@misc{Buechner2005, type = {Master Thesis}, author = {B{\"u}chner, Stefan}, title = {Methoden zur Ermittlung von Materialkennwerten f{\"u}r numerische Berechnungen in der Geotechnik}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.552}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-5524}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Bei der Bearbeitung geotechnischer Aufgabenstellungen treten h{\"a}ufig Probleme bei der Vorhersage des Setzungsverhaltens von B{\"o}den auf. Numerische Methoden auf Basis finiter Elemente oder finiter Differenzen werden oftmals als Hauptinstrumente der Prognose verwendet. Dabei erzielen sie jedoch nicht selten Ergebnisse, die im Nachhinein als unbefriedigend bezeichnet werden m{\"u}ssen. Eine Begr{\"u}ndung daf{\"u}r liegt in der Verwendung linearer Stoffgesetze, die auf Ans{\"a}tze aus der Elastizit{\"a}tstheorie beruhen. Werden h{\"o}herwertige Stoffgesetze eingesetzt, so fehlen oftmals gesicherte Aussagen zu den erforderlichen Bodenkennwerten. Diese m{\"u}ssen durch ein umfangreiches Versuchsprogramm mit einer aufwendigen Auswertung bestimmt werden. Ziel dieser Arbeit ist es daher, eine robuste Methode zu entwickeln, die in der Lage ist, aus Messwerten (Feld) und Versuchsergebnissen (Labor) geeignete Parameter f{\"u}r Modelle mit nichtlinearer Konsolidationstheorie zu ermitteln. Dazu werden die M{\"o}glichkeiten der Mathematik ausgenutzt, welche inverse Methoden zur Verf{\"u}gung stellt, mit denen man mehrere Bodenkennwerte (haupts{\"a}chlich Steifigkeiten und Durchl{\"a}ssigkeiten) gleichzeitig unter Be-r{\"u}cksichtung ihrer Wechselbeziehungen zueinander bestimmen kann. Als Instrumentarium daf{\"u}r steht das Programm AdConsol-1D zur Verf{\"u}gung, welches die inverse Parameterermittlung auf Basis mathematischer Optimierungsmethode erm{\"o}glicht. Ein Test- und Versuchsdamm, der im Finnischen Haarajoki (Haarajoki Test Embankment) errichtet wurde und {\"u}ber l{\"a}ngeren Zeitraum messtechnisch {\"u}berwacht wurde, dient als Validationsbeispiel. Dieser wurde auf sehr verformungsempfindlichem Boden errichtet. Durch Aufbereitung und Auswertung der Feld- und Laborversuche am Haarajoki Test Embankment wurden die Grundlagen f{\"u}r die inverse Parameterermittlung geschaffen. Dazu wurde eine Methode zur Konstruktion plausib-ler Porenwasser{\"u}berdr{\"u}cke aus Setzungsmessungen und Laborversuchsdaten entwickelt. Mit den Werten der Optimierung wurde ein Modell im 2D FEM Programm Plaxis erstellt, welches die in Haarajoki gemessenen Setzungen und Porenwasserdr{\"u}cke m{\"o}glichst genau reproduzieren sollte. Es zeigte sich, dass sich Bodenparameter des eindimensionalen nichtlinearen Konsolidati-onsmodells nicht problemlos auf ein 2D FEM Modell {\"u}bertragen lassen. Insbesondere fehlen gesicherte Aussagen {\"u}ber die Gr{\"o}ße des horizontalen Durchl{\"a}ssigkeitskoeffizienten kx und des Referenzsekantenmoduls E50Ref aus dem Triaxialversuch. Die inverse Berechnung f{\"u}r sich betrachtet verlief dahingegen zufrieden stellend mit dem eindimensionalen Modell in AdConsol-1D. Auf dieser Grundlage ist die Erstellung einer realistischen Prognose des weiteren Konsolidationsverlaufes am Haarajoki Test Embankment m{\"o}glich.