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Am 25. März 2010 veranstaltete die Professur Baubetrieb und Bauverfahren im Rahmen der jährlich stattfindenden baubetrieblichen Tagungsreihe gemeinsam mit der Arbeitsgruppe „Unikatprozesse“ in der Fachgruppe „Simulation in Produktion und Logistik“ (SPL) im Rahmen der Arbeitsgemeinschaft Simulation – ASIM einen ganztägigen Workshop mit dem Titel: „Modellierung von Prozessen zur Fertigung von Unikaten“. Viele Bauprozesse sind dadurch gekennzeichnet, dass sie Unikatcharakter besitzen. Unikate sind durch prototypische Einmaligkeit, Individualität, vielfältige Randbedingungen, einen geringen Grad an Standardisierung und Wiederholungen gekennzeichnet. Das erschwert die realitätsnahe Modellierung zur Simulation sogenannter Unikatprozesse. Dieser Besonderheit widmet sich die überwiegende Zahl der Tagungsbeiträge, die in diesem Band widergegeben sind.
Building Information Modeling is a powerful tool for the design and for a consistent set of data in a virtual storage. For the application in the phases of realization and on site it needs further development. The paper describes main challenges and main features, which will help the development of software to better service the needs of construction site managers
Poland is not situated in any seismic region of the earth, however there are still areas were underground mining is being conducted. In these areas, so-called 'paraseismic tremors', are very frequent phenomena. In the situation when a building examination is realized in order to define its safety, it is necessary to make a complete analysis, in which an influence of tremors should be included. To decide if a building is able to carry out any dynamic loads or not, it is necessary to compute its dynamic characteristics, i.e. natural frequencies. It is not possible using any standard techniques. After diagnosis a building in situ by an expert, computer techniques together with specialized software for dynamic, static, and strength analyses become a suitable tool. In this paper a special attention was paid to a typical twelve-store WGP (Wroclaw Great Plate) prefabricated building, concerning special type of joints. During dynamic actions these joints have a decisive influence on building's behavior. Paraseismic tremors are especially dangerous for these buildings and can be the reason of pre-failure states. It can be difficult and very expensive to prepare laboratory investigations of the part of a building or of a separate joint; therefore the computer modeling suitable to investigate behavior of such elements and whole buildings under different kinds of loads was used.
The present article aims to provide an overview of the consequences of dynamic soil-structure interaction (SSI) on building structures and the available modelling techniques to resolve SSI problems. The role of SSI has been traditionally considered beneficial to the response of structures. However, contemporary studies and evidence from past earthquakes showed detrimental effects of SSI in certain conditions. An overview of the related investigations and findings is presented and discussed in this article. Additionally, the main approaches to evaluate seismic soil-structure interaction problems with the commonly used modelling techniques and computational methods are highlighted. The strength, limitations, and application cases of each model are also discussed and compared. Moreover, the role of SSI in various design codes and global guidelines is summarized. Finally, the advancements and recent findings on the SSI effects on the seismic response of buildings with different structural systems and foundation types are presented. In addition, with the aim of helping new researchers to improve previous findings, the research gaps and future research tendencies in the SSI field are pointed out.
>CyberCity< ist ein Konzept, das durch ein virtuelles Abbild der räumlichen Realität einer Stadt (Berlin) eine uns bekannte Wahrnehmungsumgebung als Orientierungs- und Navigationserleichterung bereitstellt, um über diesen virtuellen Browser möglichst schnell und anschaulich an eine gewünschte Information zu kommen. Dieses Umgebungsmodell ist auch als Simulationsmodell für die Visualisierung stadträumlicher Beurteilungen neuer Projekte, verkehrstechnischer Massnahmen und ökologischer Belastungen geeignet. Insbesondere ist es als Orientierungsumgebung für die Telepräsenz über die Kommunikationsnetze gedacht, die über die virtuellen Repräsentanten (Avatare) eine besondere gesellschaftliche Brisanz erhält.
The point collocation method of finite spheres (PCMFS) is used to model the hyperelastic response of soft biological tissue in real time within the framework of virtual surgery simulation. The proper orthogonal decomposition (POD) model order reduction (MOR) technique was used to achieve reduced-order model of the problem, minimizing computational cost. The PCMFS is a physics-based meshfree numerical technique for real-time simulation of surgical procedures where the approximation functions are applied directly on the strong form of the boundary value problem without the need for integration, increasing computational efficiency. Since computational speed has a significant role in simulation of surgical procedures, the proposed technique was able to model realistic nonlinear behavior of organs in real time. Numerical results are shown to demonstrate the effectiveness of the new methodology through a comparison between full and reduced analyses for several nonlinear problems. It is shown that the proposed technique was able to achieve good agreement with the full model; moreover, the computational and data storage costs were significantly reduced.
