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 - 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 -