}, subject = {Konsolidation}, language = {de} } @misc{Baumeyer2005, type = {Master Thesis}, author = {Baumeyer, Fred}, title = {Numerische Analyse von Verbundquerschnitten mit Methoden der mathematischen Optimierung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.557}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-5578}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Zur Tragwerksanalyse bzw. zu Tragf{\"a}higkeits- und Bemessungsaufgaben dienen Betrachtungen an ausgew{\"a}hlten Querschnitten der Tragelemente. Besonders interessieren Normalspannungs- und Dehnungsverteilungen sowie Grenzbeanspruchungsniveaus und Grenzkapazit{\"a}ten am Querschnitt. Die statische Wirksamkeit von Verbundquerschnitten basiert auf Verbundwirkung zwischen Querschnittsanteilen unterschiedlicher Materialeigenschaften (z.B. Verbundbau) oder unterschiedlicher Zeitpunkte ihrer statischen Mitwirkung (z.B. nachtr{\"a}gliche Querschnittserg{\"a}nzungen). Hierbei kommt es h{\"a}ufig zu Fehlinterpretationen des prinzipiellen Tragverhaltens. In der vorliegenden Arbeit werden numerische Berechnungsmodelle zur Querschnittsanalyse vorgestellt und das Tabellenkalkulationsprogramm MS EXCEL zur L{\"o}sung der iterativen Berechnungsalgorithmen genutzt. Betrachtet werden Querschnitte {\"u}blicher Konstruktionen des Massiv-, Stahl- und Verbundbaus (Baustahl-Beton) unter ein- oder zweiachsiger Biegebeanspruchung und Normalkraft. Zur ann{\"a}hernden Erfassung des realen Tragverhaltens zu ausgew{\"a}hlten Zeitpunkten sind nichtlineare Spannungs-Dehnungs-Beziehungen der Materialien, Vordeformationen von einzelnen Querschnittsanteilen, nachtr{\"a}gliche Erg{\"a}nzungen zu neuen statisch wirksamen Verbundquerschnitten sowie Rissbildungsmodelle im Beton ber{\"u}cksichtigt. Die im Rahmen dieser Arbeit entstandene programmtechnische Umsetzung „VerbQ" (auf Basis von MS EXCEL und MS VISUAL BASIC) wurde anhand von Beispielrechnungen vorgestellt und erl{\"a}utert.}, subject = {Stahlkonstruktion / Verbundbauweise}, language = {de} } @misc{Bachert2005, type = {Master Thesis}, author = {Bachert, Carsten}, title = {Anaerobe Behandlung von Substrat aus Braunwasser}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.555}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-5553}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {F{\"u}r die weitgehende Nutzung der enthaltenen N{\"a}hrstoffe in h{\"a}uslichem Abwasser und die Realisierung des Kreislaufgedankens auch in kommunalen Abwassersystemen ist eine Trennung der Abwasserstr{\"o}me, wie sie vielfach bereist in der industriellen Produktion eingesetzt wird, Vorrausetzung. Die getrennte Erfassung und Sammlung sowie die Nutzung bzw. Behandlung der einzelnen Teilstr{\"o}me weicht von den {\"u}blichen Verfahren der bisher praktizierten end-of-pipe-Systeme ab und es gilt nach alternativen Verfahrensm{\"o}glichkeiten zu suchen, um die Ziele eines teilstromorientierten Abwasserkonzeptes zu verwirklichen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein anaerobes mesophiles Behandlungsverfahren f{\"u}r den Teilstrom Braunwasser untersucht. Zu diesem Zweck wurden verschieden Versuche mit Faeces mit unterschiedlichen Wassergehalten und in unterschiedlichen Mischungen von Einsatz des Rohsubstrates bis hin zur Zugabe von Urin, Wasser und/oder Impfschlamm untersucht. W{\"a}hrend der Versuche in temperierten Reaktoren fand eine Aufzeichnung der Gasertr{\"a}ge der einzelnen Ans{\"a}tze, der pH-Werte in ausgew{\"a}hlten Ans{\"a}tzen, der Raumtemperatur und der Substrattemperatur im Reaktor statt. Diese verschiedenen Ans{\"a}tze sind anhand ihrer Zusammensetzung dargestellt und in den gewonnenen Ergebnissen untereinander und mit denen in der Startliteratur angegebenen Werten verglichen und bewertet. Ziel der anaeroben Behandlung war es, ein stabilisiertes Substrat aus der anaeroben Stufe zu erhalten. Aus den gewonnenen Ergebnissen wird ein Verfahrensvorschlag f{\"u}r eine anaerobe Stabilisierung gemacht.