TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Heitzer, Michael T1 - Direkte FEM-Berechnung der Tragfähigkeit hochbeanspruchter passiver Komponenten T1 - Direct FEM-computation of load carrying capacity of highly loaded passive components N2 - Genaue Kenntnis der Spannungen und Verformungen in passiven Komponenten gewinnt man mit detailierten inelastischen FEM Analysen. Die lokale Beanspruchung läßt sich aber nicht direkt mit einer Beanspruchbarkeit im strukturmechanischen Sinne vergleichen. Konzentriert man sich auf die Frage nach der Tragfähigkeit, dann vereinfacht sich die Analyse. Im Rahmen der Plastizitätstheorie berechnen Traglast- und Einspielanalyse die tragbaren Lasten direkt und exakt. In diesem Beitrag wird eine Implementierung der Traglast- und Einspielsätze in ein allgemeines FEM Programm vorgestellt, mit der die Tragfähigkeit passiver Komponenten direkt berechnet wird. Die benutzten Konzepte werden in Bezug auf die übliche Strukturanalyse erläutert. Beispiele mit lokal hoher Beanspruchung verdeutlichen die Anwendung der FEM basierten Traglast- und Einspielanalysen. Die berechneten Interaktionsdiagramme geben einen guten Überblick über die möglichen Betriebsbereiche passiver Komponenten. Die Traglastanalyse bietet auch einen strukturmechanischen Zugang zur Kollapslast rißbehafteter Komponenten aus hochzähem Material. KW - Finite-Elemente-Methode KW - Tragfähigkeit KW - FEM-Programm KW - FEM-computation KW - load carrying capacity Y1 - 1997 ER - TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Heitzer, Michael T1 - Direct static FEM approach to limit and shakedown analysis N2 - Safety and reliability of structures may be assessed indirectly by stress distributions. Limit and shakedown theorems are simplified but exact methods of plasticity that provide safety factors directly in the loading space. These theorems may be used for a direct definition of the limit state function for failure by plastic collapse or by inadaptation. In a FEM formulation the limit state function is obtained from a nonlinear optimization problem. This direct approach reduces considerably the necessary knowledge of uncertain technological input data, the computing time, and the numerical error. Moreover, the direct way leads to highly effective and precise reliability analyses. The theorems are implemented into a general purpose FEM program in a way capable of large-scale analysis. KW - Einspielen KW - Nichtlineare Optimierung KW - Shakedown KW - Shakedown KW - limit load KW - lower bound theorem KW - nonlinear optimization KW - reliability Y1 - 2000 ER - TY - JOUR A1 - Staat, Manfred T1 - Direct finite element route for design-by-analysis of pressure components N2 - In the new European standard for unfired pressure vessels, EN 13445-3, there are two approaches for carrying out a Design-by-Analysis that cover both the stress categorization method (Annex C) and the direct route method (Annex B) for a check against global plastic deformation and against progressive plastic deformation. This paper presents the direct route in the language of limit and shakedown analysis. This approach leads to an optimization problem. Its solution with Finite Element Analysis is demonstrated for mechanical and thermal actions. One observation from the examples is that the so-called 3f (3Sm) criterion fails to be a reliable check against progressive plastic deformation. Precise conditions are given, which greatly restrict the applicability of the 3f criterion. KW - Einspielen KW - Plastizität KW - Deformation KW - Analytischer Zulaessigkeitsnachweis KW - Einspiel-Analyse KW - fortschreitende plastische Deformation KW - alternierend Verformbarkeit KW - Einspiel-Kriterium KW - Design-by-analysis KW - Shakedown analysis KW - Progressive plastic deformation KW - Alternating plasticity KW - Shakedown criterion Y1 - 2005 ER - TY - JOUR A1 - Staat, Manfred T1 - Direct FEM Limit and Shakedown Analysis with Uncertain Data N2 - The structural reliability with respect to plastic collapse or to inadaptation is formulated on the basis of the lower bound limit and shakedown