@phdthesis{Dang,
  author    = {Dang, Trang},
  title     = {Automated Detailing of 4D Schedules},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2310},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20141006-23103},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {120},
  abstract  = {The increasing success of BIM (Building Information Model) and the emergence of its implementation in 3D construction models have paved a way for improving scheduling process. The recent research on application of BIM in scheduling has focused on quantity take-off, duration estimation for individual trades, schedule visualization, and clash detection. Several experiments indicated that the lack of detailed planning causes about 30\% non-productive time and stacking of trades. However, detailed planning still has not been implemented in practice despite receiving a lot of interest from researchers. The reason is associated with the huge amount and complexity of input data. In order to create a detailed planning, it is time consuming to manually decompose activities, collect and calculate the detailed information in relevant. Moreover, the coordination of detailed activities requires much effort for dealing with their complex constraints. This dissertation aims to support the generation of detailed schedules from a rough schedule. It proposes a model for automated detailing of 4D schedules by integrating BIM, simulation and Pareto-based optimization.},
  subject      = {Simulation},
  language  = {en}
}
@misc{Miller,
  type      = {Master Thesis},
  author    = {Miller, Martin},
  title     = {BIM-basierte Digitalisierung von Bestandsgeb{\"a}uden aus Sicht des FM am Beispiel von Heizungsanlagen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4661},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220623-46616},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {101},
  abstract  = {Das Ziel der Arbeit ist, f{\"u}r das Facility Management relevante Informationen f{\"u}r die mit Building Information Modeling basierende Erstellung von Bestandsgeb{\"a}uden am Beispiel einer Hei- zungsanlage zu definieren. Darauf basierend sind die notwendigen Arbeitsschritte der Objek- taufnahme abgeleitet. F{\"u}r die Definition der Arbeitsschritte wurden das grundlegende Vorge- hen bei einer Objektaufnahme sowie die gesetzlichen Gegebenheiten f{\"u}r den Betrieb einer Heizungsanlage dargelegt. Dar{\"u}ber hinaus sind in der vorliegenden Ausarbeitung die Vorteile und Herausforderungen hinsichtlich des Zusammenspiels von Building Information Modeling und Facility Management analysiert. Die definierten Arbeitsschritte sind anhand eines Beispiel- projektes angewendet worden. Im Rahmen des Beispielprojekts sind die entscheidenden Be- triebsdaten je Anlagenteil in Form von Informationsanforderungen nach DIN 17412 definiert. Das Geb{\"a}udemodell ist durch Parameter mit den f{\"u}r das Facility Management relevanten In- formationen erg{\"a}nzt. Die Resultate des Beispielprojektes sind mit aussagekr{\"a}ftigen Schnitten, Pl{\"a}nen sowie 3-D-Visualisierungen dargestellt. Abschließend sind die Ergebnisse in Bezug auf das FM validiert. Aus den Arbeitsschritten und Ergebnissen ist eine Leitlinie erstellt worden f{\"u}r den Digitalisierungsprozess von Bestandsgeb{\"a}uden f{\"u}r das Facility Management.},
  subject      = {Facility Management},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Cicek,
  author    = {Cicek, Burhan},
  title     = {Revisiting vernacular technique: Engineering a low environmental impact earth stabilisation method},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4698},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220803-46989},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {195},
  abstract  = {The major drawbacks of earth as a construction material — such as its low water stability and moderate strength — have led mankind to stabilize earth. Different civilizations developed vernacular techniques mainly focussing on lime, pozzolan or gypsum stabilization. Recently, cement has become the most commonly used additive in earth stabilization as it improves the strength and durability of plain earth. Also, it is a familiar and globally available construction material. However, using cement as an additive reduces the environmental advantages of earth and run counter to global targets regarding the reduction of CO2 emissions. Alternatives to cement stabilization are currently neither efficient enough to reduce its environmental impact nor allow the possibility of obtaining better results than those of cement. As such, this thesis deals with the rediscovery of a reverse engineering approach for a low environmental impact earth