TY - CHAP ED - Gürlebeck, Klaus ED - Lahmer, Tom ED - Werner, Frank T1 - International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 04 - 06 2012, Bauhaus-University Weimar T1 - Internationales Kolloquium über Anwendungen der Informatik und Mathematik in Architektur und Bauwesen : 04. bis 06.07. 2012, Bauhaus-Universität Weimar T2 - Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 04 - 06 2012, Bauhaus-University Weimar N2 - The 19th International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering will be held at the Bauhaus University Weimar from 4th till 6th July 2012. Architects, computer scientists, mathematicians, and engineers from all over the world will meet in Weimar for an interdisciplinary exchange of experiences, to report on their results in research, development and practice and to discuss. The conference covers a broad range of research areas: numerical analysis, function theoretic methods, partial differential equations, continuum mechanics, engineering applications, coupled problems, computer sciences, and related topics. Several plenary lectures in aforementioned areas will take place during the conference. We invite architects, engineers, designers, computer scientists, mathematicians, planners, project managers, and software developers from business, science and research to participate in the conference! KW - Angewandte Informatik KW - Angewandte Mathematik KW - Computerunterstütztes Verfahren Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20150916-24571 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2012 SN - 1611-4086 ER - TY - CHAP ED - Gürlebeck, Klaus ED - Lahmer, Tom T1 - International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar T1 - Internationales Kolloquium über Anwendungen der Informatik und Mathematik in Architektur und Bauwesen : 20. bis 22.7. 2015, Bauhaus-Universität Weimar T2 - Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar N2 - The 20th International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering will be held at the Bauhaus University Weimar from 20th till 22nd July 2015. Architects, computer scientists, mathematicians, and engineers from all over the world will meet in Weimar for an interdisciplinary exchange of experiences, to report on their results in research, development and practice and to discuss. The conference covers a broad range of research areas: numerical analysis, function theoretic methods, partial differential equations, continuum mechanics, engineering applications, coupled problems, computer sciences, and related topics. Several plenary lectures in aforementioned areas will take place during the conference. We invite architects, engineers, designers, computer scientists, mathematicians, planners, project managers, and software developers from business, science and research to participate in the conference! KW - Angewandte Informatik KW - Angewandte Mathematik KW - Computerunterstütztes Verfahren KW - Building Information Modeling KW - Optimization in engineering applications KW - Data, information and knowledge modeling in civil engineering KW - Function theoretic methods and PDE in engineering sciences KW - Mathematical methods for (robotics and) computer vision KW - Numerical modeling in engineering Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20150828-24515 SN - 1611-4086 ER - TY - THES A1 - Ahmed El-Sayed, Ahmed Mohammed T1 - One some classes and spaces of holomorphic and hyperholomorphic functions N2 - In this Thesis we study some complex and hypercomplex function spaces and classes such as hypercomplex Besov spaces, Bloch space and Op spaces as well as the class of basic sets of polynomials in several complex variables. It is shown that hyperholomorphic Besov spaces can be applied to characterize the hyperholomorphic Bloch space. Moreover, we consider BMOM and VMOM spaces. N2 - Die vorliegende Untersuchung nutzt zwei Wege, um einige Funktionsräume und -klassen zu verallgemeinern. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Theorie der Funktionsräume holomorpher und hyperholomorpher Funktionen. Im Rahmen der Theorie hyperholomorpher Funktions- räume sind Op-Räume, Bloch, BMOM und Besov-Typ zu untersuchen. Diese Dissertation beschränkt sich auf die Untersuchung von Polynom-Basen mehrerer komplexer Variabler. T2 - Über einige Klassen und Räume holomorpher und hyperholomorpher Funktionen KW - Funktionenraum KW - Holomorphe Funktion KW - Quaternionenalgebra KW - Clifford-Algebra KW - Bloch-Raum KW - Besov-Räume KW - BMOM-Raum KW - VMOM Raum KW - Op-Räume KW - Besov spaces KW - Bloch space KW - VMOM space KW - Op spaces KW - Basic sets of polynomials Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20040216-271 ER - TY - THES A1 - Al-Yasiri, Zainab Riyadh Shaker T1 - Function Theoretic Methods for the Analytical and Numerical Solution of Some Non-linear Boundary Value Problems with Singularities N2 - The p-Laplace equation is a nonlinear generalization of the well-known Laplace equation. It is often used as a model problem for special types of nonlinearities, and therefore it can be seen as a bridge between very general nonlinear equations and the linear Laplace equation, too. It appears in many problems for instance in the theory of non-Newtonian fluids and fluid dynamics or in rockfill dam problems, as well as in special problems of image restoration and image processing. The aim of this thesis is to solve the p-Laplace equation for 1 < p < 2, as well as for 2 < p < 