@phdthesis{Loemker2006,
  author    = {L{\"o}mker, Thorsten Michael},
  title     = {Plausibilit{\"a}t im Planungsprozess, Umbau und Umnutzung als Optimierungsaufgabe},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.791},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20061105-8328},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Bauaufgaben der Zukunft liegen in der Auseinandersetzung mit bestehender Architektur. Die planerische Herausforderung besteht im Verzicht auf den Neubau durch die Umnutzung und den Umbau existenter Geb{\"a}ude. Umnutzung und Umbau sind Werterhaltungsstrategien, die den Lebenszyklus eines Geb{\"a}udes als integralen Bestandteil der Planung betrachten und deren Ziel es ist, ungenutzte Bestandsgeb{\"a}ude durch keine oder wenige bauliche Eingriffe so zu ver{\"a}ndern, dass sie einer Weiternutzung zugef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen. Die Umnutzung unterliegt der Pr{\"a}misse, dass an den Geb{\"a}uden keine baulichen Ver{\"a}nderungen vorgenommen werden, wohingegen der Umbau bauliche Eingriffe gestattet. Als Alternative zum Neubau ist der Erfolg beider Strategien entscheidend davon abh{\"a}ngig, dass der Architekt schon zu Beginn der Planung zu der Entscheidung gelangt, ob sich ein Geb{\"a}ude unter Anwendung einer der beiden Strategien weiternutzen l{\"a}sst. Diese Entscheidung wird vom Architekten in der Praxis durch einen Vergleich des Soll-Zustands (Raumprogramm) mit dem Ist-Zustand (Bestandsgrundriss) des Geb{\"a}udes getroffen. Die Analyse und Bewertung des Bestandes erfolgt in dieser fr{\"u}hen Phase der Planung in Form von Vorentwurfsskizzen, welche die organisatorischen oder baulichen Ver{\"a}nderungen der Geb{\"a}udegrundrisse im Falle einer Weiternutzung darstellen. In dieser Arbeit wird die Hypothese aufgestellt, dass der Vergleich des Raumprogramms mit dem Geb{\"a}udegrundriss im Wesentlichen eine kombinatorische Problemstellung darstellt. Unter dieser Annahme wird untersucht, ob durch den Einsatz von Optimierungsverfahren in der Grundrissplanung L{\"o}sungen f{\"u}r Umbau- und Umnutzungsaufgaben automatisiert erzeugt werden k{\"o}nnen. Ziel ist es, durch den computergest{\"u}tzten Einsatz dieser Verfahren zu plausiblen Planungsl{\"o}sungen, die dem Architekten als Grundlage f{\"u}r die weitere Bearbeitung der Planung dienen, zu gelangen.},
  subject      = {Plausibilit{\"a}t},
  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{Graetz2007,
  author    = {Graetz, Holger},
  title     = {Synergiepotenzial einer fragmentierten Wasserwirtschaft},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1221},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080130-12886},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2007},
  abstract  = {Problemstellung, Stand der Forschung und Zielsetzung der Arbeit Seit mehreren Jahren bestimmen ver{\"a}nderte Zielsetzungen in Europa den politischen Handlungsrahmen in der Organisation der Wasserwirtschaft und folgen dem Trend zu st{\"a}rker {\"o}konomisch und {\"o}kologisch ausgerichtetem Handeln. So fordert die Europ{\"a}ische Wasserrahmenrichtlinie u.a. die Umsetzung einer flussgebietsorientierten Bewirtschaftung der Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser und des Grundwassers innerhalb bestimmter Fristen. Derzeitige Modernisierungskonzepte der Wasserwirtschaft fokussieren im Wesentlichen die Organisationsstrukturen kommunaler Aufgabentr{\"a}ger und deren Unternehmen, nicht aber eine Ver{\"a}nderung der umfassenden politischen und verwaltenden Organisationsstrukturen zur Steuerung der operativen Ebene. Die angestrebte Modernisierung wird daher insbesondere in kleinteiligen und komplexen, so genannten fragmentierten Organisationsstrukturen mit einer ausschließlich auf Unternehmen fokussierten Betrachtung nicht erreichbar sein. Diese kaum erforschten Strukturen bieten aufgrund der bestehenden Intransparenz und Komplexit{\"a}t der zahlreichen Organisationselemente vielf{\"a}ltige Ansatzpunkte f{\"u}r Optimierungsm{\"o}glichkeiten. Den entsprechenden Stand der Forschung bilden nur grundlegende Ans{\"a}tze zur Betrachtung des Zusammenwirkens von Akteuren in Organisationsstrukturen sowie entsprechende Optimierungsans{\"a}tze der Organisations- und Managementtheorien. Sie beziehen sich meist nur auf Unternehmen allgemein. Es fehlen derzeit umfassende und transparente Darstellungen der komplexen Organisationsstruktur der Wasserwirtschaft. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist es, eine ganzheitliche Modernisierung insbesondere fragmentierter Wasserwirtschaftsstrukturen voranzutreiben. Es soll eine Steigerung der gesamten Leistungsf{\"a}higkeit sowohl der politischen, der verwaltungs- als auch der unternehmensbezogenen Organisationsstrukturen in der Wasserwirtschaft erreicht werden. Vorgehensweise und Methodik In einer Situationsanalyse wird ein umfassender politischer, verwaltungs- und unternehmensorientierter Organisationsrahmen mit den Handlungsspektren transparent gemacht. Nicht nur unternehmensorientierte, sondern ebenso politische und verwaltungsorientierte Akteure der Organisationsstrukturen werden dabei als potenziell Handelnde analysiert. Schwerpunkt ist dabei insbesondere das Zusammenwirken bestehender kleinteiliger oder so genannter fragmentierter Organisationsstrukturen. Aus weiteren mit theoretischen Abhandlungen zu Aufwand, Nutzen, Werten und Wertketten des akteursbezogenen Handlungsspektrums wird ein Werthandlungsmodell f{\"u}r die Wasserwirtschaft entwickelt. Internationale Organisationsmodelle der Wasserwirtschaft werden hinsichtlich gesamtheitlichen Zusammenwirkens untersucht. Dem folgt eine empirische Untersuchung der Aufgabentr{\"a}ger des Th{\"u}ringer Strukturhilfeprogramms der Jahre 1999 bis 2006, um weitere Erkenntnisse {\"u}ber fragmentierte Organisationsstrukturen zu gewinnen. Aus den in Theorie und Praxis gewonnen Erkenntnissen wird ein Instrument zur Entscheidungsunterst{\"u}tzung in mehren Schritten entwickelt, das Entscheidungstr{\"a}ger auf nationaler Ebene beziehungsweise entsprechender f{\"o}deraler Zust{\"a}ndigkeit darin unterst{\"u}tzt, die Leistungsf{\"a}higkeit der Organisationsstrukturen der Wasserwirtschaft im Sinne eines effizienten Erreichens gesetzter Qualit{\"a}tsziele zu optimieren. Ergebnisse Die {\"o}konomisch-technische Arbeit gibt Hilfestellung bei geeigneten Optimierungsanstrengungen in f{\"u}r die Wasserwirtschaft typischen fragmentierten Organisationsstrukturen. Das f{\"u}nfstufige Werthandlungsmodell mit seiner transparenten Darstellung des Zusammenspiels operativer, administrativer und politischer Akteure liefert Handlungsans{\"a}tze f{\"u}r eine verbesserte Erf{\"u}llung der ver{\"a}nderten Zielsetzungen in Europa. Im Gegensatz zu bisherigen ausschließlich unternehmensspezifischen Darstellungen erlaubt das Modell eine institutionen- beziehungsweise unternehmens{\"u}bergreifende Untersuchung. Diese wird den Belangen wasserwirtschaftlicher Organisationsstrukturen gerecht, die sich bisher an politischen anstatt an wasserwirtschaftlichen Grenzen orientieren. Eine modellbezogene Untersuchung mehrerer Fusionsprojekte ergab im Wesentlichen, dass Versorgungsgebiete kleiner Aufgabentr{\"a}ger am st{\"a}rksten vom Zusammenwirken mit einer gr{\"o}ßeren Einheit profitieren k{\"o}nnen. Hierbei k{\"o}nnen Probleme unzureichender personeller und struktureller Ressourcen gel{\"o}st und eine ordnungsgem{\"a}ße Betriebsf{\"u}hrung erreicht werden. Das Zusammenwirken f{\"u}hrt neben Aufwandsoptimierungen zu essentiellen Qualit{\"a}tsverbesserungen in den Betriebsabl{\"a}ufen, die die Betriebssicherheit erh{\"o}hen. Zudem erlaubt das Zusammenwirken in gr{\"o}ßeren Einheiten die Implementierung einer ganzheitlichen Unternehmensphilosophie und damit eine qualifizierte Steuerung von Eigen- und Fremdleistungen. Die vorgenommene Systematisierung der Synergieeffekte sowie der dazu notwendigen Maßnahmen und Voraussetzungen bietet eine grundlegende Struktur, an der sich weiterf{\"u}hrende Untersuchungen von Projekten der Zusammenarbeit in der Wasserwirtschaft orientieren k{\"o}nnen. Aus den Untersuchungen zu internationalen Organisationsans{\"a}tzen und regionalen Fusionsprojekten l{\"a}sst sich folgern, dass {\"u}ber ein geeignetes Zusammenwirken in der Wasserwirtschaft nur fallbezogen zu entscheiden ist. Diese Erkenntnis f{\"u}hrte zu der Entwicklung eines Instrumentes, das die Organisationsstrukturen transparent macht und die Entscheidungsfindung unterst{\"u}tzt. Die Anwendung des Instrumentes zur Entscheidungsunterst{\"u}tzung bietet die Chance, geeignete organisatorische Ver{\"a}nderungen hin zu einer zukunftsorientierten Wasserwirtschaft unter Ber{\"u}cksichtigung regionaler Aspekte durchzuf{\"u}hren und gleichzeitig Synergiepotenzial bei einer Zusammenlegung kleiner Unternehmen mit anderen Unternehmen realisieren zu k{\"o}nnen. Fallstudien behandeln das Instrument und unterst{\"u}tzen die adressierten Entscheidungstr{\"a}ger darin, sich ein klares Bild {\"u}ber das m{\"o}gliche Optimierungspotenzial durch Ver{\"a}nderungen der umfassenden Organisationsstrukturen zu machen. Dies f{\"o}rdert sowohl eine optimierte Koordination der Handlungsportfolios als auch deren Umsetzung. Die Arbeit bietet einen Anhalt f{\"u}r eine intensivere Begleitung und Aufarbeitung von Kooperations- und Konzentrationsprozessen insbesondere an Schnittstellen zwischen Aufgabentr{\"a}gern, Unternehmen und Beh{\"o}rden der Wasserwirtschaft. Die Zuordnung, welche Akteure von den Chancen der Wertbeitragssteigerung am st{\"a}rksten profitieren, bleibt die Aufgabe der politischen Willensbildung. Abschließend ist festzustellen, dass die Wasserwirtschaft nur dann den ehrgeizigen Zielen politischer Willensbildung nahe kommt und dem Wohle der Gesellschaft dient, wenn sie in geeigneten Organisationsstrukturen stattfindet. Hierf{\"u}r liefert die beschriebene Arbeit ihren Beitrag, indem sie Entscheidungstr{\"a}gern auf Bundes- und L{\"a}nderebene das Handwerkszeug bereitstellt, geeignete Ver{\"a}nderungen der Strukturen abw{\"a}gen und veranlassen zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Entscheidungstr{\"a}ger},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Brehm2011,
