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Interactive visualization based on 3D computer graphics nowadays is an indispensable part of any simulation software used in engineering. Nevertheless, the implementation of such visualization software components is often avoided in research projects because it is a challenging and potentially time consuming task. In this contribution, a novel Java framework for the interactive visualization of engineering models is introduced. It supports the task of implementing engineering visualization software by providing adequate program logic as well as high level classes for the visual representation of entities typical for engineering models. The presented framework is built on top of the open source visualization toolkit VTK. In VTK, a visualization model is established by connecting several filter objects in a so called visualization pipeline. Although designing and implementing a good pipeline layout is demanding, VTK does not support the reuse of pipeline layouts directly. Our framework tailors VTK to engineering applications on two levels. On the first level it adds new – engineering model specific – filter classes to VTK. On the second level, ready made pipeline layouts for certain aspects of engineering models are provided. For instance there is a pipeline class for one-dimensional elements like trusses and beams that is capable of showing the elements along with deformations and member forces. In order to facilitate the implementation of a graphical user interface (GUI) for each pipeline class, there exists a reusable Java Swing GUI component that allows the user to configure the appearance of the visualization model. Because of the flexible structure, the framework can be easily adapted and extended to new problem domains. Currently it is used in (i) an object-oriented p-version finite element code for design optimization, (ii) an agent based monitoring system for dam structures and (iii) the simulation of destruction processes by controlled explosives based on multibody dynamics. Application examples from all three domains illustrates that the approach presented is powerful as well as versatile.

Die Instandhaltung der städtischen Trinkwassernetze ist Aufgabenschwerpunkt der Wasserversorgungsunternehmen bzw. Netzbetreiber. Dazu notwendige Rehabilitationsplanungen stützen sich zurzeit weitgehend auf die Trendprognose von Schadensraten und die Erfahrungen der Mitarbeiter. Der Einfluss wesentlicher Kenngrößen wie Werkstoffeigenschaften oder die Resttragfähigkeit des Rohres bleiben hierbei größtenteils unberücksichtigt. Über materialtechnische Untersuchungen werden die notwendigen Kenngrößen ermittelt, die eine zuverlässige Bewertung des technischen Zustands des Rohrstrangs ermöglichen. So lassen sich die Prognose der technischen Nutzungsdauer und Rehabilitationsplanungen auf eine solide Basis stellen. In dieser Dissertationsschrift wird hierzu ein Untersuchungs- und Bewertungsalgorithmus mit integrierten Prognoseverfahren erarbeitet.

Die Diplomarbeit leistet einen Betrag zur numerischen Untersuchung des Verzuges eines Feinkornbaustahles beim MAG-Schweißen. Ziel dabei war es, Informationen zu dem schweißbedingten Verzug beeinflussenden Größen zusammenzustellen, Angaben zu möglichen Berechnungsformeln des an einer T-Stoßverbindung durch das Schweißen entstehenden Winkelverzuges des Gurtes zu recherchieren und die Grundlagen für eine Verzugsberechnung mit Hilfe der Finite-Element-Methode darzustellen. Das Hauptinteresse lag dabei jedoch auf den durch das Schweißen von Kehlnähten entstehenden Winkelverzuges des Gurtes an T-Stoßverbindungen. Dieser wurde mit Hilfe numerischer Berechnungen untersucht. Dabei wurden die Einflüsse, welche geometrischen, werkstofflichen oder verfahrensbedingten Ursprungs seien können, betrachtet.

In this paper we evaluate 2D models for soil-water characteristic curve (SWCC), that incorporate the hysteretic nature of the relationship between volumetric water content θ and suction ψ. The models are based on nonlinear least squares estimation of the experimental data for sand. To estimate the dependent variable θ the proposed models include two independent variables, suction and sensors reading position (depth d in the column test). The variable d represents not only the position where suction and water content are measured but also the initial suction distribution before each of the hydraulic loading test phases. Due to this the proposed 2D regression models acquire the advantage that they: (a) can be applied for prediction of θ for any position along the column and (b) give the functional form for the scanning curves.

The Navier-Stokes equations and related ones can be treated very elegantly with the quaternionic operator calculus developed in a series of works by K. Guerlebeck, W. Sproeossig and others. This study will be extended in this paper. In order to apply the quaternionic operator calculus to solve these types of boundary value problems fully explicitly, one basically needs 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. With special variants of quaternionic holomorphic multiperiodic functions we obtain explicit formulas for three dimensional parallel plate channels, rectangular block domains and regular triangular channels. The explicit knowledge of the integral kernels makes it then possible to evaluate the operator equations in order to determine the solutions of the boundary value problem explicitly.

