TY - THES A1 - Alkam, Feras T1 - Vibration-based Monitoring of Concrete Catenary Poles using Bayesian Inference N2 - This work presents a robust status monitoring approach for detecting damage in cantilever structures based on logistic functions. Also, a stochastic damage identification approach based on changes of eigenfrequencies is proposed. The proposed algorithms are verified using catenary poles of electrified railways track. The proposed damage features overcome the limitation of frequency-based damage identification methods available in the literature, which are valid to detect damage in structures to Level 1 only. Changes in eigenfrequencies of cantilever structures are enough to identify possible local damage at Level 3, i.e., to cover damage detection, localization, and quantification. The proposed algorithms identified the damage with relatively small errors, even at a high noise level. KW - Parameteridentifikation KW - Bayesian Inference, Uncertainty Quantification KW - Inverse Problems KW - Damage Identification KW - Concrete catenary pole KW - SHM KW - Inverse Probleme KW - Bayes’schen Inferenz KW - Unschärfequantifizierung KW - Schadenerkennung KW - Oberleitungsmasten Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20210526-44338 UR - https://asw-verlage.de/katalog/vibration_based_monitoring_of_co-2363.html VL - 2021 PB - Bauhaus-Universitätsverlag CY - Weimar ER - TY - THES A1 - Fröbel, Toni T1 - Data coupled civil engineering applications: Modeling and quality assessment methods T1 - Datenkopplung für Anwendungen im Bauingenieurwesen: Methoden zur Modellierung und Qualitätsbewertung N2 - The planning process in civil engineering is highly complex and not manageable in its entirety. The state of the art decomposes complex tasks into smaller, manageable sub-tasks. Due to the close interrelatedness of the sub-tasks, it is essential to couple them. However, from a software engineering point of view, this is quite challenging to do because of the numerous incompatible software applications on the market. This study is concerned with two main objectives: The first is the generic formulation of coupling strategies in order to support engineers in the implementation and selection of adequate coupling strategies. This has been achieved by the use of a coupling pattern language combined with a four-layered, metamodel architecture, whose applicability has been performed on a real coupling scenario. The second one is the quality assessment of coupled software. This has been developed based on the evaluated schema mapping. This approach has been described using mathematical expressions derived from the set theory and graph theory by taking the various mapping patterns into account. Moreover, the coupling quality has been evaluated within the formalization process by considering the uncertainties that arise during mapping and has resulted in global quality values, which can be used by the user to assess the exchange. Finally, the applicability of the proposed approach has been shown using an engineering case study. N2 - Der Planungsprozess im Bauwesen ist hochkomplex und daher in seiner Gesamtheit nicht zu erfassen. Deshalb wird dieser in kleinere und beherrschbarere Teilaufgaben zerlegt. Auf Grund ihrer starken Wechselwirkungen ist deren Kopplung unabdingbar. Aus Sicht der Informatik wird dies jedoch durch eine große Anzahl inkompatibler Softwareanwendungen erschwert. Die Arbeit beschäftigt sich daher mit zwei wesentlichen Aufgabenfeldern im Bereich der Softwarekopplung. Als erstes werden Kopplungskonzepte unabhängig von spezifischen Hardware- oder Softwareeigenschaften beschrieben, um den Ingenieur bei der Durchführung und Auswahl von entsprechenden Kopplungsstrategien zu unterstützen. Dies wird durch eine Kopplungs-Mustersprache in Verbindung mit einer Meta-Modell-Architektur erreicht. Seine Anwendbarkeit wird an einem Kopplungsszenario gezeigt. Das zweite Aufgabenfeld beschäftigt sich mit der Qualität von gekoppelten Softwaresystemen. Eine Qualitätsbewertung erfolgt hierbei auf Basis von bewertetem Schema-Mapping. Der Ansatz ist auf Grundlage der Mengen- und Graphentheorie mathematisch beschrieben. Er berücksichtigt die gängigen Mapping-Muster und Unsicherheiten, die während des Mappingprozesses auftreten können. Der Bewertungsprozess liefert einen globalen Qualitätswert, der vom Ingenieur direkt verwendet werden kann, um den Austausch zu bewerten. Die Anwendbarkeit wird an einem Beispiel gezeigt. T3 - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten - 6 KW - Data exchange, Schema mapping, Quality assessment, Uncertainty, Coupling, BIM, Design patterns, Metamodel