stabilization technique, aiming to replace cement in earth stabilization. The first step in the method consists in a comprehensive review of earth stabilization with regards to earthen building standards and soil classification, which allows us to identify the research gap. The review showed that there is great potential in using other additives which result in similar improvements as those achieved by cement. However, the studies that have been conducted so far either use expansive soils, which are not suitable for earth constructions or artificial pozzolans that indirectly contribute to CO2 emissions. This is the main research gap. The key concept for the development in the second step of the method is to combine vernacular additives to both improve the strength and durability of plain earth and to reduce the CO2 emissions. Various earth-mixtures were prepared and both development and performance tests were done to investigate the performance of this technique. The laboratory analyses on mix-design have proven a high durability and the results show a remarkable increase in strength performance. Furthermore, a significant reduction in CO2 emissions in comparison to cement stabilization could be shown. The third step of the method discusses the results drawn from the experimental programme. In addition, the potential of the new earth mixture with regards to its usability in the field of building construction and architectural design is further elaborated on. The method used in this study is the first of its kind that allows investors to avoid the very time-consuming processes such as finding a suitable source for soil excavation and soil classification. The developed mixture has significant workability and suitability for production of stabilized earthen panels — the very first of its kind. Such a panel is practically feasible, reasonable, and could be integrated into earthen building standards in general and in particular to DIN 18948, which is related to earthen boards and published in 2018.},
  subject      = {Lehm},
  language  = {en}
}
@article{VoelkerBeckmannKoehlmannetal.,
  author    = {V{\"o}lker, Conrad and Beckmann, Julia and Koehlmann, Sandra and Kornadt, Oliver},
  title     = {Occupant requirements in residential buildings - an empirical study and a theoretical model},
  series = {Advances in Building Energy Research},
  journal   = {Advances in Building Energy Research},
  number    = {7 (1)},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3813},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181015-38137},
  pages     = {35 -- 50},
  abstract  = {Occupant needs with regard to residential buildings are not well known due to a lack of representative scientific studies. To improve the lack of data, a large scale study was carried out using a Post Occupancy Evaluation of 1,416 building occupants. Several criteria describing the needs of occupants were evaluated with regard to their subjective level of relevance. Additionally, we investigated the degree to which deficiencies subjectively exist, and the degree to which occupants were able to accept them. From the data obtained, a hierarchy of criteria was created. It was found that building occupants ranked the physiological needs of air quality and thermal comfort the highest. Health hazards such as mould and contaminated building materials were unacceptable for occupants, while other deficiencies were more likely to be tolerated. Occupant satisfaction was also investigated. We found that most occupants can be classified as satisfied, although some differences do exist between different populations. To explain the relationship between the constructs of what we call relevance, acceptance, deficiency and satisfaction, we then created an explanatory model. Using correlation and regression analysis, the validity of the model was then confirmed by applying the collected data. The results of the study are both relevant in shaping further research and in providing guidance on how to maximize tenant satisfaction in real estate management.},
  subject      = {Post Occupancy Evaluation},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Peters,
  author    = {Peters, Simone},
  title     = {The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions},
  isbn      = {ISBN 978-3-00-055602-9},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2744},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170210-27446},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {146},