  author    = {Brehm, Maik},
  title     = {Vibration-based model updating: Reduction and quantification of uncertainties},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1465},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110926-15553},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2011},
  abstract  = {Numerical models and their combination with advanced solution strategies are standard tools for many engineering disciplines to design or redesign structures and to optimize designs with the purpose to improve specific requirements. As the successful application of numerical models depends on their suitability to represent the behavior related to the intended use, they should be validated by experimentally obtained results. If the discrepancy between numerically derived and experimentally obtained results is not acceptable, a model revision or a revision of the experiment need to be considered. Model revision is divided into two classes, the model updating and the basic revision of the numerical model. The presented thesis is related to a special branch of model updating, the vibration-based model updating. Vibration-based model updating is a tool to improve the correlation of the numerical model by adjusting uncertain model input parameters by means of results extracted from vibration tests. Evidently, uncertainties related to the experiment, the numerical model, or the applied numerical solving strategies can influence the correctness of the identified model input parameters. The reduction of uncertainties for two critical problems and the quantification of uncertainties related to the investigation of several nominally identical structures are the main emphases of this thesis. First, the reduction of uncertainties by optimizing reference sensor positions is considered. The presented approach relies on predicted power spectral amplitudes and an initial finite element model as a basis to define the assessment criterion for predefined sensor positions. In combination with geometry-based design variables, which represent the sensor positions, genetic and particle swarm optimization algorithms are applied. The applicability of the proposed approach is demonstrated on a numerical benchmark study of a simply supported beam and a case study of a real test specimen. Furthermore, the theory of determining the predicted power spectral amplitudes is validated with results from vibration tests. Second, the possibility to reduce uncertainties related to an inappropriate assignment for numerically derived and experimentally obtained modes is investigated. In the context of vibration-based model updating, the correct pairing is essential. The most common criterion for indicating corresponding mode shapes is the modal assurance criterion. Unfortunately, this criterion fails in certain cases and is not reliable for automatic approaches. Hence, an alternative criterion, the energy-based modal assurance criterion, is proposed. This criterion combines the mathematical characteristic of orthogonality with the physical properties of the structure by modal strain energies. A numerical example and a case study with experimental data are presented to show the advantages of the proposed energy-based modal assurance criterion in comparison to the traditional modal assurance criterion. Third, the application of optimization strategies combined with information theory based objective functions is analyzed for the purpose of stochastic model updating. This approach serves as an alternative to the common sensitivity-based stochastic model updating strategies. Their success depends strongly on the defined initial model input parameters. In contrast, approaches based on optimization strategies can be more flexible. It can be demonstrated, that the investigated nature inspired optimization strategies in combination with Bhattacharyya distance and Kullback-Leibler divergence are appropriate. The obtained accuracies and the respective computational effort are comparable with sensitivity-based stochastic model updating strategies. The application of model updating procedures to improve the quality and suitability of a numerical model is always related to additional costs. The presented innovative approaches will contribute to reduce and quantify uncertainties within a vibration-based model updating process. Therefore, the increased benefit can compensate the additional effort, which is necessary to apply model updating procedures.},
  subject      = {Dynamik},
  language  = {en}
}