@phdthesis{Stein, author = {Stein, Peter}, title = {Procedurally generated models for Isogeometric Analysis}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag}, address = {Weimar}, isbn = {978-3-86068-488-7}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1848}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130212-18483}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {82}, abstract = {Increasingly powerful hard- and software allows for the numerical simulation of complex physical phenomena with high levels of detail. In light of this development the definition of numerical models for the Finite Element Method (FEM) has become the bottleneck in the simulation process. Characteristic features of the model generation are large manual efforts and a de-coupling of geometric and numerical model. In the highly probable case of design revisions all steps of model preprocessing and mesh generation have to be repeated. This includes the idealization and approximation of a geometric model as well as the definition of boundary conditions and model parameters. Design variants leading to more resource-efficient structures might hence be disregarded due to limited budgets and constrained time frames. A potential solution to above problem is given with the concept of Isogeometric Analysis (IGA). Core idea of this method is to directly employ a geometric model for numerical simulations, which allows to circumvent model transformations and the accompanying data losses. Basis for this method are geometric models described in terms of Non-uniform rational B-Splines (NURBS). This class of piecewise continuous rational polynomial functions is ubiquitous in computer graphics and Computer-Aided Design (CAD). It allows the description of a wide range of geometries using a compact mathematical representation. The shape of an object thereby results from the interpolation of a set of control points by means of the NURBS functions, allowing efficient representations for curves, surfaces and solid bodies alike. Existing software applications, however, only support the modeling and manipulation of the former two. The description of three-dimensional solid bodies consequently requires significant manual effort, thus essentially forbidding the setup of complex models. This thesis proposes a procedural approach for the generation of volumetric NURBS models. That is, a model is not described in terms of its data structures but as a sequence of modeling operations applied to a simple initial shape. In a sense this describes the "evolution" of the geometric model under the sequence of operations. In order to adapt this concept to NURBS geometries, only a compact set of commands is necessary which, in turn, can be adapted from existing algorithms. A model then can be treated in terms of interpretable model parameters. This leads to an abstraction from its data structures and model variants can be set up by variation of the governing parameters. The proposed concept complements existing template modeling approaches: templates can not only be defined in terms of modeling commands but can also serve as input geometry for said operations. Such templates, arranged in a nested hierarchy, provide an elegant model representation. They offer adaptivity on each tier of the model hierarchy and allow to create complex models from only few model parameters. This is demonstrated for volumetric fluid domains used in the simulation of vertical-axis wind turbines. Starting from a template representation of airfoil cross-sections, the complete "negative space" around the rotor blades can be described by a small set of model parameters, and model variants can be set up in a fraction of a second. NURBS models offer a high geometric flexibility, allowing to represent a given shape in different ways. Different model instances can exhibit varying suitability for numerical analyses. For their assessment, Finite Element mesh quality metrics are regarded. The considered metrics are based on purely geometric criteria and allow to identify model degenerations commonly used to achieve certain geometric features. They can be used to decide upon model adaptions and provide a measure for their efficacy. Unfortunately, they do not reveal a relation between mesh distortion and ill-conditioning of the equation systems resulting from the numerical model.