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Year of publication
- 2016 (70) (remove)
Piezoelectric materials are used in several applications as sensors and actuators where they experience high stress and electric field concentrations as a result of which they may fail due to fracture. Though there are many analytical and experimental works on piezoelectric fracture mechanics. There are very few studies about damage detection, which is an interesting way to prevent the failure of these ceramics.
An iterative method to treat the inverse problem of detecting cracks and voids in piezoelectric structures is proposed. Extended finite element method (XFEM) is employed for solving the inverse problem as it allows the use of a single regular mesh for large number of iterations with different flaw geometries.
Firstly, minimization of cost function is performed by Multilevel Coordinate Search (MCS) method. The XFEM-MCS methodology is applied to two dimensional electromechanical problems where flaws considered are straight cracks and elliptical voids. Then a numerical method based on combination of classical shape derivative and level set method for front propagation used in structural optimization is utilized to minimize the cost function. The results obtained show that the XFEM-level set methodology is effectively able to determine the number of voids in a piezoelectric structure and its corresponding locations.
The XFEM-level set methodology is improved to solve the inverse problem of detecting inclusion interfaces in a piezoelectric structure. The material interfaces are implicitly represented by level sets which are identified by applying regularisation using total variation penalty terms. The formulation is presented for three dimensional structures and inclusions made of different materials are detected by using multiple level sets. The results obtained prove that the iterative procedure proposed can determine the location and approximate shape of material subdomains in the presence of higher noise levels.
Piezoelectric nanostructures exhibit size dependent properties because of surface elasticity and surface piezoelectricity. Initially a study to understand the influence of surface elasticity on optimization of nano elastic beams is performed. The boundary of the nano structure is implicitly represented by a level set function, which is considered as the design variable in the optimization process. Two objective functions, minimizing the total potential energy of a nanostructure subjected to a material volume constraint and minimizing the least square error compared to a target
displacement, are chosen for the numerical examples. The numerical examples demonstrate the importance of size and aspect ratio in determining how surface effects impact the optimized topology of nanobeams.
Finally a conventional cantilever energy harvester with a piezoelectric nano layer is analysed. The presence of surface piezoelectricity in nano beams and nano plates leads to increase in electromechanical coupling coefficient. Topology optimization of these piezoelectric structures in an energy harvesting device to further increase energy conversion using appropriately modified XFEM-level set algorithm is performed .
Previous publications about biochar in anaerobic digestion show encouraging results with regard to increased biogas yields. This work investigates such effects in a solid-state fermentation of bio-waste. Unlike in previous trials, the influence of biochar is tested with a setup that simulates an industrial-scale biogas plant. Both the biogas and the methane yield increased around 5% with a biochar addition of 5%-based on organic dry matter biochar to bio-waste. An addition of 10% increased the yield by around 3%. While scaling effects prohibit a simple transfer of the results to industrial-scale plants, and although the certainty of the results is reduced by the heterogeneity of the bio-waste, further research in this direction seems promising.
In Zeiten volatiler Immobilienmärkte und einer hohen Wettbewerbsintensität sind leistungsfähige Systeme der Analyse und Entscheidungsunterstützung unverzichtbar. Entscheidungen zu Investitionsstrategien und Einzelinvestitionen basieren zumeist auf mehreren entscheidungsrelevanten Kriterien. Unterschiedliche immobilienwirtschaftliche Entscheidungsalternativen können dabei durchaus Kriterienausprägungen aufweisen, die eine bestimmte Alternative nicht als stets besser bzw. stets schlechter ausweisen. Klassische finanzwirtschaftliche Modelle oder verbreitete qualitative Verfahren wie das Scoring können die gegebene Komplexität meist nicht angemessen berücksichtigen. Eine Weiterentwicklung immobilienwirtschaftlicher Entscheidungsmodelle ist durch die Übertragung und Spezifizierung multikriterieller Verfahren der Entscheidungsunterstützung möglich. Speziell die Untergruppe des Outranking beschäftigt sich mit der schrittweisen Strukturierung, Ordnung und Priorisierung von komplexen Auswahlalternativen. Als spezifische immobilienwirtschaftliche Fragestellung dient hier die Auswahl und Priorisierung von Zielmärkten im taktischen Portfoliomanagement eines institutionellen Immobilienportfoliosmit internationaler Ausrichtung. Die Formalisierung des Entscheidungsproblems „Priorisierung von Zielmärkten“ erfolgt mit dem ELECTRE-Verfahren.
