TY - JOUR A1 - Lahmer, Tom A1 - Knabe, Tina A1 - Nikulla, Susanne A1 - Reuter, Markus T1 - Bewertungsmethoden für Modelle des konstruktiven Ingenieurbaus BT - Sonderdruck‐DFG Graduiertenkolleg JF - Bautechnik N2 - Bewertungsmethoden für Modelle des konstruktiven Ingenieurbaus KW - Angewandte Mathematik KW - Stochastik KW - Strukturmechanik Y1 - 2011 SP - 60 EP - 64 ER - TY - JOUR A1 - Keitel, Holger A1 - Karaki, Ghada A1 - Lahmer, Tom A1 - Nikulla, Susanne A1 - Zabel, Volkmar T1 - Evaluation of coupled partial models in structural engineering using graph theory and sensitivity analysis JF - Engineering structures N2 - Evaluation of coupled partial models in structural engineering using graph theory and sensitivity analysis KW - Angewandte Mathematik KW - Stochastik KW - Strukturmechanik Y1 - 2011 SP - 3726 EP - 3736 ER - TY - CHAP A1 - Nikulla, Susanne ED - Gürlebeck, Klaus ED - Könke, Carsten T1 - INFLUENCE OF THE ABSTRACTION LEVEL IN KINEMATICAL MODELS OF FINITE ELEMENT FORMULATIONS N2 - Nonlinear analyses are characterised by approximations of the fundamental equations in different quality. Starting with a general description of nonlinear finite element formulation the fundamental equations are derived for plane truss elements. Special emphasis is placed on the determination of internal and external system energy as well as influence of different quality approaches for the displacement-strain relationship on solution quality. To simplify the solution procedure the nonlinear function describing the kinematics is expanded into a Taylor series and truncated after the n-th series term. The different kinematics influence speed of convergence as well as exactness of solution. On a simple truss structure this influence is shown. To assess the quality of different formulations concerning the nonlinear kinematic equation three approaches are discussed. First the overall internal and external energy is compared for different kinematical models. In a second step the energy content related to single terms describing displacement-strain relationship is investigated and used for quality control following two different paths. Based on single ε-terms an adaptive scheme is used to change the kinematical model depending on increasing nonlinearity of the structure. The solution quality has turned out satisfactory compared to the exact result. More detailed investigations are necessary to find criteria for the threshold values for the iterative process as well as for decision on number and step size of incremental load steps. KW - Angewandte Informatik KW - Angewandte Mathematik KW - Architektur KW - Computerunterstütztes Verfahren KW - Computer Science Models in Engineering; Multiscale and Multiphysical Models; Scientific Computing Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28780 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2009/paper.html SN - 1611-4086 ER - TY - THES A1 - Nikulla, Susanne T1 - Quality assessment of kinematical models by means of global and goal-oriented error estimation techniques T1 - Anwendung globaler und zielorientierter Fehlerschätzer zur Beurteilung der Notwendigkeit einer geometrisch nicht-linearen Berechnung N2 - Methods for model quality assessment are aiming to find the most appropriate model with respect to accuracy and computational effort for a structural system under investigation. Model error estimation techniques can be applied for this purpose when kinematical models are investigated. They are counted among the class of white box models, which means that the model hierarchy and therewith the best model is known. This thesis gives an overview of discretisation error estimators. Deduced from these, methods for model error estimation are presented. Their general goal is to make a prediction of the inaccuracies that are introduced using the simpler model without knowing the solution of a more complex model. This information can be used to steer an adaptive process. Techniques for linear and non-linear problems as well as global and goal-oriented errors are introduced. The estimation of the error in local quantities is realised by solving a dual problem, which serves as a weight for the primal error. So far, such techniques have mainly been applied in material modelling and for dimensional adaptivity. Within the scope of this thesis, available model error estimators are adapted for an application to