}, subject = {Obligat anaerobe Bakterien}, language = {de} } @misc{Arnold2005, type = {Master Thesis}, author = {Arnold, J{\"o}rg}, title = {Raumakustische Rekonstruktion der Schlosskapelle des Weimarer Residenzschlosses im Zustand von 1658 - 1774}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.642}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6424}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {In dieser Arbeit wird eine umfassende Untersuchung der raumakustischen Qualit{\"a}t der Schlosskapelle des Weimarer Residenzschlosses f{\"u}r den Zustand, wie sie zwischen 1658 und 1774 existierte, durchgef{\"u}hrt. Die Schlosskapelle als sakraler Raum innerhalb der Schlossanlage diente der Aus{\"u}bung religi{\"o}ser Handlungen und war fester Bestandteil des kulturellen Lebens am Weimarer Hof. Eine wesentliche Bedeutung erlangte sie in diesem Zusammenhang als musikalische Wirkungsst{\"a}tte Johann Sebastian Bachs. Mit ihrer akustischen Qualit{\"a}t hatte sie einen erheblichen Einfluss auf sein musikalisches Schaffen. Die Untersuchung der raumakustischen Situation stellt damit eine notwendige Grundlage f{\"u}r eine musikwissenschaftliche Einordnung der Schlosskapelle als Auff{\"u}hrungsst{\"a}tte geistlicher Kompositionen dar. Der raumakustische Zustand der Weimarer Schlosskapelle ist eng mit der baulichen Entwicklung der gesamten Schlossanlage verbunden, die infolge {\"a}ußerer Einfl{\"u}sse einem steten Wandel unterlag. Die Umgestaltung der Schlosskapelle zu Beginn des 17. Jahrhunderts erfolgte nach barocken Raumvorstellungen. Einen wesentlichen Einfluss auf die Gestaltung des Innenraumes {\"u}bte zudem die reformierte Kirche mit ihren liturgischen Anforderungen aus. Die historische Entwicklung der architektonischen Stilepoche sowie der protestantischen Kirche wird in Bezug zu dem akustischen Erscheinungsbild der Schlosskapelle n{\"a}her untersucht. Ausgehend von der architektonischen Rekonstruktion wird die Raumstruktur der historischen Schlosskapelle in ein Computermodell {\"u}bertragen, mit dem die Berechnung akustischer Bewertungskriterien m{\"o}glich ist. Eine ausgiebige Recherche nach verwendeten Materialien und der Ausbildung baulicher Konstruktionen ist dabei die Grundvoraussetzung f{\"u}r aussagekr{\"a}ftige Simulationsergebnisse. Die Wahl der Materialparameter sowie der Einfluss der geometrischen Besonderheiten der Weimarer Schlosskapelle auf die simulierten Schallfeldparameter werden durch die Untersuchung eines Referenzobjektes verifiziert. Daf{\"u}r werden die akustischen Bewertungskriterien mit einer raumakustischen Messung ermittelt und mit Simulationsergebnissen verglichen. Ein besonderes Interesse bei der Simulation der Schlosskapelle gilt der Nachhallzeit als Charakteristikum der Halligkeit, die in sakralen Geb{\"a}uden die auff{\"a}lligste akustische Raumeigenschaft