Piping erosion is one form of water erosion that leads to significant changes in the landscape and environmental degradation. In the present study, we evaluated piping erosion modeling in the Zarandieh watershed of Markazi province in Iran based on random forest (RF), support vector machine (SVM), and Bayesian generalized linear models (Bayesian GLM) machine learning algorithms. For this goal, due to the importance of various geo-environmental and soil properties in the evolution and creation of piping erosion, 18 variables were considered for modeling the piping erosion susceptibility in the Zarandieh watershed. A total of 152 points of piping erosion were recognized in the study area that were divided into training (70%) and validation (30%) for modeling. The area under curve (AUC) was used to assess the effeciency of the RF, SVM, and Bayesian GLM. Piping erosion susceptibility results indicated that all three RF, SVM, and Bayesian GLM models had high efficiency in the testing step, such as the AUC shown with values of 0.9 for RF, 0.88 for SVM, and 0.87 for Bayesian GLM. Altitude, pH, and bulk density were the variables that had the greatest influence on the piping erosion susceptibility in the Zarandieh watershed. This result indicates that geo-environmental and soil chemical variables are accountable for the expansion of piping erosion in the Zarandieh watershed.
This study aims to evaluate a new approach in modeling gully erosion susceptibility (GES) based on a deep learning neural network (DLNN) model and an ensemble particle swarm optimization (PSO) algorithm with DLNN (PSO-DLNN), comparing these approaches with common artificial neural network (ANN) and support vector machine (SVM) models in Shirahan watershed, Iran. For this purpose, 13 independent variables affecting GES in the study area, namely, altitude, slope, aspect, plan curvature, profile curvature, drainage density, distance from a river, land use, soil, lithology, rainfall, stream power index (SPI), and topographic wetness index (TWI), were prepared. A total of 132 gully erosion locations were identified during field visits. To implement the proposed model, the dataset was divided into the two categories of training (70%) and testing (30%). The results indicate that the area under the curve (AUC) value from receiver operating characteristic (ROC) considering the testing datasets of PSO-DLNN is 0.89, which indicates superb accuracy. The rest of the models are associated with optimal accuracy and have similar results to the PSO-DLNN model; the AUC values from ROC of DLNN, SVM, and ANN for the testing datasets are 0.87, 0.85, and 0.84, respectively. The efficiency of the proposed model in terms of prediction of GES was increased. Therefore, it can be concluded that the DLNN model and its ensemble with the PSO algorithm can be used as a novel and practical method to predict gully erosion susceptibility, which can help planners and managers to manage and reduce the risk of this phenomenon.
Prediction of the groundwater nitrate concentration is of utmost importance for pollution control and water resource management. This research aims to model the spatial groundwater nitrate concentration in the Marvdasht watershed, Iran, based on several artificial intelligence methods of support vector machine (SVM), Cubist, random forest (RF), and Bayesian artificial neural network (Baysia-ANN) machine learning models. For this purpose, 11 independent variables affecting groundwater nitrate changes include elevation, slope, plan curvature, profile curvature, rainfall, piezometric depth, distance from the river, distance from residential, Sodium (Na), Potassium (K), and topographic wetness index (TWI) in the study area were prepared. Nitrate levels were also measured in 67 wells and used as a dependent variable for modeling. Data were divided into two categories of training (70%) and testing (30%) for modeling. The evaluation criteria coefficient of determination (R2), mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), and Nash–Sutcliffe efficiency (NSE) were used to evaluate the performance of the models used. The results of modeling the susceptibility of groundwater nitrate concentration showed that the RF (R2 = 0.89, RMSE = 4.24, NSE = 0.87) model is better than the other Cubist (R2 = 0.87, RMSE = 5.18, NSE = 0.81), SVM (R2 = 0.74, RMSE = 6.07, NSE = 0.74), Bayesian-ANN (R2 = 0.79, RMSE = 5.91, NSE = 0.75) models. The results of groundwater nitrate concentration zoning in the study area showed that the northern parts of the case study have the highest amount of nitrate, which is higher in these agricultural areas than in other areas. The most important cause of nitrate pollution in these areas is agriculture activities and the use of groundwater to irrigate these crops and the wells close to agricultural areas, which has led to the indiscriminate use of chemical fertilizers by irrigation or rainwater of these fertilizers is washed and penetrates groundwater and pollutes the aquifer.
