganz bewusst manipulativ und wirkungsstark Informationen visuell zu {\"u}bersetzen, um den Betrachter zu einer Handlungsfolge zu animieren. Die bewusste Reflexion der eigenen Rolle als Designer in diesem Prozess f{\"u}hrt immer wieder zu den Fragen nach der Verantwortlichkeit des Gestalters und auch dazu, wie der Gestalter die Potenziale der Kommunikationsgestaltung in anderen Bereichen, wie z. B. in st{\"a}dtischen Problemsituationen, f{\"u}r ein soziales Miteinander einsetzen kann.}, subject = {Grafikdesign}, language = {de} }