@phdthesis{Winkel,
  author    = {Winkel, Benjamin},
  title     = {A three-dimensional model of skeletal muscle for physiological, pathological and experimental mechanical simulations},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4300},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20201211-43002},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {In recent decades, a multitude of concepts and models were developed to understand, assess and predict muscular mechanics in the context of physiological and pathological events. Most of these models are highly specialized and designed to selectively address fields in, e.g., medicine, sports science, forensics, product design or CGI; their data are often not transferable to other ranges of application. A single universal model, which covers the details of biochemical and neural processes, as well as the development of internal and external force and motion patterns and appearance could not be practical with regard to the diversity of the questions to be investigated and the task to find answers efficiently. With reasonable limitations though, a generalized approach is feasible. The objective of the work at hand was to develop a model for muscle simulation which covers the phenomenological aspects, and thus is universally applicable in domains where up until now specialized models were utilized. This includes investigations on active and passive motion, structural interaction of muscles within the body and with external elements, for example in crash scenarios, but also research topics like the verification of in vivo experiments and parameter identification. For this purpose, elements for the simulation of incompressible deformations were studied, adapted and implemented into the finite element code SLang. Various anisotropic, visco-elastic muscle models were developed or enhanced. The applicability was demonstrated on the base of several examples, and a general base for the implementation of further material models was developed and elaborated.},
  subject      = {Biomechanik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Eckardt2009,
  author    = {Eckardt, Stefan},
  title     = {Adaptive heterogeneous multiscale models for the nonlinear simulation of concrete},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1416},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100317-15023},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2009},
  abstract  = {The nonlinear behavior of concrete can be attributed to the propagation of microcracks within the heterogeneous internal material structure. In this thesis, a mesoscale model is developed which allows for the explicit simulation of these microcracks. Consequently, the actual physical phenomena causing the complex nonlinear macroscopic behavior of concrete can be represented using rather simple material formulations. On the mesoscale, the numerical model explicitly resolves the components of the internal material structure. For concrete, a three-phase model consisting of aggregates, mortar matrix and interfacial transition zone is proposed. Based on prescribed grading curves, an efficient algorithm for the generation of three-dimensional aggregate distributions using ellipsoids is presented. In the numerical model, tensile failure of the mortar matrix is described using a continuum damage approach. In order to reduce spurious mesh sensitivities, introduced by the softening behavior of the matrix material, nonlocal integral-type material formulations are applied. The propagation of cracks at the interface between aggregates and mortar matrix is represented in a discrete way using a cohesive crack approach. The iterative solution procedure is stabilized using a new path following constraint within the framework of load-displacement-constraint methods which allows for an efficient representation of snap-back phenomena. In several examples, the influence of the randomly generated heterogeneous material structure on the stochastic scatter of the results is analyzed. Furthermore, the ability of mesoscale models to represent size effects is investigated. Mesoscale simulations require the discretization of the internal material structure. Compared to simulations on the macroscale, the numerical effort and the memory demand increases dramatically. Due to the complexity of the numerical model, mesoscale simulations are, in general, limited to small specimens. In this thesis, an adaptive heterogeneous multiscale approach is presented which allows for the incorporation of mesoscale models within nonlinear simulations of concrete structures. In heterogeneous multiscale models, only critical regions, i.e. regions in which damage develops, are resolved on the mesoscale, whereas undamaged or sparsely damage regions are modeled on the macroscale. A crucial point in simulations with heterogeneous multiscale models is the coupling of sub-domains discretized on different length scales. The sub-domains differ not only in the size of the finite elements but also in the constitutive description. In this thesis, different methods for the coupling of non-matching discretizations - constraint equations, the mortar method and the arlequin method - are investigated and the application to heterogeneous multiscale models is presented. Another important point is the detection of critical regions. An adaptive solution procedure allowing the transfer of macroscale sub-domains to the mesoscale is proposed. In this context, several indicators which trigger the model adaptation are introduced. Finally, the application of the proposed adaptive heterogeneous multiscale approach in nonlinear simulations of concrete structures is presented.},
  subject      = {Beton},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ebert2002,
  author    = {Ebert, Matthias},
  title     = {Experimentelle und numerische Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Stahlbetontragwerken unter Ber{\"u}cksichtigung stochastischer Eigenschaften},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.51},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040302-531},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2002},