  abstract  = {Ein aktuelles Thema in der Forschung der Betonindustrie ist die gezielte Steuerung des Erstarrens und der Entwicklung der (Fr{\"u}h)Festigkeit von Betonen und M{\"o}rteln. Aus {\"o}konomischer Sicht sind außerdem die Reduktion der CO2-Emission und die Schonung von Ressourcen und Energie wichtige Forschungsschwerpunkte. Eine M{\"o}glichkeit zum Erreichen dieser Ziele ist es, die Reaktivit{\"a}t/Hydratation der silikatischen Klinkerphasen gezielt anzuregen. Neben den bereits bekannten M{\"o}glichkeiten der Hydratationsbeschleunigung (u.a. W{\"a}rmebehandlung, Zugabe von Salzen) bietet die Anwendung von Power-Ultraschall (PUS) eine weitere Alternative zur Beschleunigung der Zementhydratation. Da bis zum jetzigen Zeitpunkt noch keine Erfahrungen zum Einsatz von PUS in der Zementchemie vorliegen, sollen mit der vorliegenden Arbeit grundlegende Kenntnisse zum Einfluss von PUS auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen erarbeitet werden. Dazu wurde die Arbeit in f{\"u}nf Hauptuntersuchungsabschnitte aufgeteilt. Im ersten Teil wurden optimale PUS-Parameter wie Amplitude und Energieeintrag ermittelt, die eine effiziente Beschleunigung der Portlandzement(CEM I)hydratation bei kurzen Beschallzeiten und begrenzter Zementleimtemperaturerh{\"o}hung erlauben. Mit Hilfe unabh{\"a}ngiger Untersuchungsmethoden (Bestimmung des Erstarrungsbeginns, der Festigkeitsentwicklung, zerst{\"o}rungsfreier Ultraschallpr{\"u}fung, isothermer W{\"a}rmeflusskalorimetrie, hochaufl{\"o}sender Rasterelektronmikroskopie (REM) wurde die Wirkung von PUS auf den Hydratationsverlauf von CEM I-Suspensionen charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Behandlung von CEM I-Suspensionen mit PUS grunds{\"a}tzlich ein beschleunigtes Erstarren und eine beschleunigte (Fr{\"u}h)Festigkeitsentwicklung hervorruft. Anhand von REM-Untersuchungen konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass die Beschleunigung der CEM I-Hydratation mit einer beschleunigten Hydratation der Hauptklinkerphase Alit korreliert. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurden die Ursachen der Aktivierung der Alithydratation untersucht. Dazu wurden Untersuchungen an Einzelsystemen des CEM I (silikatische Klinkerphase) durchgef{\"u}hrt. Es ist bekannt, das die Hydratation der Hauptklinkerphase Alit (in der reinen Form Tricalciumsilikat 3CaO*SiO2; C3S) durch L{\"o}sungs-/F{\"a}llungsreaktionen (Bildung von Calcium-Silikat-Hydrat Phasen, C-S-H Phasen) bestimmt wird. Mit Hilfe von Untersuchungen zur Aufl{\"o}sung (C3S) und Kristallbildung (C-S-H Phasen) in L{\"o}sungen und Suspensionen (Aufzeichnung der elektrischen Leitf{\"a}higkeit sowie Bestimmung der Ionenkonzentrationen der w{\"a}ssrigen Phase, REM-Charakterisierung der Pr{\"a}zipitate) wurde die Beeinflussung dieser durch eine PUS-Behandlung charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass in partikelfreien L{\"o}sungen (prim{\"a}re Keimbildung) eine PUS-Behandlung keinen Einfluss auf die Kinetik der Kristallisation von C-S-H Phasen hervorruft. Das heißt, auch die durch PUS eingetragene Energie reicht offensichtlich nicht aus, um in Abwesenheit von Oberfl{\"a}chen die C-S-H Phasen Bildung zu beschleunigen. Das weist darauf hin, dass die Bildung von C-S-H Phasen nicht durch eine Beschleunigung von Ionen in der L{\"o}sung (erh{\"o}hte Diffusion durch Anwendung von PUS) hervorgerufen wird. Eine Beschleunigung des Kristallisationsprozesses (Keimbildung und Wachstum von C-S-H Phasen) durch PUS wird nur in Anwesenheit von Partikeln in der L{\"o}sung (Suspension) erzielt. Das belegen Ergebnisse, bei denen die Bildung erster C-S-H Phasen bei geringer {\"U}bers{\"a}ttigung (heterogene Keimbildung, in Anwesenheit von Oberfl{\"a}chen) erfolgt. Unter diesen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass PUS innerhalb der ersten 30 Minuten der Hydratation eine erh{\"o}hte F{\"a}llung von ersten C-S-H Phasen bewirkt. Diese fungieren dann vermutlich w{\"a}hrend der Haupthydratation als Keim bzw. geeignete Oberfl{\"a}che zum beschleunigten Aufwachsen von weiteren C-S-H Phasen. Weiterhin ist vorstellbar, dass (in Analogie zu anderen Bereichen der Sonochemie) PUS durch Kavitation Schockwellen hervorruft, welche Partikel und w{\"a}ssriges Medium beschleunigen und damit erh{\"o}hte Partikelbewegungen und -kollisionen induziert. Dies wiederum bewirkt, dass die anf{\"a}nglich auf der C3S-Oberfl{\"a}che gebildeten C-S-H Phasen teilweise wieder entfernt werden. Damit ist das Inl{\"o}sunggehen von Ca- und Si-Ionen aus dem C3S weiterhin m{\"o}glich. Um den genauen Mechanismus weiter zu charakterisieren sollten mit geeigneten Methoden weitere Untersuchungen durchgef{\"u}hrt werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss von PUS auf das Fließverhalten von CEM I-Suspensionen untersucht. Aus der Anwendung von PUS in anderen technischen Bereichen sind unter anderem Effekte wie das Entl{\"u}ften, das