darstellt. Mit der rekonstruierten Nachhallzeit wird die Schlosskapelle mit barocken Kirchen verglichen und bez{\"u}glich ihrer Lage im baustiltypischen Bereich beurteilt. Der Direktschall und die im zeitig folgenden Reflexionen sind bei der raumakustischen Simulation maßgeblicher Gegenstand der Betrachtung. W{\"a}hrend der Nachhall das Verschmelzen einzelner T{\"o}ne zu einem Gesamtklang f{\"o}rdert, ist der Direktschall f{\"u}r die Deutlichkeit von Sprache und der klanglichen Durchsichtigkeit von musikalischen Strukturen verantwortlich. Der Einfluss des Direktschalls wird mit speziellen Energiekriterien beurteilt, mit denen gezielte Aussagen {\"u}ber die akustische Qualit{\"a}t einzelner Platzbereiche m{\"o}glich sind. Die unterschiedlichen akustischen Anforderungen an die Schlosskapelle bei der jeweiligen Nutzung des Raumes werden mit den Energiekriterien differenziert untersucht und bewertet.}, subject = {Raumakustik}, language = {de} } @misc{Arnold2005, type = {Master Thesis}, author = {Arnold, Daniel}, title = {Implementierung eines vierknotigen Schalenelementes f{\"u}r geometrisch und physikalisch nichtlineare Berechnungen in das Programmsystem SLang}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.731}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-7315}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Die Finite-Elemente-Methode entwickelte sich in den letzten beiden Jahrzehnten zu einem wichtigen und m{\"a}chtigen Werkzeug f{\"u}r Berechnungen im Ingenieurwesen. Waren zu Beginn dieser Entwicklung nur kleine Probleme l{\"o}sbar, sind mit der heutigen Rechentechnik Systeme mit vielen Tausend Freiheitsgraden berechenbar. Durch diese Entwicklung werden Berechnungen von sehr komplizierten Strukturen m{\"o}glich. Besonders in der Automobilindustrie kann mit einem solchen Verfahren die Konstruktion von Strukturen verbessert und optimiert werden. Um gute Ergebnisse bei den Berechnungen erzielen zu k{\"o}nnen m{\"u}ssen Programme entwickelt werden, die entsprechende mathematische Methoden enthalten. Besonders im Maschinenbau, aber auch in anderen Ingenieurbereichen wie dem Bauwesen, werden h{\"a}ufig gekr{\"u}mmte d{\"u}nne Schalenstrukturen untersucht. Eine effiziente und logische Konsequenz daraus ist die Nutzung von Schalenelementen innerhalb der FE-Berechnungen. Wird nun noch Wert auf eine realit{\"a}tsnahe Modellierung gelegt, dann l{\"a}sst es sich oft nicht vermeiden von der im Bauwesen {\"u}blichen Theorie erster Ordnung in eine nichtlineare Berechnungstheorie zu wechseln. Hierf{\"u}r sind Methoden notwendig, die es verm{\"o}gen diese Theorie abzubilden. Sollen Schalenstrukturen mit großen Verschiebungen betrachtet werden, ist es notwendig, die linearen Elementformulierungen um die nichtlinearen Ans{\"a}tze der Strukturmechanik zu erweitern. Die Grundlage dieser Formulierung stellt oft die Lagrange'sche Betrachtungsweise dar, die Berechnungen an Strukturen mit großen Verformungen zul{\"a}sst. Die Inhalte dieser Formulierung werden in Abschnitt 1.5 dieser Arbeit betrachtet. R{\"a}umlich ver{\"a}nderlichen Strukturen, also solche mit großen Verformungen, sind im Allgemeinen mit großen Rotationen verkn{\"u}pft. Diese Rotationen werden bei Volumenelementen durch die unterschiedliche Verschiebung zweier benachbarter Elementknoten realisiert. Bei der Formulierung von d{\"u}nnen