3 and to find strong solutions in the framework of Clifford analysis. The idea is to apply a hypercomplex integral operator and special function theoretic methods to transform the p-Laplace equation into a p-Dirac equation. We consider boundary value problems for the p-Laplace equation and transfer them to boundary value problems for a p-Dirac equation. These equations will be solved iteratively by applying Banach’s fixed-point principle. Applying operator-theoretical methods for the p-Dirac equation, the existence and uniqueness of solutions in certain Sobolev spaces will be proved. In addition, using a finite difference approach on a uniform lattice in the plane, the fundamental solution of the Cauchy-Riemann operator and its adjoint based on the fundamental solution of the Laplacian will be calculated. Besides, we define gener- alized discrete Teodorescu transform operators, which are right-inverse to the discrete Cauchy-Riemann operator and its adjoint in the plane. Furthermore, a new formula for generalized discrete boundary operators (analogues of the Cauchy integral operator) will be considered. Based on these operators a new version of discrete Borel-Pompeiu formula is formulated and proved. This is the basis for an operator calculus that will be applied to the numerical solution of the p-Dirac equation. Finally, numerical results will be presented showing advantages and problems of this approach. N2 - Die p-Laplace-Gleichung ist eine nichtlineare Verallgemeinerung der wohlbekannten Laplace-Gleichung Die p-Laplace-Gleichung wird häufig als Referenzbeispiel für spezielle Typen von Nichtlinearitäten benutzt und kann daher auch als Brücke zwischen sehr allgemeinen nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen und der linearen Laplace-Gleichung gesehen werden. Sie ist darüber hinaus auch das mathematische Modell für eine Reihe praxisrelevanter Probleme, wie z.B. in der Theorie nicht-newtonscher Flüssigkeiten, der Strömungsmechanik, der Durchfeuchtung von Schütt- dämmen und auch ein wichtiges Werkzeug zur Behandlung spezieller Probleme der Bildrekonstruktion und Bildverarbeitung. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die p-Laplace-Gleichung sowohl für 1 < p < 2 als auch ür 2 < p < 3 zu lösen. Strenge Lösungen werden unter Benutzung der Clifford- Analysis konstruiert. Die Idee ist dabei, einen hyperkomplexen Integraloperator und funktionentheoretische Methoden auf die p-Laplace-Gleichung anzuwenden und diese Gleichung dadurch in eine p-Dirac-Gleichung zu transformieren, die dann besser gelöst werden kann. Es werden spezielle Randwertprobleme für die p-Laplace-Gleichung in Dirichlet-Probleme für die p-Dirac-Gleichung transformiert und dabei die Ordnung der Differentialgleichung reduziert. Die Randwertprobleme für die p-Dirac-Gleichung werden mit Hilfe des Banachschen Fixpunktprinzips iterativ analytisch gelöst. Durch Anwendung operator-theoretischer Methoden kann die Existenz und Eindeutigkeit der Lösung in bestimmten Sobolev-Räumen nachgewiesen werden. Darüber hinaus wird eine Finite Differenzenmethode auf einem gleichmäßigen Gitter in der Ebene angewandt, um die Fundamentallösung des diskreten Laplace- Operators numerisch zu berechnen. In der Folge werden daraus Fundamentallösungen des diskreten Cauchy-Riemann-Operators und seines adjungierten Operators erzeugt. Auf dieser Grundlage werden über Faltungen mit den Fundamentallösungen diskrete Teodorescu-Operatoren definiert, die rechtsinvers zum diskreten Cauchy-Riemann- Operator bzw. zum adjungierten diskreten Cauchy-Riemann-Operator sind. Weiterhin werden diskrete Randoperatoren, die analog zum Cauchyschen Integraloperator sind, eingeführt. Alle vorgenannten Operatoren werden in einer neuen Version einer diskreten Borel-Pompeiu-Formel zusammengeführt und bilden die Grundlage für eine diskrete Operatorenrechnung. Diese Untersuchungen erweitern bekannte Resultate auf wesentlich größere Funktionenklassen als bisher möglich waren. Die diskrete Opera- torenrechnung wird benutzt, um die diskretisierten Randwertprobleme für die p-Dirac- Gleichung numerisch zu lösen. Numerische Resultate werden vorgestellt und diskutiert. Dabei wird auf Vor- und Nachteile der entwickelten Methode eingegangen. KW - discrete function theory KW - finite difference methods KW - p-Laplace equation KW - Finite-Differenzen-Methode Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20190506-38987 ER - TY - CHAP A1 - Alalade, Muyiwa A1 - Kafle, Binod A1 - Wuttke, Frank A1 - Lahmer, Tom ED - Gürlebeck, Klaus ED - Lahmer, Tom T1 - CALIBRATION OF CYCLIC CONSTITUTIVE MODELS FOR SOILS BY OSCILLATING FUNCTIONS T2 - Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar N2 - In order to minimize the probability of foundation failure resulting from cyclic action on structures, researchers have developed various constitutive models to simulate the foundation response and soil interaction as a result of these complex cyclic loads. The efficiency and effectiveness of these model is majorly influenced by the cyclic constitutive parameters. Although a lot of research is being carried out on these relatively new models, little or no details exist in literature about the model based identification of the cyclic constitutive parameters. This could be attributed to the difficulties and complexities of the inverse modeling of such complex phenomena. A variety of optimization strategies are available for the solution of the sum of least-squares problems as usually done in