Homogenisieren und das Dispergieren von Suspensionen und Emulsionen mittels PUS bekannt. Mit Hilfe der Bestimmung des Luftporengehaltes, Sedimentationsversuchen und cryo-SEM Untersuchungen wurde der Einfluss von PUS auf CEM I-Suspensionen charakterisiert. Die Ergebnisse belegen, dass durch PUS eine verbesserte Homogenit{\"a}t und Dispergierung der CEM I-Suspension erzielt wird. Damit wird f{\"u}r CEM I-Suspensionen unterschiedlichster w/z-Werte eine verbesserte Fließf{\"a}higkeit festgestellt. Ergebnisse der Bestimmung von Ausbreitmaßen und Trichterauslaufzeiten zeigen, dass PUS einen direkten Einfluss vor allem auf die Viskosit{\"a}t der CEM I-Suspensionen besitzt. Werden Fließmitteln (FM) der CEM I-Suspension zugegeben, wird nicht in jedem Fall eine verbesserte Fließf{\"a}higkeit festgestellt. Hier scheint unter bestimmten Voraussetzungen (w/z-Wert, FM-Gehalt, PUS) die Reaktion zwischen Aluminat- und Sulfatphase des Klinkers gest{\"o}rt. Zur eindeutigen Kl{\"a}rung dieses Sachverhaltes bedarf es jedoch weiterer quantitativer Untersuchungen zum Reaktionsumsatz. Im dritten Teil der Arbeit wurden die am CEM I gewonnenen Erkenntnisse zum Einfluss von PUS auf die Hydratation an Portland-H{\"u}ttensand(H{\"U}S)-Zement-Systemen verifiziert. Daf{\"u}r wurden auch in diesem Teil der Arbeit zun{\"a}chst die optimalen PUS-Parameter festgelegt und der Einfluss auf das Erstarrung- und Erh{\"a}rtungsverhalten dokumentiert. Untersuchungsmethoden sind unter anderem die Bestimmung des Erstarrungsbeginns und der (Fr{\"u}h)Festigkeitsentwicklung, Temperaturaufzeichnungen und isothermale W{\"a}rmeflusskalorimetrie sowie REM. Die Ergebnisse zeigen, dass auch die Reaktion von H{\"U}S-Zementen durch PUS beschleunigt wird. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen belegen, dass die erzielte Beschleunigung vorwiegend auf der Beschleunigung der Alitkomponente des CEM I beruht. Im Fokus der Teile vier und f{\"u}nf dieser Arbeit stand die Anwendbarkeit der PUS-Technik unter praktischen Bedingungen. Zum einen wurde die Anwendbarkeit von PUS in fertig gemischten M{\"o}rteln beurteilt. Anhand des Vergleichs wichtiger Frisch- und Festm{\"o}rteleigenschaften unterschiedlich hergestellter M{\"o}rtel (beschallt im Anschluss an konventionelle Mischtechnik, beschallt im Anschluss an Suspensionsmischtechnik mit anschließender Zumischung der Gesteinsk{\"o}rnung und nicht beschallt) wird gezeigt, dass im Fall von M{\"o}rteln mit hohem Leimanteil eine durch PUS induzierte beschleunigte Festigkeitsentwicklung auch mit herk{\"o}mmlichen Mischabl{\"a}ufen (ohne aufwendige Umstellung des Mischprozesses) m{\"o}glich ist. Abschließend wird untersucht, ob der Herstellungsprozess von Wandbauteilen im Fertigteilwerk durch den Einsatz von PUS optimiert werden kann und ob eine Einbindung der PUS-Technik in den Fertigungsprozess ohne gr{\"o}ßeren Aufwand m{\"o}glich ist. Dazu wurden in einem ersten Schritt die Frisch- und Festbetoneigenschaften eines aktuell angewendeten selbstverdichtenden Betons im Labormaßstab (M{\"o}rtel) in Abh{\"a}ngigkeit einer PUS-Behandlung dokumentiert und mit der seiner unbeschallten Referenz verglichen. Aufgrund der durch PUS verursachten verbesserten Fließ- und Festigkeitseigenschaften kann die beschallte M{\"o}rtelrezeptur hinsichtlich Fließmittelgehalt und Dauer der W{\"a}rmebehandlung optimiert werden. Somit werden ca. 30 \% der Fließmittelzugabe und 40 \% der Dauer der W{\"a}rmebehandlung eigespart. Eine Einbindung der PUS-Technik in das betrachtete Fertigteilwerk ist nach {\"U}berpr{\"u}fung der konstruktiven Gegebenheiten der Fertigungsstrukturen ohne gr{\"o}ßeren Aufwand m{\"o}glich.},
  subject      = {Cement},
  language  = {en}
}
@inproceedings{KoenigMueller,
  author    = {K{\"o}nig, Reinhard and M{\"u}ller, Daniela},
  title     = {Simulating the development of residential areas of the city of Vienna from 1888 to 2001},
  series = {Compendium of Abstracts of the 8th International Conference on Urban Planning and Environment (UPE8)},
  booktitle = {Compendium of Abstracts of the 8th International Conference on Urban Planning and Environment (UPE8)},
  address   = {Kaiserslautern, Germany},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2606},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160622-26066},
  pages     = {23},