  abstract  = {Der Zusammenhang zwischen Sch{\"a}digung und der Ver{\"a}nderung dynamischer und statischer Eigenschaften von Stahlbetonstrukturen wird untersucht. Auf der einen Seite stehen die statischen Lastversuche in Verbindung mit dynamischen Experimenten an Stahlbetonstrukturen (Platten und Balken). Auf der anderen Seite wird f{\"u}r die Balkenstrukturen ein nichtlineares Stochastisches Finite Elemente Modell entwickelt. Dies ber{\"u}cksichtigt zuf{\"a}llige Material- und Festigkeitseigenschaften durch r{\"a}umlich korrelierte Zufallsfelder. So werden stochastische Rissentwicklungen f{\"u}r den Stahlbeton simuliert. F{\"u}r die Berechnungen vieler Realisationen und damit verschiedenartige "Lebensgeschichten" einer Struktur wird als Monte Carlo Methode Latin Hypercube Sampling verwendet. Die Auswertung der Strukturantworten f{\"u}r die Lastgeschichte zeigt den Einfluss der zuf{\"a}lligen Eigenschaften auf die Sch{\"a}digungsentwicklung. Die Arbeit leistet einen Beitrag zur Bewertung und zum zuk{\"u}nftigen Einsatz dynamischer Untersuchungsmethoden im Bauwesen.},
  subject      = {Stahlbetonkonstruktion},
  language  = {de}
}
@misc{Wolff2005,
  type      = {Master Thesis},
  author    = {Wolff, Sebastian},
  title     = {Implementation und Test eines Optimierungsverfahrens zur Loesung nichtlinearer Gleichungen der Strukturmechanik},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.727},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-7271},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2005},
  abstract  = {In displacement oriented methods of structural mechanics may static and dynamic equilibrium conditions lead to large coupled nonlinear systems of equations. In many cases they are solved iteratively utilizing derivatives of Newton's method. Alternatively, the equations may be expressed in terms of the Karush-Kuhn-Tucker conditions of an optimization problem and, therefore, may be solved using methods of mathematical programming. To begin with, the work deals with the fundamentals of the formulation as optimization problem. In particular, the requirements of material nonlinearity and contact situations are analyzed. Proximately, an algorithm is implemented which utilizes the usually sparse structure of the Hessian matrix, whereby particularly the convergence behaviour is analyzed and adjusted. The implementation was tested using examples from statics and dynamics of large systems. The results are verified considering the accuracy comparing alternative solutions (e.g. explicit methods). The potential areas of application is shown and the efficiency of the method is evaluated.},
  subject      = {Nichtlineare Optimierung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Grosse2005,
  author    = {Grosse, Marco},
  title     = {Zur numerischen Simulation des physikalisch nichtlinearen Kurzzeittragverhaltens von Nadelholz am Beispiel von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.734},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20060215-7725},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2005},
  abstract  = {In der Arbeit wird ein r{\"a}umliches Materialmodell f{\"u}r den anisotropen Werkstoff Holz vorgestellt. Dessen Leistungsf{\"a}higkeit wird durch Verifikationsrechnungen und die Simulation eigener Versuche aufgezeigt. In diesen Versuchen wurde das Tragverhalten spezieller Schubverbindungselemente der Brettstapel-Beton-Verbundbauweise untersucht. Die Kombination eines Brettstapels mit einer schubfest angeschlossenen Betonplatte ist eine vorteilhafte M{\"o}glichkeit, Schnittholz mit geringem Querschnitt effektiv in biegebeanspruchten Bauteilen einzusetzen. Es werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zu den Schubverbindungselementen Flachstahlschloss und Nutverbindung vorgestellt. Diese zeichnen sich durch eine {\"u}ber die gesamte Plattenbreite kontinuierliche {\"U}bertragung der Schubkraft per Kontaktpressung aus. Vor allem in Brettstapel-Beton-Verbunddecken werden somit ein sehr hoher Verschiebungsmodul sowie eine eminente Tragf{\"a}higkeit erreicht. Um mit numerischen Strukturanalysen die in den Versuchen beobachteten Versagensmechanismen ad{\"a}quat abbilden und realistische Prognosen f{\"u}r das Tragverhalten von Bauteilen oder Verbindungen treffen zu k{\"o}nnen, muss das physikalisch nichtlineare Verhalten aller beteiligter Baustoffe in die Berechnungen einbezogen werden. Im Rahmen der Dissertation wurde ein auf der Plastizit{\"a}tstheorie basierendes Materialmodell f{\"u}r Nadelholz hergeleitet und in das FE-Programm ANSYS implementiert, welches die Mikrostruktur des Holzes als verschmierendes Ersatzkontinuum erfasst. Anhand des anatomischen Aufbaus des inhomogenen, anisotropen und porigen Werkstoffs werden die holzspezifischen Versagensmechanismen und die daraus abgeleiteten konstitutiven Beziehungen erl{\"a}utert. Das ausgepr{\"a}gt anisotrope Tragverhalten von Holz ist vor allem durch erstaunliche Duktilit{\"a}t bei Stauchung, spr{\"o}des Versagen bei Zug- und Schubbeanspruchung und enorme Festigkeitsunterschiede in den Wuchsrichtungen gekennzeichnet. Die Auswirkungen der gr{\"o}ßtenteils unabh{\"a}ngig voneinander auftretenden, mikromechanischen Versagensmechanismen auf die Spannungs-Verformungsbeziehungen wurden durch die Formulierung ad{\"a}quater Ver- resp. Entfestigungsfunktionen in Abh{\"a}ngigkeit der Beanspruchungsmodi erfasst. Das dem Materialmodell zu Grunde liegende mehrfl{\"a}chige Fließkriterium ber{\"u}cksichtigt die Interaktion aller sechs Komponenten des r{\"a}umlichen Spannungszustandes. Die durchgef{\"u}hrten Verifikations- und Simulationsberechnungen belegen, dass der erarbeitete Ansatz sowohl zur Bewertung des Tragverm{\"o}gens als auch zur Beurteilung von Riss- bzw. Sch{\"a}digungsursachen von Holzbauteilen eingesetzt werden kann. Die numerische Simulation er{\"o}ffnet neue, bisher wenig beachtete M{\"o}glichkeiten zur Untersuchung komplexer Holzstrukturen sowie Anschlussdetails und wird sich auf Grund der Aussagekraft und Flexibilit{\"a}t auch im Ingenieurholzbau mehr und mehr gegen{\"u}ber ausschließlich experimenteller Untersuchung durchsetzen.},
  subject      = {Holzbau},
  language  = {de}
}