the field of model calibration. However for the back analysis (calibration) of the soil response to oscillatory load functions, this paper gives insight into the model calibration challenges and also puts forward a method for the inverse modeling of cyclic loaded foundation response such that high quality solutions are obtained with minimum computational effort. Therefore model responses are produced which adequately describes what would otherwise be experienced in the laboratory or field. KW - Angewandte Informatik KW - Angewandte Mathematik KW - Building Information Modeling KW - Computerunterstütztes Verfahren KW - Data, information and knowledge modeling in civil engineering; Function theoretic methods and PDE in engineering sciences; Mathematical methods for (robotics and) computer vision; Numerical modeling in engineering; Optimization in engineering applications Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-27932 SN - 1611-4086 ER - TY - CHAP A1 - Almamou, Abd Albasset A1 - Gebhardt, Thomas A1 - Bock, Sebastian A1 - Hildebrand, Jörg A1 - Schwarz, Willfried ED - Gürlebeck, Klaus ED - Lahmer, Tom T1 - QUALITY CONTROL OF CONSTRUCTED MODELS USING 3D POINT CLOUD T2 - Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar N2 - Over the last decade, the technology of constructing buildings has been dramatically developed especially with the huge growth of CAD tools that help in modeling buildings, bridges, roads and other construction objects. Often quality control and size accuracy in the factory or on construction site are based on manual measurements of discrete points. These measured points of the realized object or a part of it will be compared with the points of the corresponding CAD model to see whether and where the construction element fits into the respective CAD model. This process is very complicated and difficult even when using modern measuring technology. This is due to the complicated shape of the components, the large amount of manually detected measured data and the high cost of manual processing of measured values. However, by using a modern 3D scanner one gets information of the whole constructed object and one can make a complete comparison against the CAD model. It gives an idea about quality of objects on the whole. In this paper, we present a case study of controlling the quality of measurement during the constructing phase of a steel bridge by using 3D point cloud technology. Preliminary results show that an early detection of mismatching between real element and CAD model could save a lot of time, efforts and obviously expenses. KW - Angewandte Informatik KW - Angewandte Mathematik KW - Building Information Modeling KW - Computerunterstütztes Verfahren KW - Data, information and knowledge modeling in civil engineering; Function theoretic methods and PDE in engineering sciences; Mathematical methods for (robotics and) computer vision; Numerical modeling in engineering; Optimization in engineering applications Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-27944 SN - 1611-4086 ER - TY - THES A1 - Bock, Sebastian T1 - Über funktionentheoretische Methoden in der räumlichen Elastizitätstheorie T1 - On the use of monogenic functions in the spatial theory of elasticity N2 - Die Behandlung von geometrischen Singularitäten bei der Lösung von Randwertaufgaben der Elastostatik stellt erhöhte Anforderungen an die mathematische Modellierung des Randwertproblems und erfordert für eine effiziente Auswertung speziell angepasste Berechnungsverfahren. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der systematischen Verallgemeinerung der Methode der komplexen Spannungsfunktionen auf den Raum, wobei der Schwerpunkt in erster Linie auf der Begründung des mathematischen Verfahrens unter besonderer Berücksichtigung der praktischen Anwendbarkeit liegt. Den theoretischen Rahmen hierfür bildet die Theorie quaternionenwertiger Funktionen. Dementsprechend wird die Klasse der monogenen Funktionen als Grundlage verwendet, um im ersten Teil der Arbeit ein räumliches Analogon zum Darstellungssatz von Goursat zu beweisen und verallgemeinerte Kolosov-Muskhelishvili Formeln zu konstruieren. Im Hinblick auf die vielfältigen Anwendungsbereiche der Methode beschäftigt sich der zweite Teil der Arbeit mit der lokalen und globalen Approximation von monogenen Funktionen. Hierzu werden vollständige Orthogonalsysteme monogener Kugelfunktionen konstruiert, infolge dessen neuartige Darstellungen der kanonischen Reihenentwicklungen (Taylor, Fourier, Laurent) definiert werden. In Analogie zu den komplexen Potenz- und Laurentreihen auf der Grundlage der holomorphen z-Potenzen werden durch diese monogenen Orthogonalreihen alle wesentlichen Eigenschaften bezüglich der hyperkomplexen Ableitung und der monogenen Stammfunktion verallgemeinert. Anhand repräsentativer Beispiele werden die qualitativen und numerischen Eigenschaften der entwickelten funktionentheoretischen Verfahren abschließend evaluiert. In diesem Kontext werden ferner einige weiterführende Anwendungsbereiche im Rahmen der räumlichen Funktionentheorie betrachtet, welche die speziellen Struktureigenschaften der monogenen Potenz- und Laurentreihenentwicklungen benötigen. N2 - In structural mechanics, boundary value problems with geometrical singularities require advanced mathematical modeling techniques and especially adapted numerical methods in order to obtain a precise description of the singular near field. This doctoral thesis deals with a