  abstract  = {The structure and development of cities can be seen and evaluated from different points of view. By replicating the growth or shrinkage of a city using historical maps depicting different time states, we can obtain momentary snapshots of the dynamic mechanisms of the city. An examination of how these snapshots change over the course of time and a comparison of the different static time states reveals the various interdependencies of population density, technical infrastructure and the availability of public transport facilities. Urban infrastructure and facilities are not distributed evenly across the city - rather they are subject to different patterns and speeds of spread over the course of time and follow different spatial and temporal regularities. The reasons and underlying processes that cause the transition from one state to another result from the same recurring but varyingly pronounced hidden forces and their complex interactions. Such forces encompass a variety of economic, social, cultural and ecological conditions whose respective weighting defines the development of a city in general. Urban development is, however, not solely a product of the different spatial distribution of economic, legal or social indicators but also of the distribution of infrastructure. But to what extent is the development of a city affected by the changing provision of infrastructure? As},
  subject      = {Simulation},
  language  = {en}
}
@inproceedings{TreyerKleinKoenigetal.,
  author    = {Treyer, Lukas and Klein, Bernhard and K{\"o}nig, Reinhard and Meixner, Christine},
  title     = {Lightweight urban computation interchange (LUCI) system},
  series = {Proceedings},
  booktitle = {Proceedings},
  publisher = {FOSS4G},
  address   = {Seoul, South Korea},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2598},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160622-25982},
  pages     = {12},
  abstract  = {In this paper we introduce LUCI, a Lightweight Urban Calculation Interchange system, designed to bring the advantages of a calculation and content co-ordination system to small planning and design groups by the means of an open source middle-ware. The middle-ware focuses on problems typical to urban planning and therefore features a geo-data repository as well as a job runtime administration, to coordinate simulation models and its multiple views. The described system architecture is accompanied by two exemplary use cases that have been used to test and further develop our concepts and implementations.},
  language  = {en}
}
@inproceedings{HijaziHusseinKoenig,
  author    = {Hijazi, Ihab Hamzi and Hussein, M. H. and K{\"o}nig, Reinhard},
  title     = {Enabling geo-design: Evaluating the capacity of 3D city model to support thermal design in building},
  series = {9th 3DGeoInfo Conference},
  booktitle = {9th 3DGeoInfo Conference},
  address   = {Dubai, UAE},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2508},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160118-25089},
  pages     = {4},
  abstract  = {Enabling geo-design: Evaluating the capacity of 3D city model to support thermal design in building},
  subject      = {Informatik},
  language  = {en}
}
@techreport{KoenigTapiasSchmitt,
  author    = {K{\"o}nig, Reinhard and Tapias, Estefania and Schmitt, Gerhard},
  title     = {New Methods in Urban Analysis and Simulation: Documentation of teaching results from the spring semester 2015},
  organization    = {ETH Zurich},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2505},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160118-25052},
  pages     = {76},
  abstract  = {Documentation of teaching results from the spring semester 2015 at the chair of Information Architecture at ETH Zurich},
  subject      = {Architektur},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Vu,
  author    = {Vu, Bac Nam},
  title     = {Stochastic uncertainty quantification for multiscale modeling of polymeric nanocomposites},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2555},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160322-25551},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {265},
  abstract  = {Nanostructured materials are extensively applied in many fields of material science for new industrial applications, particularly in the automotive, aerospace industry due to their exceptional physical and mechanical properties. Experimental testing of nanomaterials is expensive, timeconsuming,challenging and sometimes unfeasible. Therefore,computational simulations have been employed as alternative method to predict macroscopic material properties. The behavior of polymeric nanocomposites (PNCs) are highly complex. The origins of macroscopic material properties reside in the properties and interactions taking place on finer scales. It is therefore essential to use multiscale modeling strategy to properly account for all large length and time scales associated with these material systems, which across many orders of magnitude. Numerous multiscale models of PNCs have been established, however, most of them connect