}, subject = {NURBS}, language = {en} } @inproceedings{OPUS4-1470, title = {SYSWELD Forum 2011}, editor = {Hildebrand, J{\"o}rg}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1470}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111213-15694}, year = {2011}, abstract = {Am 25. und 26. Oktober 2011 trafen sich an der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar 70 nationale und internationale Fachleute aus Forschung und Praxis, um sich im Rahmen des vierten SYSWELD Forums {\"u}ber aktuelle Entwicklungen der numerischen Simulation auf dem Gebiet der W{\"a}rmebehandlung und des Schweißens auszutauschen. Die numerische Simulation im Bereich des Schweißens und der W{\"a}rmebehandlung hat sich in den letzten Jahren beachtlich weiterentwickelt und bietet ein zukunftsweisendes und innovatives Arbeitsfeld f{\"u}r Ingenieure.}, subject = {Schweißen}, language = {de} } @phdthesis{Jakob2004, author = {Jakob, Patrick}, title = {Die Bedeutung von klassischen Elementen in virtueller Architektur - Untersucht am Beispiel der Wand}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.651}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050708-6849}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Die Dissertation exploriert und evaluiert die Definition einer Entsprechung der architektonischen Kategorie der Wand f{\"u}r virtuelle Architekturen. Es wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine architektonische Strukturierung in der virtuellen Architektur fortzuf{\"u}hren ist, um Handlungs- und Kommunikationsstrukturen zu sichern. Der erste Teil motiviert die Arbeit und vermittelt die Grundlagen und Termini, die in einem direkten Zusammenhang mit der virtuellen Architektur verwendet werden. Der folgende Teil konzentriert sich ausschließlich auf die reale Architektur. Ausgehend vom Element der Wand wird, in einer analytischen und architekturtheoretischen Betrachtung, ein Modell von Raumkategorien entwickelt, welches im Hinblick auf die virtuelle Architektur von besonderer Bedeutung ist. Die aus der Analyse gewonnen Erkenntnisse in Form von Raumkategorien werden im dritten Teil aus der realen in die virtuelle Architektur {\"u}bertragen. Das folgende Kapitel beschreibt drei Experimente, die Fra-gen, Hypothesen und Ans{\"a}tze aus den vorangegangenen Kapiteln empirisch evaluieren. Im abschließenden Kapitel werden die Erkenntnisse der experimentellen Untersuchung im Kontext des architektonischen Gestaltens von virtuellen Architekturen diskutiert.}, subject = {Virtuelle Realit{\"a}t}, language = {de} } @misc{Meyer2005, type = {Master Thesis}, author = {Meyer, Michael}, title = {Erfassung der Zeitparameter eines in einer VR-Umgebung simulierten Arbeitsprozesses aus dem Bauwesen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.405}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-4052}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Thema dieser Arbeit ist die Erstellung einer Prozess-Simulation in einer Echtzeit VR-Umgebung. Besonderes Augenmerk wird dabei der Erfassung des Zeitparameters einzelner Prozessabschnitte geschenkt. Mittels einer Datenbankanbindung k{\"o}nnen somit Daten zwischen einer externen Datenbank und der Simulation ausgetauscht werden. Neben der Realisierung des Datenzugriffes wurde eine Uhr in der virtuellen Umgebung realisiert un somit das Wechselspiel zwischen Erdbaumaschiene und Transportger{\"a}t modelliert. Im schriftlichen Teil dieser Arbeit werden die Grundlagen dazu behandelt, das baubetriebliche Anliegen untersucht und die Erstellung in der Software Quest3D dokumentiert.}, subject = {Virtuelle Realit{\"a}t}, language = {de} } @inproceedings{BargstaedtAilland2011, author = {Bargst{\"a}dt, Hans-Joachim and Ailland, Karin}, title = {CONVR 2011 : Proceedings of the 11th International Conference on Construction Applications of Virtual Reality}, isbn = {978-3-86068-458-0}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1468}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111102-15603}, year = {2011}, abstract = {Proceedings of the 11th International Conference on Construction Applications of Virtual Reality}, subject = {Plant Simulation }, language = {en} } @phdthesis{Moehring, author = {Moehring, Mathias}, title = {Realistic Interaction with Virtual Objects within Arm's Reach}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1859}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130301-18592}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {124}, abstract = {The automotive industry requires realistic virtual reality applications more than other domains to increase the efficiency of product development. Currently, the visual