systematic approach to a spatial analog of the method of complex stress functions. Here, the main focus is on the generalization of the mathematical method in consideration of the practical applicability. The theoretical framework is therefore constituted by methods of hypercomplex function theory in particular the theory of quaternion-valued functions. Thus, the class of monogenic functions is methodically used in the first part of the thesis to prove a spatial counterpart of Goursat's representation theorem that enables the construction of generalized Kolosov-Muskhelishvili formulae in three dimensions. The second part of the thesis is concerned with the local and global approximation of monogenic functions. In this context, new monogenic representation formulae of the canonical series expansions (Taylor, Fourier, Laurent) are defined by using complete orthogonal systems of solid spherical monogenics. These monogenic orthogonal series generalize the important structural properties of the complex-one-dimensional power and Laurent series expansions concerning the hypercomplex derivative and the monogenic primitive. Finally, representative examples are studied to evaluate the function-theoretical methods constructed here by means of their qualitative and numerical characteristics. In this connection, some further fields of application in the framework of hypercomplex function theory are considered, which essentially need the specific structural properties of the monogenic power and Laurent series expansions. KW - Lineare Elastizitätstheorie KW - Funktionentheorie KW - Clifford-Analysis KW - Hyperkomplexe Funktion KW - Fourier-Reihe KW - Taylor-Reihe KW - Laurent-Reihe KW - Darstellungssatz von Goursat KW - verallgemeinerte Kolosov-Muskhelishvili Formeln KW - monogene Orthogonalreihenentwicklungen KW - Fourier KW - Taylor KW - Laurent KW - generalized theorem of Goursat KW - generalized Kolosov-Muskhelishvili formulae KW - monogenic orthogonal series expansions Fourier KW - Taylor KW - Laurent Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20100407-15030 UR - http://vg08.met.vgwort.de/na/cd7b10419c7f444490a4fdd5ef4184d1 ER - TY - THES A1 - Bock, Sebastian T1 - Approximation mit polynomialen Lösungen der Laméschen Differentialgleichung T1 - Approximation with Polynomial Solutions of Lamé Differential Equation N2 - Grundidee der Arbeit ist es, Lösungen von Randwertaufgaben durch Linearkombinationen exakter klassischer Lösungen der Differentialgleichung zu approximieren. Die freien Koeffizienten werden dabei durch die Bestimmung der besten Approximation der Randwerte berechnet. Als Basis der Approximation werden vollständige orthogonale und nahezu orthogonale Funktionensysteme verwendet. Anhand ausgewählter Beispiele mit Randvorgaben unterschiedlicher Glattheit wird am Beispiel der Kugel die prinzipielle Anwendbarkeit der Methode getestet und hinsichtlich der Entwicklung des Fehlers der Näherungslösung, der Stabilität des Verfahrens und des numerischen Aufwandes untersucht. Die erhaltenen Resultate geben einen begründeten Anlass, die Anwendung der Methode als Bestandteil einer hybriden analytisch-numerischen Methode, insbesondere der Verknüpfung mit der FEM, weiterzuverfolgen. KW - Legendre-Funktion KW - Lamé-Gleichung KW - Festkörpermechanik KW - Orthonormalbasis KW - Beste Approximation KW - Fourier-Reihe KW - Hyperholomorphe-Funktion KW - spherical harmonics KW - Lamé-equation KW - continuum mechanic KW - complete orthonormal system KW - best approximation Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6409 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - JOUR A1 - Cerejeiras, Paula A1 - Kähler, Uwe A1 - Legatiuk, Anastasiia A1 - Legatiuk, Dmitrii T1 - Discrete Hardy Spaces for Bounded Domains in Rn JF - Complex Analysis and Operator Theory N2 - Discrete function theory in higher-dimensional setting has been in active development since many years. However, available results focus on studying discrete setting for such canonical domains as half-space, while the case of bounded domains generally remained unconsidered. Therefore, this paper presents the extension of the higher-dimensional function theory to the case of arbitrary bounded domains in Rn. On this way, discrete Stokes’ formula, discrete Borel–Pompeiu formula, as well as discrete Hardy spaces for general bounded domains are constructed. Finally, several discrete Hilbert problems are considered. KW - Dirac-Operator KW - Randwertproblem KW - Funktionentheorie KW - discrete Dirac operator KW - discrete monogenic functions KW - discrete boundary value problems Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20210804-44746 UR - https://link.springer.com/article/10.1007/s11785-020-01047-6 VL - 2021 IS - Volume 15, article 4 SP - 1 EP - 32 PB - Springer CY - Heidelberg ER - TY - JOUR A1 - Gürlebeck, Klaus A1 - Legatiuk, Dmitrii A1 - Nilsson, Henrik A1 - Smarsly, Kay T1 - Conceptual modelling: Towards detecting modelling errors in engineering applications JF - Mathematical Methods in Applied Sciences N2 - Rapid advancements of modern technologies put high demands on mathematical modelling of engineering systems. Typically, systems are no longer “simple” objects, but rather coupled systems involving multiphysics phenomena, the modelling of which involves coupling of models that describe different phenomena. After constructing a mathematical model, it is essential to analyse the correctness of the coupled models and to detect modelling