only two scales. There are a few multiscale models for PNCs bridging four length scales (nano-, micro-, meso- and macro-scales). In addition, nanomaterials are stochastic in nature and the prediction of macroscopic mechanical properties are influenced by many factors such as fine-scale features. The predicted mechanical properties obtained by traditional approaches significantly deviate from the measured values in experiments due to neglecting uncertainty of material features. This discrepancy is indicated that the effective macroscopic properties of materials are highly sensitive to various sources of uncertainty, such as loading and boundary conditions and material characteristics, etc., while very few stochastic multiscale models for PNCs have been developed. Therefore, it is essential to construct PNC models within the framework of stochastic modeling and quantify the stochastic effect of the input parameters on the macroscopic mechanical properties of those materials. This study aims to develop computational models at four length scales (nano-, micro-, meso- and macro-scales) and hierarchical upscaling approaches bridging length scales from nano- to macro-scales. A framework for uncertainty quantification (UQ) applied to predict the mechanical properties of the PNCs in dependence of material features at different scales is studied. Sensitivity and uncertainty analysis are of great helps in quantifying the effect of input parameters, considering both main and interaction effects, on the mechanical properties of the PNCs. To achieve this major goal, the following tasks are carried out: At nano-scale, molecular dynamics (MD) were used to investigate deformation mechanism of glassy amorphous polyethylene (PE) in dependence of temperature and strain rate. Steered molecular dynamics (SMD)were also employed to investigate interfacial characteristic of the PNCs. At mico-scale, we developed an atomistic-based continuum model represented by a representative volume element (RVE) in which the SWNT's properties and the SWNT/polymer interphase are modeled at nano-scale, the surrounding polymer matrix is modeled by solid elements. Then, a two-parameter model was employed at meso-scale. A hierarchical multiscale approach has been developed to obtain the structure-property relations at one length scale and transfer the effect to the higher length scales. In particular, we homogenized the RVE into an equivalent fiber. The equivalent fiber was then employed in a micromechanical analysis (i.e. Mori-Tanaka model) to predict the effective macroscopic properties of the PNC. Furthermore, an averaging homogenization process was also used to obtain the effective stiffness of the PCN at meso-scale. Stochastic modeling and uncertainty quantification consist of the following ingredients: - Simple random sampling, Latin hypercube sampling, Sobol' quasirandom sequences, Iman and Conover's method (inducing correlation in Latin hypercube sampling) are employed to generate independent and dependent sample data, respectively. - Surrogate models, such as polynomial regression, moving least squares (MLS), hybrid method combining polynomial regression and MLS, Kriging regression, and penalized spline regression, are employed as an approximation of a mechanical model. The advantage of the surrogate models is the high computational efficiency and robust as they can be constructed from a limited amount of available data. - Global sensitivity analysis (SA) methods, such as variance-based methods for models with independent and dependent input parameters, Fourier-based techniques for performing variance-based methods and partial derivatives, elementary effects in the context of local SA, are used to quantify the effects of input parameters and their interactions on the mechanical properties of the PNCs. A bootstrap technique is used to assess the robustness of the global SA methods with respect to their performance. In addition, the probability distribution of mechanical properties are determined by using the probability plot method. The upper and lower bounds of the predicted Young's modulus according to 95 \% prediction intervals were provided. The above-mentioned methods study on the behaviour of intact materials. Novel numerical methods such as a node-based smoothed extended finite element method (NS-XFEM) and an edge-based smoothed phantom node method (ES-Phantom node) were developed for fracture problems. These methods can be used to account for crack at macro-scale for future works. The predicted mechanical properties were validated and verified. They show good agreement with previous experimental and simulations results.},
  subject      = {Polymere},
  language  = {en}
}