Schalenelementen wird hingegen die Struktur als gekr{\"u}mmte Raumfl{\"a}che betrachtet. Da in Dickenrichtung nur ein Elementknoten zur Verf{\"u}gung steht, muss die Rotation {\"u}ber eine andere Formulierung in die Berechnung einfließen. Ans{\"a}tze zu allgemeinen großen Rotationen werden im Kapitel 2 betrachtet und f{\"u}r den Einsatz in einer Elementformulierung vorbereitet. F{\"u}r die beschriebenen Schalenstrukturen werden h{\"a}ufig vierknotige Elemente genutzt, da mit ihnen Strukturen in einfacher Weise abgebildet werden k{\"o}nnen. Ein weiterer Vorteil besteht in der sich ergebenden geringen Bandbreite der Elementmatrizen. Diese Elementgruppe besitzt jedoch bei der klassischen isoparametrischen Formulierung einen großen Nachteil, der in der Erzeugung von parasit{\"a}ren Steifigkeitsanteilen besteht. Um dieses Sperrverhalten, was auch als 'Locking' bekannt ist, zu minimieren wurden in der Vergangenheit verschiedene Ans{\"a}tze entwickelt. Ein sehr effizienter Ansatz zur Minimierung des Transversalschublockings bei bilinearen Schalenelementen stellt das Verfahren der ver{\"a}nderten Verzerrungsverl{\"a}ufe auf Elementebene dar. Dieses Verfahren wird vielfach in der Literatur aufgegriffen und als 'Assumed-Natural-Strain'-Ansatz oder als 'Mixed Interpolation of Tensorial Components' bezeichnet. Dieses Verfahren wird im Abschnitt 1.6 vorgestellt. Das Programmsystem SLang erm{\"o}glicht eine Berechnung von Strukturen mittels der Finite-Elemente-Methode. Um mit diesem Programm auch nichtlineare Probleme an Schalentragwerken berechnen zu k{\"o}nnen, wird im Rahmen dieser Diplomarbeit ein vierknotiges nichtlineares Schalenelement implementiert, das die genannten Ans{\"a}tze f{\"u}r große Verformungen und finite Rotationen enth{\"a}lt. F{\"u}r die Vermeidung von Transversalschublocking wird ein ANS-Ansatz in die Formulierung integriert. Das Kapitel 3 beschreibt die Formulierung dieses SHELL4N-Elementes. Dort werden die Elementmatrizen und deren Aufbau ausf{\"u}hrlich dargestellt. Einige numerische Berechnungsbeispiele mit diesem neuen Element werden zur Evaluierung im Kapitel 4 dieser Arbeit dargestellt.}, subject = {Schalenelement}, language = {de} } @misc{Anders2005, type = {Master Thesis}, author = {Anders, Sven}, title = {Numerische Simulation des Energieeintrages zur Modellierung einer Laserstrahlschweißung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.669}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6690}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Energieeintrag beim Laserstrahl-schweißen untersucht. Das verwendete Material ist ein Stahl der Sorte S355 J2G3. F{\"u}r das FE-Programm SYSWELD sind verschiedene W{\"a}rmequellen entwickelt, erprobt und {\"u}ber Temperaturfelder mit einander verglichen wurden. Dabei kamen unterschiedliche Netz-varianten zum Einsatz. Der Energieeintrag wurde abz{\"u}glich der Verluste die beim Laserstrahlschweißen entstehen betrachtet, dabei sind die Verluste aus Transmission, Reflexion und Metalldampf separat betrachtet wurden. Es wurden auch Materialparameter wie: Verdampfungsenthalpie, spezifische W{\"a}rmekapazit{\"a}t sowie W{\"a}rmeleit-f{\"a}higkeit analysiert. Die Ergebnisse zur Anpassung des Energieeintrages waren im Gegensatz zu den Materialparametern noch ausbauf{\"a}hig.}, subject = {Temperaturfeld}, language = {de} }