errors compromising the final modelling result. Broadly, there are two classes of modelling errors: (a) errors related to abstract modelling, eg, conceptual errors concerning the coherence of a model as a whole and (b) errors related to concrete modelling or instance modelling, eg, questions of approximation quality and implementation. Instance modelling errors, on the one hand, are relatively well understood. Abstract modelling errors, on the other, are not appropriately addressed by modern modelling methodologies. The aim of this paper is to initiate a discussion on abstract approaches and their usability for mathematical modelling of engineering systems with the goal of making it possible to catch conceptual modelling errors early and automatically by computer assistant tools. To that end, we argue that it is necessary to identify and employ suitable mathematical abstractions to capture an accurate conceptual description of the process of modelling engineering systems. KW - Angewandte Mathematik KW - Angewandte Informatik KW - Ingenieurwissenschaften KW - Modellierung KW - engineering KW - abstraction KW - modelling KW - formal approaches KW - type theory Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200110-40614 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/mma.5934 SP - 1 EP - 10 ER - TY - CHAP A1 - Hamm, Matthias A1 - Beißert, Ulrike A1 - König, Markus ED - Gürlebeck, Klaus ED - Könke, Carsten T1 - SIMULATION-BASED OPTIMIZATION OF CONSTRUCTION SCHEDULES BY USING PARETO SIMULATED ANNEALING N2 - Within the scheduling of construction projects, different, partly conflicting objectives have to be considered. The specification of an efficient construction schedule is a challenging task, which leads to a NP-hard multi-criteria optimization problem. In the past decades, so-called metaheuristics have been developed for scheduling problems to find near-optimal solutions in reasonable time. This paper presents a Simulated Annealing concept to determine near-optimal construction schedules. Simulated Annealing is a well-known metaheuristic optimization approach for solving complex combinatorial problems. To enable dealing with several optimization objectives the Pareto optimization concept is applied. Thus, the optimization result is a set of Pareto-optimal schedules, which can be analyzed for selecting exactly one practicable and reasonable schedule. A flexible constraint-based simulation approach is used to generate possible neighboring solutions very quickly during the optimization process. The essential aspects of the developed Pareto Simulated Annealing concept are presented in detail. 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:wim2-20170314-28499 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2009/paper.html SN - 1611-4086 ER - TY - THES A1 - Hamzah, Abdulrazzak T1 - Lösung von Randwertaufgaben der Bruchmechanik mit Hilfe einer approximationsbasierten Kopplung zwischen der Finite-Elemente-Methode und Methoden der komplexen Analysis N2 - Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war es, eine stetige Kopplung zwischen der ananlytischen und numerischen Lösung von Randwertaufgaben mit Singularitäten zu realisieren. Durch die inter-polationsbasierte gekoppelte Methode kann eine globale C0 Stetigkeit erzielt werden. Für diesen Zweck wird ein spezielle finite Element (Kopplungselement) verwendet, das die Stetigkeit der Lösung sowohl mit dem analytischen Element als auch mit den normalen CST Elementen gewährleistet. Die interpolationsbasierte gekoppelte Methode ist zwar für beliebige Knotenanzahl auf dem Interface ΓAD anwendbar, aber es konnte durch die Untersuchung von der Interpolationsmatrix und numerische Simulationen festgestellt werden, dass sie schlecht konditioniert ist. Um das Problem mit den numerischen Instabilitäten zu bewältigen, wurde eine approximationsbasierte Kopplungsmethode entwickelt und untersucht. Die Stabilität dieser Methode wurde anschließend anhand der Untersuchung von der Gramschen Matrix des verwendeten Basissystems auf zwei Intervallen [−π,π] und [−2π,2π] beurteilt. Die Gramsche Matrix auf dem Intervall [−2π,2π] hat einen günstigeren Konditionszahl in der Abhängigkeit von der Anzahl der Kopplungsknoten auf dem Interface aufgewiesen. Um die dazu gehörigen numerischen Instabilitäten ausschließen zu können wird das Basissystem mit Hilfe vom Gram-Schmidtschen Orthogonalisierungsverfahren auf beiden Intervallen orthogonalisiert. Das orthogonale Basissystem lässt sich auf dem Intervall [−2π,2π] mit expliziten Formeln schreiben. Die Methode des konsistentes Sampling, die häufig in der Nachrichtentechnik verwendet wird, wurde zur Realisierung von der approximationsbasierten Kopplung herangezogen. Eine Beschränkung dieser Methode ist es, dass die Anzahl der Sampling-Basisfunktionen muss gleich der Anzahl der Wiederherstellungsbasisfunktionen sein. Das hat dazu geführt, dass das eingeführt Basissys-tem (mit 2 n Basisfunktionen) nur mit n Basisfunktion verwendet werden kann. Zur Lösung diese Problems wurde ein alternatives Basissystems (Variante 2) vorgestellt. Für die Verwendung dieses Basissystems ist aber eine Transformationsmatrix M nötig und bei der Orthogonalisierung des Basissystems auf dem Intervall [−π,π] kann die Herleitung von dieser Matrix kompliziert und aufwendig sein. Die Formfunktionen wurden anschließend für die beiden Varianten hergeleitet und grafisch (für n = 5) dargestellt und wurde gezeigt, dass diese Funktionen die Anforderungen