theorems. A direct definition of the limit state function is achieved which permits the use of the highly effective first order reliability methods (FORM) is achieved. The theorems are implemented into a general purpose FEM program in a way capable of large-scale analysis. The limit state function and its gradient are obtained from a mathematical optimization problem. This direct approach reduces considerably the necessary knowledge of uncertain technological input data, the computing time, and the numerical error, leading to highly effective and precise reliability analyses. KW - Finite-Elemente-Methode KW - Einspielen KW - FEM KW - Einspielanalyse KW - shakedown KW - limit load KW - reliability analysis KW - FEM KW - direct method Y1 - 2000 ER - TY - CHAP A1 - Heitzer, M. A1 - Staat, Manfred T1 - Direct FEM approach to design-by-analysis of pressurized components N2 - Abstracts of the ACHEMA 2000 - International Meeting on Chemical Engineering, Environmental Protection and Biotechnology, May 22 - 27, 2000. Frankfurt am Main. Achema 2000 : special edition / Linde. [Ed.: Linde AG. Red.: Volker R. Leski]. - Wiesbaden : Linde AG, 2000. - 56 p. : Ill., . - pp: 79 - 81 N2 - Abstracts der ACHEMA 2000 - International Meeting on Chemical Engineering, Environmental Protection and Biotechnology, May 22 - 27, 2000. Frankfurt am Main. KW - Finite-Elemente-Methode KW - Finite-Elemente-Methode KW - limit analysis KW - shakedown analysis Y1 - 2000 ER - TY - JOUR A1 - Schüller-Ruhl, Aaron A1 - Dinstühler, Leonard A1 - Senger, Thorsten A1 - Bergfeld, Stefan A1 - Ingenhag, Christian A1 - Fleischhaker, Robert ED - Mackenzie, Jacob T1 - Direct fabrication of arbitrary phase masks in optical glass via ultra-short pulsed laser writing of refractive index modifications JF - Applied Physics B N2 - We study the possibility to fabricate an arbitrary phase mask in a one-step laser-writing process inside the volume of an optical glass substrate. We derive the phase mask from a Gerchberg–Saxton-type algorithm as an array and create each individual phase shift using a refractive index modification of variable axial length. We realize the variable axial length by superimposing refractive index modifications induced by an ultra-short pulsed laser at different focusing depth. Each single modification is created by applying 1000 pulses with 15 μJ pulse energy at 100 kHz to a fixed spot of 25 μm diameter and the focus is then shifted axially in steps of 10 μm. With several proof-of-principle examples, we show the feasibility of our method. In particular, we identify the induced refractive index change to about a value of Δn=1.5⋅10−3. We also determine our current limitations by calculating the overlap in the form of a scalar product and we discuss possible future improvements. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1007/s00340-022-07928-2 SN - 1432-0649 (Online) SN - 0946-2171 (Print) N1 - Corresponding author: Robert Fleischhaker VL - 128 IS - Article number: 208 SP - 1 EP - 11 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR T1 - Dimensionen 2-2022: Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - Werkstatt Zukunft N2 - Werkstatt Zukunft - Die FH Aachen versteht sich als interdisziplinäre Ideenschmiede 04| Aufbruch ins Ungewisse 08| Mit Altpapierresten aus der Energiekrise 14| Mehr Power für die Energiewende 20| Pfadfinder im Datendschungel 23| Ein historischer Schritt 24| Gemeinsam vorwärts 30| Für eine gerechte Hochschule. Für alle. 32| Der grüne Reiter 34| Vom Flugsimulator bis zum Roboter 36| Unsere Azubis sind top! 38| WIR sind ein Sportteam! 