quality of virtual invironments resembles reality, but interaction within these environments is usually far from what is known in everyday life. Several realistic research approaches exist, however they are still not all-encompassing enough to be usable in industrial processes. This thesis realizes lifelike direct multi-hand and multi-finger interaction with arbitrary objects, and proposes algorithmic and technical improvements that also approach lifelike usability. In addition, the thesis proposes methods to measure the effectiveness and usability of such interaction techniques as well as discusses different types of grasping feedback that support the user during interaction. Realistic and reliable interaction is reached through the combination of robust grasping heuristics and plausible pseudophysical object reactions. The easy-to-compute grasping rules use the objects' surface normals, and mimic human grasping behavior. The novel concept of Normal Proxies increases grasping stability and diminishes challenges induced by adverse normals. The intricate act of picking-up thin and tiny objects remains challenging for some users. These cases are further supported by the consideration of finger pinches, which are measured with a specialized finger tracking device. With regard to typical object constraints, realistic object motion is geometrically calculated as a plausible reaction on user input. The resulting direct finger-based interaction technique enables realistic and intuitive manipulation of arbitrary objects. The thesis proposes two methods that prove and compare effectiveness and usability. An expert review indicates that experienced users quickly familiarize themselves with the technique. A quantitative and qualitative user study shows that direct finger-based interaction is preferred over indirect interaction in the context of functional car assessments. While controller-based interaction is more robust, the direct finger-based interaction provides greater realism, and becomes nearly as reliable when the pinch-sensitive mechanism is used. At present, the haptic channel is not used in industrial virtual reality applications. That is why it can be used for grasping feedback which improves the users' understanding of the grasping situation. This thesis realizes a novel pressure-based tactile feedback at the fingertips. As an alternative, vibro-tactile feedback at the same location is realized as well as visual feedback by the coloring of grasp-involved finger segments. The feedback approaches are also compared within the user study, which reveals that grasping feedback is a requirement to judge grasp status and that tactile feedback improves interaction independent of the used display system. The considerably stronger vibrational tactile feedback can quickly become annoying during interaction. The interaction improvements and hardware enhancements make it possible to interact with virtual objects in a realistic and reliable manner. By addressing realism and reliability, this thesis paves the way for the virtual evaluation of human-object interaction, which is necessary for a broader application of virtual environments in the automotive industry and other domains.}, subject = {Virtuelle Realit{\"a}t}, language = {en} } @inproceedings{FediorHamel, author = {Fedior, Marco and Hamel, Wido}, title = {Simulationsumgebung zur Evaluation von umweltorientierten Verkehrsmanagement-Strategien}, series = {30. Forum Bauinformatik}, booktitle = {30. Forum Bauinformatik}, editor = {Steiner, Maria and Theiler, Michael and Mirboland, Mahsa}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3867}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190328-38678}, pages = {6}, abstract = {Der vorliegende Beitrag beschreibt die Problematik bei der Prognose verkehrsbedingter Schadstoff-Immissionen. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung und der Aufbau einer Simulationsumgebung zur Evaluation von umweltorientierten Verkehrsmanagement-Strategien. Die Simulationsumgebung wird {\"u}ber die drei Felder Verkehr, Emission, Immission entwickelt und findet zun{\"a}chst Anwendung in der Evaluation verkehrlicher Maßnahmen f{\"u}r die Friedberger Landstraße in Frankfurt am Main.