architecture KW - Data exchange, Schema mapping, Quality assessment, Uncertainty, Coupling, BIM, Design patterns, Metamodel architecture Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20130128-18366 SN - 978-3-86068-486-3 PB - Verlag der Bauhaus-Universität Weimar 2013 CY - Weimar ER - TY - THES A1 - Göbel, Luise T1 - Experimental and semi-analytical multiscale approaches for the characterization of the elastic and viscoelastic behavior of polymer-modified cement-based materials T1 - Experimentelle und semi-analytische Multiskalenmethoden für die Charakterisierung des elastischen und viskoelastischen Verhaltens polymermodifizierter zementgebundener Materialien N2 - Polymer-modified cement concrete (PCC) is a heterogeneous building material with a hierarchically organized microstructure. Therefore, continuum micromechanics-based multiscale models represent a promising method to estimate the mechanical properties. By means of a bottom-up approach, homogenized properties at the macroscopic scale are derived considering microstructural characteristics. The extension of existing multiscale models for the application to PCC is the main objective of this work. For that, cross-scale experimental studies are required. Both macroscopic and microscopic mechanical tests are performed to characterize the elastic and viscoelastic properties of different PCC. The comparison between experiment and model prediction illustrates the success of the modeling approach. N2 - Polymermodifizierter Beton (PCC) ist ein heterogener Baustoff mit einer hierarchisch organisierten Mikrostruktur. Deshalb sind Multiskalenmodelle, die auf Prinzipien der Kontinuumsmikromechanik beruhen, sehr gut für die Abschätzung mechanischer Eigenschaften geeignet. Mit Hilfe eines Bottom-Up-Ansatzes werden unter Berücksichtigung mikrostruktureller Charakteristika homogenisierte Eigenschaften auf der makroskopischen Materialebene erhalten. Die Erweiterung bestehender Multiskalenmodelle für die Anwendung auf PCC ist das Hauptziel dieser Arbeit. Dafür werden skalenübergreifende Experimente herangezogen. Sowohl makroskopische als auch mikroskopische mechanische Tests werden durchgeführt, um das elastische und viskoelastische Verhalten verschiedener PCC zu charakterisieren. Ein Vergleich zwischen experimentellen Ergebnissen und der entsprechenden Modellvorhersage verdeutlicht den Erfolg des Modellierungsansatzes. T3 - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten - 19 KW - Elastizitätsmodul KW - Zementstein KW - Kunststoffadditiv KW - Modellierung KW - Mehrphasensystem KW - Multiskalenmodellierung KW - Multiscale modeling KW - Mikrostruktur KW - Polymermodifizierung KW - Kriechen KW - Elastizitätsmodul KW - Microstructure KW - Polymer modification KW - Creep KW - Young's modulus Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20181211-38279 SN - 978-3-95773-269-9 PB - Bauhaus-Universitätsverlag CY - Weimar ER - TY - THES A1 - Karaki, Ghada T1 - Assessment of coupled models of bridges considering time-dependent vehicular loading N2 - Bridge vibration due to traffic loading has been a subject of extensive research in the last decades. The focus of such research has been to develop solution algorithms and investigate responses or behaviors of interest. However, proving the quality and reliability of the model output in structural engineering has become a topic of increasing importance. Therefore, this study is an attempt to extend concepts of uncertainty and sensitivity analyses to assess the dynamic response of a coupled model in bridge engineering considering time-dependent vehicular loading. A setting for the sensitivity analysis is proposed, which enables performing the sensitivity analysis considering random stochastic processes. The classical and proposed sensitivity settings are used to identify the relevant input parameters and models that have the most influence on the variance of the dynamic response. The sensitivity analysis exercises the model itself and extracts results without the need for measurements or reference solutions; however, it does not offer a means of ranking the coupled models studied. Therefore, concepts of total uncertainty are employed to rank the coupled models studied according to their fitness in describing the dynamic problem. The proposed procedures are applied in two examples to assess the output of coupled subsystems and coupled partial models in bridge engineering considering the passage of a heavy vehicle at various speeds. N2 - Brückenschwingungen infolge von Verkehrslasten sind seit mehreren Jahrzehnten Gegenstand intensiver Forschung. Im Fokus stand hierbei im Besonderen