kinematical models. Their applicability is tested regarding the question of whether a geometrical non-linear calculation is necessary or not. The analysis is limited to non-linear estimators due to the structure of the underlying differential equations. These methods often involve simplification, e.g linearisations. It is investigated to which extent such assumptions lead to meaningful results, when applied to kinematical models. N2 - Die verschiedenen Methoden zur Bewertung der Modellqualität haben ein Ziel: Das passende Modell in Bezug auf Genauigkeit und Berechnungsaufwand für eine konkrete Struktur zu finden. Steht dabei die Untersuchung eines Kinematik-Modells im Vordergrund, können Modellfehlerschätzer zur Modellbewertung verwendet werden. Dieser Zusammenhang gilt, solange es sich um mechanisch motivierte Modelle handelt, bei denen die Modellhierarchie und damit das beste Modell bekannt sind. Die vorliegende Arbeit beschreibt den Weg von den einfachen Fehlerschätzern für Diskretisierungsfehler bis zu den daraus abgeleiteten Modellfehlerschätzern. Das Ziel der letztgenannten besteht in der Vorhersage von Ungenauigkeit, die durch die Verwendung eines vereinfachten anstatt des komplexen Modells entstehen. Aus den gewonnenen Informationen wird eine adaptive Modellanpassung entwickelt. Die Methoden lassen sich dabei nach verschiedenen Kriterien unterscheiden. Diese diffenzieren zwischen den verschiedenen Anwendungsbereichen, zwischen linearen und nicht-linearen Modellen sowie zwischen globalen und ziel-orientierten Fehlern. Die bislang in der Literatur hauptsächlich zu findenden Anwendungsgebiete sind die Materialmodellierung und die Dimensionsadaptivität. Im Rahmen dieser Arbeit werden nun die bekannten Methoden zur Abschätzung des Modellfehlers auf kinematische Modelle erweitert. Zudem wird die Frage, ob eine geometrisch nicht-lineare Berechnung notwendig ist oder nicht, untersucht. Aufgrund der Struktur der zugrunde liegenden Differentialgleichungen beschränken sich die Analysen auf nicht-lineare Fehlerschätzer. Da diese Methoden oft auf Vereinfachungen wie z.B. die Linearisierung der Grundgleichungen zurückgreifen, wird in der vorliegenden Arbeit untersucht, inwieweit diese Annahmen zu verwertbaren Ergebnissen führen. T3 - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten - 4 KW - Model quality, Model error estimation, Kinematical model, Geometric non-linearity, Finite Element method KW - Modellqualität, Modellfehlerschätzer, Geometrisch nicht-lineare Berechnung, Kinematik Modell, Finite Elemente Methode Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120419-16161 PB - Verlag der Bauhaus-Universität Weimar CY - Weimar ER - TY - GEN A1 - Nikulla, Susanne T1 - Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Eisenbahnbrücken bei wechselnden Umweltbedingungen N2 - Im Zuge des Ausbaus von Eisenbahnstrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr muss sichergestellt werden, dass keine Resonanz zwischen den periodisch einwirkenden Radlasten und den Brückeneigenfrequenzen entsteht. Bei der Untersuchung einzelner Bauwerke wurden teilweise recht große Schwankungen des dynamischen Verhaltens im Verlauf der Jahreszeiten festgestellt. Um diese Beobachtungen zu präzisieren, wurden an zwei ausgewählten Walzträger-in-Beton-Brücken über den Zeitraum von 15 Monaten Beschleunigungsmessungen durchgeführt. Die gewonnenen Daten wurden mit der Stochastic Subspace Methode, die im ersten Teil der Arbeit näher erläutert wird, ausgewertet. Es konnte für alle Eigenmoden ein Absinken der Eigenfrequenz bei steigender Temperatur beobachtet werden. Um die Ursachen hierfür genauer zu untersuchen, wurde für eine der beiden Brücken ein Finite-Elemente-Modell mit dem Programm SLang erstellt. Mittels einer Sensitivitätsanalyse wurden die für das Schwingverhalten maßgebenden Systemeigenschaften identifiziert. Die anschließend durchgeführte Strukturoptimierung unter Nutzung des genetischen Algorithmus sowie des adaptiven Antwortflächenverfahrens konnte die Temperaturabhängigkeit einzelner Materialparameter aufzeigen, die zumindest eine Ursache für Schwankungen der Eigenfrequenzen darstellen. KW - Dynamik KW - Systemidentifikation KW - Beschleunigungsmessung KW - Strukturoptimierung KW - Modalanalyse KW - Lufttemperatur KW - Zustandsraummodell KW - Stochastic Subspace Identification Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20081020-14324 ER -