Die Arbeit gliedert sich in einen Textteil und einen Softwareteil. Die ersten Kapitel des Textteils zeigen den theoretischen Hintergrund der Messtechnik und der verwendeten Programmiersprache LabVIEW. Danach schließt sich eine Erläuterung des in LabVIEW erstellten Programmsystems an. Im siebten Kapitel wird auf die durchgeführten Kalibrierungsmessungen eingegangen. Das achte Kapitel gibt eine kurze Zusammenfassung der gewonnenen Erfahrungen. Im Anhang finden sich zwei Beispielprotokolle der Aufnehmerkalibrierung, erstellt mit dem LabVIEW-Programmsystem sowie das Blockdiagramm des Aufnehmerkorrektur-VIs. Das eigentliche Softwaresystem steht inklusive aller Hilfsprogramme als LabVIEW-Projekt, ausführbare Exe-Datei und als Setup-Version auf der beilegten CD zur Verfügung. Für die Ausführung wird die LabVIEW-Runtime 8.0.1 benötigt. Der Datenträger enthält außerdem die vorliegende Arbeit im PDF und Latex-Format, Protokolle der Aufnehmerkalibrierungen die Messprogramm-Hilfe und die benötigten Steuerdateien für Aufnehmer und Messprogramm.

Die heute erhältlichen Web-Content Management-Systeme (WCMS) verfügen über ein umfangreiches und breit gefächertes Angebot an Funktionen, die weit über die, zur Redaktion und zum Management von Internetpräsentationen, not-wendigen Grundanforderungen hinausgehen. Das macht diese Systeme in ih-ren Einsatz sehr flexibel und deckt vielfältige Anforderungen der Endanwender ab. Andererseits steigt durch die dadurch bedingte Komplexität der Arbeitsauf-wand erheblich und die Bedien- und Benutzerfreundlichkeit sinkt. Gerade für kleinere Internetpräsentationen, die ohne aufwendige Interaktionsmöglichkeiten aber auf häufig wechselndem Informationsangeboten aufwarten, wäre dies in seiner Grundfunktionalität reduziertes System vorteilhaft. Ein solches reduziertes Web-Content Management-System soll während der Diplomarbeit entworfen und beispielhaft implementiert werden. Als Ausgangs- und Orientierungspunkt soll hierzu die Internetpräsentation der Professur Informations- und Wissensverarbeitung dienen. Zur softwaretechnischen Umsetzung sind PHP und MySQL in Verbindung mit regulären HTML und CSS zu be-nutzen. Für das weitere Vorgehen müssen zunächst die Struktur und der Aufbau der Internetpräsentation der Professur analysiert, strukturiert und formalisiert werden. Anschließend sind die am häufigsten professionell genutzten Webcontent-Managementsysteme (TYPO3 und weitere siehe www.opensourcecms.com) hinsichtlich der durch sie angebotenen Grundfunktionalitäten und der verwen-deten Templates und Vorlagen zu untersuchen. Die aus dieser Analyse resultierenden Ergebnisse sind Ausgangspunkt für die Anforderungsdefinition des zu erstellenden Mini-WCMS. Anschließend ist eine prototypische Implementierung des theoretisch entstan-denen Systems, zugeschnitten auf die speziellen Bedürfnisse der Professur, vorzunehmen und hinsichtlich seiner Eignung zu diskutieren.

Für das städtische Leben hat die Existenz sich verändernder Personenströme eine grundlegende Bedeutung. Ein Werkzeug, das solche kollektiven Bewegungsmuster sichtbar machen kann, wäre dabei ein bedeutendes Hilfsmittel für die Stadtplanung. Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die Auseinandersetzung mit der Space Syntax Methode. Diese untersucht den Zusammenhang räumlicher Strukturen mit deren Nutzung. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass das kollektive menschliche Verhalten im öffentlichen Raum berechenbar ist. Die Tatsache, dass Passanten bestimmte Wege bevorzugen und andere meiden, führt Space Syntax dabei auf stadträumliche Ursachen zurück. Der Begriff des Natural Movement beschreibt den Anteil dieser räumlich bedingten Nutzung. Die vorliegende Arbeit gliedert sich in einen theoretischen und einen praktischen Teil. Zunächst werden die für das Verständnis der Space Syntax Methode wichtigen Begriffe und Maßgrößen beschrieben. Der methodische Teil wird ergänzt durch eine Gegenüberstellung nutzer-basierter wissenschaftlicher Ansätze mit der räumlich-orientierten Space Syntax Methode. Im zweiten Teil der Arbeit wird die praktische Anwendung der Space Syntax Methode am Beispiel des Leipziger City-Tunnels vorgenommen. Das Fallbeispiel ist prädestiniert für die Untersuchung, wie die regionale Vernetzung des Schienenverkehrs aktuell betrieben wird. Von Interesse ist dabei sowohl die Konzeption des zukünftigen Liniennetzes als auch dessen stadträumliche Einbindung.

An iterative procedure for model updating based on selective sensitivity

The paper proposes a new method for general 3D measurement and 3D point reconstruction. Looking at its features, the method explicitly aims at practical applications. These features especially cover low technical expenses and minimal user interaction, a clear problem separation into steps that are solved by simple mathematical methods (direct, stable and optimal with respect to least error squares), and scalability. The method expects the internal and radial distortion parameters of the used camera(s) as inputs, and a plane quadrangle with known geometry within the scene. At first, for each single picture the 3D position of the reference quadrangle (with respect to each camera coordinate frame) is calculated. These 3D reconstructions of the reference quadrangle are then used to yield the relative external parameters of each camera regarding the first one. With known external parameters, triangulation is finally possible. The differences from other known procedures are outlined, paying attention to the stable mathematical methods (no usage of nonlinear optimization) and the low user interaction with good results at the same time.