Purpose of this study is to evaluate safety impact of the deceleration lane at the Upstream Zone of at-grade U-turns on 4-lane divided Thai highways. A substantial speed reduction is required by vehicles for diverging and making U-turn, and the deceleration lanes are provided for this purpose. These lanes are also providing a storage space for the U-turning vehicles to avoid unnecessary blockage of through lanes and reduce the potential of rear-end collisions. The safety at the U-turn is greatly influenced by the proper or improper use of the deceleration lanes. Subject to their length, full or partial speed adjustment can occur within the deceleration lane also the road users’ behavior is influenced. To assess the safety impact, the four groups of U-turns with the varying length of deceleration lanes were identified. Owing to limitation of availability and reliability of road crash data in Thailand, widely accepted Traffic Conflict Technique (TCT) was used as an alternative and proactive methodology. The U-turns’ geometric data, traffic conflicts and volume data were recorded in the field at 8 locations, 8 hours per location. Severity Conflict Rate (SCR) was assessed by applying a weighing factor (based on the severity grades according to the Czech TCT) to the observed conflicts related to the conflicting traffic volumes. A comparative higher value of SCR represents a lower level of safety. According to the results, increase in the functional length of the deceleration lane yields a lower value of SCR and a higher level of the road safety.
To assess the safety impact of auxiliary lanes at downstream locations of U-turns, the Traffic Conflict Technique was used. On the basis of the installed components at those locations, four types of U-turns were identified: those without any auxiliary lane, those with an acceleration lane, those with outer widening, and those with both an acceleration lane and outer widening. The available crash data is unreliable, therefore to assess the level of road safety, Conflict Indexes were formulated to put more emphasis on severe crashes than on slight ones by using two types of weighting coefficients. The first coefficient was based on the subjective assessment of the seriousness of the conflict situation and the second was based on the relative speed and angle between conflicting streams. A comparatively higher Conflict Index value represents a lower level of road safety. According to the results, a lower level of road safety occurs if two components apply or if a location is without any auxiliary lane. The highest level of road safety occurs if the layout includes only a single component, either an acceleration lane or outer widening.
Die Arbeit »B+cher. Zwischen Lesen und Schauen – Über die narrative Eigenschaft von Typografie« beschreibt ein Spannungsfeld in der Arbeit von Typografinnen und Typografen, das sich zwischen den beiden Gegensätzen verdeutlicht, »Diener des Textes« (Jan Tschichold) zu sein oder aber sein (künstlerischer) Souverän. Es sind Facetten beschreibbar, die sich nicht nur anhand der fertigen Buchobjekte ablesen lassen, sondern den Arbeitsprozess von Kooperationen zwischen Autor*in und Gestalter*in in den Fokus nimmt, welche der Rezeption eines Textes durch seine besondere Gestaltung einen Mehrwert (»+«) verschaffen wollen.
»B+cher« bietet eine nicht nur für Gestalter*innen relevante Übersicht über Möglichkeiten und Chancen der Buchgestaltung, sondern liefert darüber hinaus der Literatur- und Kulturwissenschaft einen Beitrag zum Verständnis von künstlerischen Prozessen beim Schreiben und beim Gestalten von Büchern.
Die Ph.D.-Arbeit Soziales Grafikdesign – eine Frage der Haltung hinterfragt den Einfluss und die Wirkungsmacht, den visuelle Kommunikationsgestaltung auf den Betrachter und im weiteren Sinne auf die Gesellschaft im Ganzen haben können. Aufbauend auf den Erkenntnissen über die Wirkungsmacht wird untersucht, wie eine bewusste und sozial verantwortliche Haltung im Grafikdesign aussehen könnte.
Viele Grafikdesigner sind in der Werbebranche tätig und haben den Auftrag, ganz bewusst manipulativ und wirkungsstark Informationen visuell zu übersetzen, um den Betrachter zu einer Handlungsfolge zu animieren. Die bewusste Reflexion der eigenen Rolle als Designer in diesem Prozess führt immer wieder zu den Fragen nach der Verantwortlichkeit des Gestalters und auch dazu, wie der Gestalter die Potenziale der Kommunikationsgestaltung in anderen Bereichen, wie z. B. in städtischen Problemsituationen, für ein soziales Miteinander einsetzen kann.
In meiner theoretisch_praktischen Arbeit befasse ich mich mit der verletzenden Kraft von Sprache jenseits direkter Adressierung.
Es wird der Frage nachgegangen, ob und wie auch da Verletzung durch Sprache stattfindet, wo keine offensichtliche Diskriminierung erfolgt, sondern subtilere Wirkmächte der Performativität am Werk sind. Sprachliche Benenn- und Beweisbarkeit verletzenden Sprechens werden dabei in Frage gestellt und einem Wahrnehmen und Begegnen Vorrang gegeben.