}, subject = {Verkehr}, language = {de} } @phdthesis{Markert, author = {Markert, Michael}, title = {R{\"a}umliche Navigation durch richtungsgebundene Stereofonie}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4303}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20201214-43038}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {394}, abstract = {Die Verbreitung mobiler Smartphones und besonders deren allgegenw{\"a}rtige Lokalisierungstechnologien ver{\"a}ndern das Navigationsverhalten im Raum nachhaltig. Parallel zur schnell voranschreitenden Entwicklung allt{\"a}glicher Ger{\"a}te, die mitgef{\"u}hrt werden, setzt der {\"U}bergang der bereits l{\"a}nger dauernden Entwicklung von Virtual-Reality-Technik in eine erweiterte und augmentierte Mixed Reality ein. In diesem Spannungsfeld untersucht die vorliegende Arbeit, inwieweit richtungsgebundene und binaural wiedergegebene Stereofonie die menschliche Bewegung im Raum beeinflussen kann und versucht zu er{\"o}rtern, welche Potenziale in der Wiederentdeckung einer relativ lange bekannten Technik liegen. Der Autor hat im Rahmen dieser Arbeit eine binaurale mobile Applikation f{\"u}r richtungsgebundene Stereofonie entwickelt, mit der virtuelle bewegte oder statische Audio-Hotspots im Raum platziert werden k{\"o}nnen. So kann links, rechts oder 30 Meter vor einer Person ein virtueller oder tats{\"a}chlicher Klang im Raum verortet sein. Durch die in Echtzeit berechnete binaurale Wiedergabe der Klangquellen mit einem Stereo-Kopfh{\"o}rer k{\"o}nnen diese r{\"a}umlich verorteten Kl{\"a}nge mit zwei Ohren dreidimensional wahrgenommen werden, {\"a}hnlich dem r{\"a}umlichen Sehen mit zwei Augen. Durch den Einsatz mehrerer lokalisierter Klangquellen als Soundscape entsteht eine augmentierte auditive Realit{\"a}t, die die physische Realit{\"a}t erweitert. Die Position und Navigation des Nutzers wird durch binaurale Lautst{\"a}rkenmodulation (die Lautst{\"a}rke nimmt bei abnehmender Distanz zur Quelle zu) und Stereopanning mit Laufzeitmodulation (die Richtung wird {\"u}ber ein Stereosignal auf beiden Ohren r{\"a}umlich links-rechts-vorne verortet) interaktiv und kybernetisch beeinflusst. Die Nutzer navigieren — durch ihr Interesse an den h{\"o}rbaren virtuellen Klangquellen geleitet — durch einen dynamisch erzeugten, dreidimensionalen akustischen Raum, der gleichzeitig ein virtueller und kybernetischer Raum ist, da die Repr{\"a}sentation der Kl{\"a}nge an die Bewegung und Ausrichtung der Nutzer im Raum angepasst wird. Diese Arbeit untersucht, ob die Bewegung von Menschen durch (virtuelle) Kl{\"a}nge beeinflusst werden kann und wie groß oder messbar dieser Einfluss ist. Dabei k{\"o}nnen nicht alle k{\"u}nstlerischen, architektonischen und philosophischen Fragen im Rahmen der vorliegenden Schrift er{\"o}rtert werden, obwohl sie dennoch als raumtheoretische Fragestellung von Interesse sind. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit liegt in der Erforschung, ob richtungsgebundene Stereofonie einen relevanten Beitrag zur menschlichen Navigation, haupts{\"a}chlich zu Fuß, in urbanen Gebieten — vorwiegend im Außenraum — leisten kann. Der erste Teil gliedert sich in »Raum und Klang«, es werden raumtheoretische {\"U}berlegungen zur menschlichen Bewegung im Raum, Raumvorstellungen, r{\"a}umliche Kl{\"a}nge und Klangwahrnehmung sowie die Entwicklung stereofoner Apparaturen und Aspekte der Augmented Audio Reality besprochen. Im zweiten Teil werden drei Demonstratoren als Anwendungsszenarien und drei Evaluierungen im Außenraum vorgestellt. Die Tests untersuchen, ob sich das Verfahren zur Navigation f{\"u}r Fußg{\"a}nger eignet und inwieweit eine Einflussnahme auf das Bewegungsverhalten von Nutzern getroffen werden kann. Die Auswertungen der Tests zeigen, dass sich stereofone Kl{\"a}nge grunds{\"a}tzlich als Navigationssystem eignen, da eine große Mehrzahl der Teilnehmer die akustisch markierten Ziele leicht gefunden hat. Ebenso zeigt sich ein klarer Einfluss auf die Bewegungsmuster, allerdings ist dieser abh{\"a}ngig von individuellen Interessen und Vorlieben. Abschließend werden die Ergebnisse der Untersuchungen im Kontext der vorgestellten Theorien diskutiert und die Potenziale stereofoner Anwendungen in einem Ausblick behandelt. Bei der Gestaltung, Erzeugung und Anwendung mobiler Systeme sind unterschiedliche mentale und r{\"a}umliche Modelle und Vorstellungen der Entwickler und Anwender zu beachten. Da eine umfassende transdisziplin{\"a}re Betrachtung klare Begrifflichkeiten erfordert, werden Argumente f{\"u}r ein raumtheoretisches Vokabular diskutiert. Diese sind f{\"u}r einen gestalterischen Einsatz von richtungsgebundener Stereofonie — besonders im Kontext mobiler Navigation durch akustisch augmentierte R{\"a}ume — {\"a}ußerst relevant.}, subject = {Raum}, language = {de} }