an den Formfunktionen erfüllen und können somit für die FE- Approximation verwendet werden. Anhand numerischer Simulationen, die mit der Variante 1 (mit Orthogonalisierung auf dem Intervall [−2π,2π]) durchgeführt wurden, wurden die grundlegenden Fragen (Beispielsweise: Stetigkeit der Verformungen auf dem Interface ΓAD, Spannungen auf dem analytischen Gebiet) über- prüft. KW - Mathematik KW - Bruchmechanik KW - Näherungsverfahren Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200211-40936 ER - TY - CHAP A1 - Heinrich, Timo ED - Gürlebeck, Klaus ED - Könke, Carsten T1 - KENNZEICHNUNGSBASIERTER ZUGRIFF VON PROZESSMODELLEN AUF OBJEKTBESTÄNDE DES BAUWESENS N2 - Für eine beherrschbare Koordination und Durchführung von Planungsaufgaben in Bauprojekten wird der Planungsprozess zunehmend in formalisierten Modellen – Prozessmodellen – beschrieben. Die Produktmodellforschung ihrerseits widmet sich der Speicherung von Planungsdaten in Form von objektorientierten Modellen im Rechner. Hauptaugenmerk sind dabei die Wahrung der Konsistenz und die Modellierung von Abhängigkeiten innerhalb dieses Planungsmaterials. Der Bezug zu den Akteuren der Planung wird nicht direkt hergestellt. Ein formal beschriebener Planungsprozesses kann in der Praxis noch nicht derart realisiert werden, dass ein Zugriff auf Einzelobjekte des Planungsprozesses gewährleistet ist. Bestehende Planungsunterstützungs- und Workflowmanagement-Systeme abstrahieren und ordnen das Planungsmaterial nach wie vor auf Dateiebene. Der vorliegende Artikel beschreibt eine Methode für die geeignete Verbindung von formalisierten Prozessmodellen in der Bauplanung mit den Einzelobjekten, die in den modellorientierten Objektmengen kodiert sind. Dabei wird die Zugehörigkeit bestimmter Objekte zu Plänen und Dokumenten (zum Zwecke des Datenaustauschs) nicht länger durch die physische Zuordnung zu Dateien festgelegt. Es wird ein formales Beschreibungsmittel vorgestellt, welches die entsprechende Teilmengenbildung aus der Gesamtheit der Planungsobjekte ermöglicht. Für die bisherigen Formen des Datenaustausches werden aus den Objektmodellen der Planung Teilmengen herausgelöst und physikalisch zwischen den Planern transportiert. Das neue Beschreibungsmittel hingegen erlaubt es, die Bildungsvorschrift für Objektteilmengen statt der Mengen selbst zwischen den Planern auszutauschen. Der Zugriff auf die konkreten Objekte findet dann direkt modellbasiert statt. KW - Architektur KW - CAD KW - Computerunterstütztes Verfahren Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170327-29669 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2006/index.php_lang=de&what=papers.html ER - TY - THES A1 - Hommel, Angela T1 - Diskret holomorphe Funktionen und deren Bedeutung bei der Lösung von Differenzengleichungen N2 - Auf der Grundlage diskreter Cauchy-Riemann Operatoren werden diskret holomorphe Funktionen definiert und detailliert studiert. Darauf aufbauend wird die Lösung von Differenzengleichungen mit Hilfe der diskret holomorphen Funktionen beschrieben. KW - Differenzengleichung KW - Holomorphe Funktion Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20180827-37846 ER - TY - THES A1 - Hommel, Angela T1 - Fundamentallösungen partieller Differenzenoperatoren und die Lösung diskreter Randwertprobleme mit Hilfe von Differenzenpotentialen T1 - Fundamental Solutions for Partial Difference Operators and the Solution of Discrete Boundary Value Problems by the Help of Difference Potentials N2 - Im Mittelpunkt der Dissertation steht die Theorie der Differenzenpotentiale, die eng mit der klassischen Potentialtheorie verbunden ist. Vorgestellt wird eine Methode zur Lösung von Randwertproblemen, die nicht auf der Diskretisierung einer Randintegralgleichung beruht, sondern von der Übertragung des Problems in ein Differenzenrandwertproblem ausgeht. Das diskrete Randwertproblem wird mit Hilfe einer Randreduktionsmethode auf eine Randoperatorgleichung transformiert, die detaillierter zu untersuchen ist. Voraussetzung für den Aufbau der Theorie ist die Existenz diskreter Fundamentallösungen. Die Definition der Differenzenpotentiale wird von Ryabenkij übernommen. Seine Herangehensweise führt jedoch zu überbestimmten linearen Gleichungssystemen auf dem Rand. Durch die Aufspaltung des Randpotentials in ein diskretes Einfach- und Doppelschichtpotential wird diese Schwierigkeit in der Dissertation überwunden. Bewiesen werden Eindeutigkeits- und Lösbarkeitsaussagen für Differenzenrandwertprobleme. Das onvergenzverhalten der diskreten Potentiale wird im Kapitel 3 untersucht. Im Kapitel 4 werden numerische Resultate vorgestellt. N2 - The theses are based on the theory of difference potentials, which are closely related to the classical potential theory. A method for solving boundary value problems is presented, that does not start from the discretization of a boundary integral equation. In the first step the original problem is replaced by a discrete boundary value problem. By the help of a boundary reduction method the discrete problem is transformed into a boundary operator equation, which is to study in more detail. An important assumption for the theory of difference potentials is the existence of discrete fundamental solutions. The definition of the difference potentials is taken from Ryabenkij. His approach leads to overdetermined linear equation systems on the boundary. By splitting the boundary potential into a discrete single-layer and double-layer potential these problems are