Digitale Lesezeichen, Volltextsuche und Multimedia-Inhalte – die Ende des 20. Jahrhunderts durch das Internet ausgelöste Medienrevolution ließ auch das Buch nicht unberührt. Die Verbreitung des World Wide Webs parallel zur rasanten Entwicklung der Computertechnologie ermöglichte die Digitalisierung des Buches und bildete das E-Book als neue Publikationsform heraus. Seit etwa zehn Jahren können Bücher nicht mehr nur gedruckt, sondern auch elektronisch zur Verfügung gestellt werden, was für die Buchbranche und den Leser einige Veränderungen bedeutet. Moderne Lesegeräte, auch E-Reader genannt, erlauben die Speicherung einer ganzen Bibliothek auf einem einzigen mobilen Endgerät. Dabei steht das einzelne E-Book dem gedruckten Buch in seiner Lesequalität in nichts nach und ermöglicht zudem das Einfügen elektronischer Notizen und Lesezeichen, die Volltextsuche nach bestimmten Wörtern und die Verbindung von Text mit Bild, Ton und Video. Dennoch kann das E-Book seit seinem Aufkommen in Deutschland noch keine Erfolgsgeschichte schreiben. Insbesondere hohe Preise für die Lesegeräte halten immer noch viele Leser vom Nutzen der E-Books ab. Zu sehr ist das gedruckte Buch für zahlreiche Menschen noch fester Bestandteil ihres alltäglichen Lebens, als das sie es bereits durch das E-Book austauschen würden. Eine Situation, die einige Fragen aufwirft: Wird sich das EBook als Medium durchsetzen und das gedruckte Buch langfristig ablösen? Kann das EBook neben Zeitung, Radio, Fernsehen und Buch überhaupt als ein neues Medium verstanden werden? Und welche Veränderungen würde die massenhafte Verbreitung elektronischer Bücher mit sich bringen?
A multicriterial statement of the above mentioned problem is presented. It differes from the classical statement of Spanning Tree problem. The quality of solution is estimated by vector objective function which contains weight criteria as well as topological criteria (degree and diameter of tree). Many real processes are not determined yet. And that is why the investigation of the stability is very important. Many errors are connected with calculations. The stability analysis of vector combinatorial problems allows to discover the value of changes in the initial data for which the optimal solution is not changed. Furthermore, the investigation of the stability allows to construct the class of the problems on base of the one problem by means of the parameter variations. Analysis of the problems with belong to this class allows to obtaine axact and adecuate discription of model
Inhaltliche Struktur:
Theoretischer Teil: Um Kulturtechniken des künstlerischen Ausdruckes, und damit den Bezug zwischen Kunst und Medientechnologie zu ergründen, wurde das Verhältnis zwischen dem Betrachter und dem Betrachteten erforscht. Begriffe wie Originalität, Repräsentation, Imitation sowie Aneignung und Rezeption kommen an historischen Beispielen zur Diskussion.
Praktischer Teil: Mit zwei Ausstellungen (Malerei, Installation) wurden verschiedene Modelle des Sehens problematisiert, um kulturelle und historische Variablen zu ermitteln, die visuelle Kultur begründen. Außerdem wurden die Unterschiede zwischen Beobachter und Betrachter/Zuschauer in Ausstellungssituationen hinterfragt.
Kurzfassung:
Medientechnologie hat sich selbst zu einer Kunstform entwickelt. Sie kann Künstler dabei unterstützen, ihre Ideen handwerklich umzusetzen (Beispiel: Camera Obscura) und zu reflektieren. Dabei geht es um mehr als um technische Hilfmittel für den künstlerischen Ausdruck. Wird die Beziehung zwischen Betrachter und Betrachtetem als eine Transaktion gesehen, in der beide Begriffe gleichermaßen aufs Spiel gesetzt werden, dann ist es notwendig eine Visualität zu bestimmen, an der der Betrachter (im Sinne von Jonathan Crary) aktiv teilnimmt. Das Sehen darf nicht als absolute Erfahrung verstanden werden, denn einzeln analysiert – ohne Einbeziehung anderer Sinneswahrnehmungen und deren mediale Erweiterungen – führt es zu keinem adäquaten Verständnis davon, wie Bedeutungen produziert werden. Daraus ergibt sich die Forschungsfrage, wie die künstlerische Reaktion auf die im 19. Jahrhundert aufstrebenden Fotografie die Ausdrucksformen beeinflusste und ob sich die gegenseitige Abhängigkeit von Malerei und Fotografie wissenschaftlich-künstlerisch rekonstruieren lässt.