die Entwicklung von Lösungsalgorithmen zur Ermittlung des dynamischen Bauwerkverhaltens. Begleitet ist diese Entwicklung von der Frage nach der Qualität und Zuverlässigkeit dieser Modelle für den Gebrauch im konstruktiven Ingenieurbau. In diesem Zusammenhang werden in der vorliegenden Arbeit Konzepte der Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse erweitert, um das dynamische Bauwerkverhalten unter Berücksichtigung transienter Fahrzeuglasten bei gekoppelten Modellen des Brückenbaus zu bewerten. Bestehende Sensitivitätsanalysen werden ergänzt, um diese auch unter Berücksichtigung von stochastischen Prozessen durchführen zu können. Die klassische und die erweiterte Methode werden angewandt, um relevante Eingangsparameter sowie Partialmodelle mit wesentlichem Einfluss auf die Varianz der dynamischen Strukturantwort zu identifizieren. Die mit Hilfe der Sensitivitätsanalyse ermittelbaren Kennzahlen können ohne Bezug zu einer Referenzlösung in die Modellbewertung einfließen, allerdings ist es nicht möglich, die Modelle hinsichtlich der realitätsnahen Abbildung des dynamischen Problems zu bewerten. Um dies zu ermöglichen, wurden Konzepte der Gesamtunsicherheit verwendet. Die vorgestellten Methoden wurden auf zwei Beispiele angewandt, um die Ergebnisse von gekoppelten Subsystemen und gekoppelten Partialmodellen des Brückenbaus zu evaluieren. Hierbei handelt es sich um die Überfahrt von schweren Fahrzeugen mit verschiedenen Geschwindigkeiten. T3 - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten - 5 KW - Ingenieurbau KW - bridge-vehicle interaction KW - random vibrations KW - sensitivity and uncertainty analysis Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120402-15894 ER - TY - THES A1 - Keitel, Holger T1 - Bewertungsmethoden für die Prognosequalität von Kriechmodellen des Betons T1 - Evaluation Methods for Prediction Quality of Concrete Creep Models N2 - Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Methoden, mit denen die Prognosequalität von Kriechmodellen des Betons bestimmt werden kann. Die Methoden werden in zwei Ausgangsszenarien unterschieden: die Bewertung ohne und die Bewertung mit Verwendung von spezifischen Versuchsdaten zum Kriechverhalten des Betons. Die Modellqualität wird anhand der Gesamtunsicherheit der prognostizierten Kriechnachgiebigkeit quantifiziert. Die Unsicherheit wird für die Kriechprognose ohne Versuchsdaten über eine Unsicherheitsanalyse unter Berücksichtigung korrelierter Eingangsparameter ermittelt. Bei der Verwendung experimenteller Daten werden die stochastischen Eigenschaften der Modellparameter mittels Bayesian Updating bestimmt. Die Bewertung erfolgt erneut basierend auf einer Unsicherheitsanalyse sowie alternativ mittels Modellselektion nach Bayes. Weiterhin wird eine auf Graphentheorie und Sensitivitätsanalysen basierende Methode zur Bewertung von gekoppelten Partialmodellen entwickelt. Damit wird der Einfluss eines Partialmodells auf das Verhalten einer globalen Tragstruktur quantifiziert, Interaktionen von Partialmodellen festgestellt und ein Maß für die Qualität eines Gesamtmodells ermittelt. N2 - The goal of this doctoral thesis is the development of methods for the evaluation of the prediction quality of concrete creep models. The methods are distinguished into two scenarios: the evaluation with and without experimental data about the creep behavior of concrete. The model quality is quantified by the total uncertainty of the predicted creep compliance. The uncertainty of the creep prognosis without using measurement data is quantified by an uncertainty analysis taking into account the parameter correlation. When experimental data is considered the stochastic properties of the creep model parameters are found by means of Bayesian Updating. The evaluation is once more based on an uncertainty analysis or, alternatively, applying Bayesian model selection. Further, an assessment method of coupled partial models based on graph theory and sensitivity analysis is developed. Therewith, the influence of classes of partial models on the global model response is quantified, interactions of partial models are detected, and a measure for the quality of the global model is derived. T3 - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten - 2 KW - Kriechen KW - Bewertung KW - Prognosequalität KW - Bayes-Inferenz KW - Unsicherheitsanalyse KW - Gekoppelte Modelle KW - Coupled models KW - Bewertungsmethode KW - Evaluation methods Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120207-15569 SN - 978-3-86068-466-5 PB - Verlag der Bauhaus-Universität Weimar CY - Weimar 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 -