Sowohl im eher theoretischen Teil, dem „Fragment I: 943 Fragen zur sprachlichen Gewalt“, als auch im vorwiegend praktischen Teil, dem „Fragment II: Untersuchungen und Zwischennutzungen“, wird eine Perspektive auf kritische Handlungsfähigkeit in Bezug auf Sprache und Gewalt eröffnet. Es wird ein Verständnis von Verantwortung als ein Affekt und zugleich Ort der Kritik zur Diskussion gestellt und befragt. Dabei versuche ich, über die dichotome Verfestigung von „Wir und die Anderen“ hinauszugelangen und dabei ein WIR, das nicht vom IHR getrennt ist, als WIHR in den Blick zu nehmen. Dieses WIHR muss notwendigerweise offen und flexibel bleiben. Es soll eine Art Möglichkeitsraum schaffen, der nicht neu geordnet, sondern im beständigen Fragen einer abschließenden Antwort entzogen wird.
Eine Annäherung in vor allem zeichnerischen und auditiven Untersuchungen sowie 943 Fragen.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Nutzung von Worteinbettungen in der automatischen Analyse von argumentativen Texten. Die Arbeit diskutiert wichtige Einstellungen des Einbettungsverfahren sowie diverse Anwendungsmethoden der eingebetteten Wortvektoren für drei Aufgaben der automatischen argumentativen Analyse: Textsegmentierung, Argumentativitäts-Klassifikation und Relationenfindung. Meine Experimente auf zwei Standard-Argumentationsdatensätzen zeigen die folgenden Haupterkenntnisse: Bei der Textsegmentierung konnten keine Verbesserungen erzielt werden, während in der Argumentativitäts-Klassifikation und der Relationenfindung sich kleine Erfolge gezeigt haben und weitere bestimmte Forschungsthesen bewahrheitet werden konnten. In der Diskussion wird darauf eingegangen, warum bei der einfachen Worteinbettung in der argumentativen Analyse sich kaum nutzbare Ergebnisse erzielen lassen konnten, diese sich aber in Zukunft durch erweiterte Worteinbettungsverfahren verbessern können.
In the Space Syntax community, the standard tool for computing all kinds of spatial graph network measures is depthmapX (Turner, 2004; Varoudis, 2012). The process of evaluating many design variants of networks is relatively complicated, since they need to be drawn in a separated CAD system, exported and imported in depthmapX via dxf file format. This procedure disables a continuous integration into a design process. Furthermore, the standalone character of depthmapX makes it impossible to use its network centrality calculation for optimization processes. To overcome this limitations, we present in this paper the first steps of experimenting with a Grasshopper component (reference omitted until final version) that can access the functions of depthmapX and integrate them into Grasshopper/Rhino3D. Here the component is implemented in a way that it can be used directly for an evolutionary algorithm (EA) implemented in a Python scripting component in Grasshopper
It's not uncommon that analysis and simulation methods are used mainly to evaluate finished designs and to proof their quality. Whereas the potential of such methods is to lead or control a design process from the beginning on. Therefore, we introduce a design method that move away from a “what-if” forecasting philosophy and increase the focus on backcasting approaches. We use the power of computation by combining sophisticated methods to generate design with analysis methods to close the gap between analysis and synthesis of designs. For the development of a future-oriented computational design support we need to be aware of the human designer’s role. A productive combination of the excellence of human cognition with the power of modern computing technology is needed. We call this approach “cognitive design computing”. The computational part aim to mimic the way a designer’s brain works by combining state-of-the-art optimization and machine learning approaches with available simulation methods. The cognition part respects the complex nature of design problems by the provision of models for human-computation interaction. This means that a design problem is distributed between computer and designer. In the context of the conference slogan “back to command”, we ask how we may imagine the command over a cognitive design computing system. We expect that designers will need to let go control of some parts of the design process to machines, but in exchange they will get a new powerful command on complex computing processes. This means that designers have to explore the potentials of their role as commanders of partially automated design processes. In this contribution we describe an approach for the development of a future cognitive design computing system with the focus on urban design issues. The aim of this system is to enable an urban planner to treat a planning problem as a backcasting problem by defining what performance a design solution should achieve and to automatically query or generate a set of best possible solutions. This kind of computational planning process offers proof that the designer meets the original explicitly defined design requirements. A key way in which digital tools can support designers is by generating design proposals. Evolutionary multi-criteria optimization methods allow us to explore a multi-dimensional design space and provide a basis for the designer to evaluate contradicting requirements: a task urban planners are faced with frequently. We also reflect why designers will give more and more control to machines. Therefore, we investigate first approaches learn how designers use computational design support systems in combination with manual design strategies to deal with urban design problems by employing machine learning methods. By observing how designers work, it is possible to derive more complex artificial solution strategies that can help computers make better suggestions in the future.