Die theoretische Referenz für diese Forschung bildeten Theorieansätze nicht der Kunstgeschichte, sondern der „Visual Culture Studies“, konkret: Martin Jay („Scopic Regimes of Modernity“), Jonathan Crary („Techniques of the Observer“) und Rosalind Krauss („Originality“).
Dazu wurde die Rezeption der aufkommenden Fotografie in der künstlerischen Produktion beispielhaft untersucht, wobei mit Eugène Delacroix, Gustave Caillebotte sowie dem künstlerischen Dialog zwischen Henri Matisse und Brassai die Problematik herausgearbeitet wurde, mit der sich die bildende Kunst im Lauf jener Jahrzehnte, in denen die Fotografie sich etabliert hat, konfrontiert sah. Sie war eine medientechnische Neuheit mit älteren Wurzeln und diente der Malerei als Hilfsmittel (Camera Obscura) und hat durch ihr technische Potenzial dennoch das Verständnis von Kunst radikal verändert: sie löste das Ideal einer bestimmten Maltechnik ab, die sich mit dem Verbergen des Pinselstriches verband, und bedeutete in diesem gewissen Sinn das „Ende der Kunst“ (nach Paul Delaroche).
Bis in die heutige Kunstproduktion zieht sich die Frage, was nach dem Ende der Perfektionierung von Reproduktion durch ihre Übernahme mittels medientechnischer Apparatur, die nun selbst zum Ausdruck strebt, überhaupt noch ein „Kunstwerk“ ist oder sein kann. Technisch gestützte Formen der Aneignung und Imitation stellen das klassische Wertemodell der meisterlich ausgeführten Repräsentation von Wirklichkeit in Frage, obwohl „Originalität“ angesichts der Flut von Reproduktionen doch immer noch - oder gerade deswegen - eine Wertschätzung erfährt.
Daher wurden dann auch im künstlerischen Teil verschiedene Modelle des Sehens getestet, um kulturelle und historische Variablen zu ermitteln, die visuelle Kultur beeinflussen und festlegen. Dabei wurde vor allem auch die Rolle der Beobachter reflektiert - die anders als bei Unterhaltungsmedien - in Kunstkontexten eben keine passiven Zuschauer sind. Was den Künstler, und was den Betrachter von Kunst definiert, lässt sich gleichwohl weder auf ein bestimmte Sinnlichkeit noch eine bestimmte Medientechnologie reduzieren.
Wie schon nach dem Aufkommen der Fotografie werden Künstler weiterhin auf der Suche nach neuen Ausdrucksformen sein, um andere Weltwahrnehmungen und neue, andere Perspektiven menschlicher Existenz zu erlangen. Mediale Technologien haben sie dabei immer schon unterstützt. Aus meiner Untersuchung schließe ich, dass neue Technologien Kunst nicht definitv beeinflussen, wohl aber ihren Entstehungsprozess verändern und beeinflussen können. Die Frage, wie das geschieht und welche Effekte es zeitigt, bedarf einer stets erneuerten Verhandlung.
Daraus folgt die Schlussfolgerung, dass man von Künstlern verlangen kann oder sogar muss, sich vor der Wirklichkeit der Technologie nicht zurückzuziehen, sondern sich medientechnische Kompetenzen anzueignen und sich aktiv am Diskurs um neue Technologien zu beteiligen.
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.
The optimization of continuous structures requires careful attention to discretization errors. Compared to ordinary low order formulation (h-elements) in conjunction with an adaptive mesh refinement in each optimization step, the use of high order finite elements (so called p-elements) has several advantages. However, compared to the h-method a higher order finite element analysis program poses higher demands from a software engineering point of view. In this article the basics of an object oriented higher order finite element system especially tailored to the use in structural optimization is presented. Besides the design of the system, aspects related to the employed implementation language Java are discussed.
Wissenschaftliches Kolloquium vom 24. bis 27. April 2003 in Weimar an der Bauhaus-Universität zum Thema: ‚MediumArchitektur - Zur Krise der Vermittlung'