solved in the theses. Uniqueness and existence theorems are proved for discrete boundary value problems. The convergence of the discrete potentials is investigated in chapter 3. In chapter 4 numerical results are presented. KW - Diskrete Fourier-Transformation KW - Randwertproblem KW - Greensche Matrix KW - diskrete Fundamentallösung KW - Lösung innerer und äußerer Randwertprobleme KW - Differenzenpotentiale KW - diskretes Einfach- und Doppelschichtpotential KW - discrete Fourier transform KW - discrete fundamental solution KW - solution of inner and outer boundary value problems KW - difference potentials Y1 - 1998 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20040216-303 ER - TY - CHAP A1 - Jahr, Katrin A1 - Schlich, Robert A1 - Dragos, Kosmas A1 - Smarsly, Kay ED - Gürlebeck, Klaus ED - Lahmer, Tom T1 - DECENTRALIZED AUTONOMOUS FAULT DETECTION IN WIRELESS STRUCTURAL HEALTH MONITORING SYSTEMS USING STRUCTURAL RESPONSE DATA T2 - Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar N2 - Sensor faults can affect the dependability and the accuracy of structural health monitoring (SHM) systems. Recent studies demonstrate that artificial neural networks can be used to detect sensor faults. In this paper, decentralized artificial neural networks (ANNs) are applied for autonomous sensor fault detection. On each sensor node of a wireless SHM system, an ANN is implemented to measure and to process structural response data. Structural response data is predicted by each sensor node based on correlations between adjacent sensor nodes and on redundancies inherent in the SHM system. Evaluating the deviations (or residuals) between measured and predicted data, sensor faults are autonomously detected by the wireless sensor nodes in a fully decentralized manner. A prototype SHM system implemented in this study, which is capable of decentralized autonomous sensor fault detection, is validated in laboratory experiments through simulated sensor faults. Several topologies and modes of operation of the embedded ANNs are investigated with respect to the dependability and the accuracy of the fault detection approach. In conclusion, the prototype SHM system is able to accurately detect sensor faults, demonstrating that neural networks, processing decentralized structural response data, facilitate autonomous fault detection, thus increasing the dependability and the accuracy of structural health monitoring systems. KW - Angewandte Informatik KW - Angewandte Mathematik KW - Building Information Modeling KW - Computerunterstütztes Verfahren KW - Data, information and knowledge modeling in civil engineering; Function theoretic methods and PDE in engineering sciences; Mathematical methods for (robotics and) computer vision; Numerical modeling in engineering; Optimization in engineering applications Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28031 SN - 1611-4086 ER - TY - CHAP A1 - Kersten, Jens A1 - Rodehorst, Volker ED - Gürlebeck, Klaus ED - Lahmer, Tom T1 - TOWARDS STEREO VISION- AND LASER SCANNER-BASED UAS POSE ESTIMATION T2 - Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar N2 - A central issue for the autonomous navigation of mobile robots is to map unknown environments while simultaneously estimating its position within this map. This chicken-eggproblem is known as simultaneous localization and mapping (SLAM). Asctec’s quadrotor Pelican is a powerful and flexible research UAS (unmanned aircraft system) which enables the development of new real-time on-board algorithms for SLAM as well as autonomous navigation. The relative UAS pose estimation for SLAM, usually based on low-cost sensors like inertial measurement units (IMU) and barometers, is known to be affected by high drift rates. In order to significantly reduce these effects, we incorporate additional independent pose estimation techniques using exteroceptive sensors. In this article we present first pose estimation results using a stereo camera setup as well as a laser range finder, individually. Even though these methods fail in few certain configurations we demonstrate their effectiveness and value for the reduction of IMU drift rates and give an outlook for further works towards SLAM. KW - Angewandte Informatik KW - Angewandte Mathematik KW - Building Information Modeling KW - Computerunterstütztes Verfahren KW - Data, information and knowledge modeling in civil engineering; Function theoretic methods and PDE in engineering sciences; Mathematical methods for (robotics and) computer vision; Numerical modeling in engineering; Optimization in engineering applications Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28072 SN - 1611-4086 ER - TY - CHAP A1 - Kinzler, Steffen A1 - Grabe, Jürgen ED - Gürlebeck, Klaus ED - Könke, Carsten T1 - APPLICATION OF MULTICRITERIAL NUMERICAL OPTIMISATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING N2 - Geotechnical constructions are sophisticated structures due to the non-linear soil behaviour and the complex soil-structure interaction, which entails great exigencies on the liable engineer during the design process. The process can be schematised as a difficult and, depending on the opportunities and skills of the processor more or less innovative, creative and heuristic search for one or a multiple of defined objectives under given boundary conditions. Wholistic approaches including numerical optimisation which support the constructing engineer in this task do not currently exist. Abstract problem formulation is not state of the art; commonly parameter studies are bounded by computational effort. Thereby potential regarding cost effectiveness, construction time, load capacity and/or serviceability are often used insufficiently. This paper describes systematic approaches for comprehensive optimisation of selected geotechnical constructions like combined pile raft foundations and quay wall structures. Several optimisation paradigms like the mono- and the multi-objective optimisation are demonstrated and their use for a more efficient design concerning various intentions is shown in example. The optimisation is implemented by using Evolutionary Algorithms. The applicability to geotechnical real world problems including nonlinearities, discontinuities and multi-modalities is shown. The routines are adapted to common problems and coupled with conventional analysis procedures as well as with numerical calculation software based on the finite element method. Numerical optimisation of geotechnical design using efficient algorithms is able to deliver highly effective solutions after investing more effort into the parameterization of the problem. Obtained results can be used for realizing different constructions near the stability limit, visualizing the sensitivity regarding the construction parameters or simply procuring more effective solutions. 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:wim2-20170314-28616 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2009/paper.html SN - 1611-4086 ER - TY - CHAP A1 - Kraußhar, Rolf Sören A1 - Constales, Denis A1 - Gürlebeck, Klaus A1 - Sprößig, Wolfgang ED - Gürlebeck, Klaus ED - Könke, Carsten T1 - APPLICATIONS OF QUATERNIONIC ANALYSIS IN ENGINEERING N2 - The quaternionic operator calculus can be applied very elegantly to solve many important boundary value problems arising in fluid dynamics and electrodynamics in an analytic way. In order to set up fully explicit solutions. In order to apply the quaternionic operator calculus to solve these types of boundary value problems fully explicitly, one has to evaluate two types of integral operators: the Teodorescu operator and the quaternionic Bergman projector. While the integral kernel of the Teodorescu transform is universal for all domains, the kernel function of the Bergman projector, called the Bergman kernel, depends on the geometry of the domain. Recently the theory of quaternionic holomorphic multiperiodic functions and automorphic forms provided new impulses to set up explicit representation formulas for large classes of hyperbolic polyhedron type domains. These include block shaped domains, wedge shaped domains (with or without additional rectangular restrictions) and circular symmetric finite and infinite cylinders as particular subcases. In this talk we want to give an overview over the recent developments in this direction. KW - Architektur KW - CAD KW - Computerunterstütztes Verfahren Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170327-29128 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2006/index.php_lang=de&what=papers.html ER - TY - THES A1 - Kämmerer, Lutz T1 - Mathematische Modellierung und Behandlung von Stapelproblemen T1 - Mathematical Models of Pileproblems N2 - Stapelprobleme treten in der Praxis in vielfältiger Form auf. So finden sich Stapelprobleme in einer großen Fülle von Variationen im Logistikbereich, aber auch im Bauwesen. Zunächst wird das klassische Turm von Hanoi Problem kurz vorgestellt. Dieses Problem wird als Stapelproblem formuliert. Weiterhin werden verzweigte Stapelproblem untersucht: Ein gegebener Stapel -- bestehend aus den Elementen v der Menge V -- soll an anderer Stelle in einer vorgeschriebenen, veränderten Struktur wieder aufgebaut werden. Dazu stehen Hilfsstapelplätze zur Verfügung. Die Optimierung dieses Problems hinsichtlich der Anzahl der benötigten Hilfsstapelplätze ist NP-vollständig. Es werden Erfahrungen mit einem Branch-and-Bound Algorithmus zur Lösung des Problems vorgestellt sowie ein heuristischer Algorithmus diskutiert. Schließlich werden verzweigte Stapelprobleme betrachtet, bei denen keine eineindeutige Zuordnung mehr von Elementen des Ausgangsstapels zu verfügbaren Positionen im Zielstapel existiert. Hier ist schon die Bestimmung einer günstigsten Zuordnung in bezug auf die Anzahl benötigter Hilfsstapelplätze NP-schwer. N2 - Pileproblems are discrete optimization problems. In practice they occur in various ways, especially in logistics and civil engineering. First we consider the well-known Tower of Hanoi Problem as a pileproblem. Furthermore pileproblems with a branched structure are investigated: A given pile, consisting of elements v of a set V, has to be piled up in a well-defined structure on another place. Auxiliary piles are allowed to use. Computing the minimal number of necessary auxiliary piles turns out to be NP-complete. We discuss a branch-and-bound algorithm, as well as a heuristic approach to solve the problem. Finally we consider pileproblems with no unique mapping between the elements and the positions of the piles. Finding the best mapping in the sense of minimizing the number of necessary auxiliary piles is also NP-hard. KW - Stapelproblem KW - Graphentheorie KW - Turm von Hanoi KW - Sortierung von Permutationen KW - heuristische Lösungsverfahren KW - pile problem KW - Tower of Hanoi KW - permutations KW - heuristic solutions Y1 - 1998 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20040216-298 ER -