40| Effizient und sicher: Der Bergbau der Zukunft 46| Mit Sonnenlicht zu sauberem Trinkwasser 48| Neue Brandmeldeanlage für den Dom zu Aachen 50| Auszeichnung für außergewöhnliches Engagement 52| Neue Ideen für Schloss Lichtenburg 55| Kopfnuss 56| One-Man-Show 60| Kämpferin für das Schöne 61| Ein charmanter Diplomat 62| Teamplay für die Zukunft 63| Impressum T3 - Dimensionen - Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - 2022, 2 Y1 - 2022 CY - Aachen ER - TY - JOUR T1 - Dimensionen 2-2019: Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - Namibia auf dem Weg in die Zukunft N2 - 06| Namibia auf der Suche nach dem Weg in die Zukunft 16| Dort arbeiten, wo andere an Urlaub denken 19| „Das macht unsere Qualität aus“ 20| Sicher auf See 24| Nachhaltig im All 26| Viel Kaffee in New York 29| Wo man Digitalisierung studieren kann 30| „Ein Leben reicht nicht aus“ 32| 3022 Kilometer durch Australien 36| Für die Zeit nach der Kohle 38| Der Taktgeber 40| Die Emsigen 44| Volle Kraft voraus 46| Einmal in der Zeit zurück 50| Exkursion in die Wolken 56| Echte Gefühle in virtuellen Welten 58| Wir sind FH 60| Mit Herz und Hand 61| Kopfnuss 62| Nachruf 63| Impressum T3 - Dimensionen - Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - 2019, 2 Y1 - 2019 CY - Aachen ER - TY - JOUR T1 - Dimensionen 2-2018: Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - Virtuelle Realitäten N2 - Virtuelle Realitäten Inhaltsverzeichnis 6 Erweiterte Dimensionen: Special zum Thema Virtual Reality 10 "VR und AR werden unsere Welt durchdringen": Ein Interview zum Potenzial von Virtual und Augmented Reality 14 Lernen aus einem anderen Blickwinkel: VR wird in Studium und Lehre zunehmend angewandt 18 Parallele Realitäten in der Forschung: Virtual und Augmented Reality in Forschungsprojekten 22 Willkommen in der Welt der Möglichkeiten: Wie real ist die Illusion der Realität 24 Eine zündende Idee: Institut für Mikrowellen- und Plasmatechnik (IMP) entwickelt neue Plasmazündkerze für sparsamere Benzinmotoren 28 Der Elefant im Park: "WESTPARK story constructed": Studierende bauen skulpturales Möbel 30 Herr Bernoulli geht auf Reisen: Das "aero | race lab" bringt Experimente zur Luft- und Raumfahrt an die Schulen 32 Eine Auszeit vom Alltag: Martin Stockberg schafft Kunstwerke im Sand 36 Der Einer im urbanen Mobilitätstetris: An der FH Aachen wird urbane Elektromobilität neu gedacht 39 Der Primzahlwürfel: Kopfnuss 40 Schwarz Weiß Bunt: Die politische Kunst des FH-Absolventen Ralf Metzenmacher 44 Die Champions League des Schweißens: LaVa-X will das Laserstrahlschweißen im Vakuum etablieren 46 Auf der Suche nach dem goldenen Schnatz: Stöcke statt Besen. Spielfeld statt Arena. In Jülich spielen Studierende Quidditch. 48 Bei ihm wird Science-Fiction zu Science-Fact: Volker Schmid erzählt von seiner Arbeit beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) 52 Die Ideenschmieden: Junge Menschen aus aller Welt diskutieren bei den Summerschools über Zukunftsthemen 56 Forschung auf höchstem Niveau: Dr. Jan Oberländer und Doktorand Dua Özsoylu stehen für das, was das Institut für Nano- und Biotechnologien auszeichnet 58 Der Dom und ich: Dompublikation und LEGO-Throne zum Jubiläum 40 Jahre UNESCO-Weltkulturerbe 62 Sag "Ja" zum Studium: Der neue kooperative Bachelorstudiengang "Elektrotechnik mit Orientierungssemester" 63 Impressum T3 - Dimensionen - Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - 2018, 2 Y1 - 2018 CY - Aachen ER - TY - JOUR T1 - Dimensionen 2-2017: Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - Blackout : Wenn bei uns allen das Licht ausgeht N2 - Blackout : Wenn bei uns allen das Licht ausgeht Inhaltsverzeichnis: 06 Wenn im Elfenbeinturm das Licht ausgeht: Zur gesellschaftlichen Verantwortung der Wissenschaft 12 Mekka der Solarforschung: Das Solar-Institut Jülich feiert Jubiläum- und blick nach vorn 16 Hinter den Steinen: FH Aachen und die Stiftung Smart Building entwickeln gemeinsam den neuen Studiengang Smart Building Engineering 18 Die Biogaspioniere: Das Institut NOWUM-Energy sucht neue Perspektiven für die Energieerzeugung 22 Elektrisierend: Studentin entwirft Tapuya-Bühne für Electrisize Festival 24 keep calm and don´t panic 26 Der Markt als Experimentierfeld: Die Wirtschaft wandelt sich - die FH mischt in der Gründerszene mit 30 Mit einem Studium in ein neues Leben: Betreuungskonzept für Geflüchtete an der FH Aachen 32 Spuren im Staub 34 Auf Archimedes´ Spuren: Studierende stechen mit Betonkanus in See 36 "Ich investiere in Menschen": Interview mit Alexander Wilden, Inhaber der schwartz Gruppe mit Hauptsitz in Simmerath 40 Wie im richtigen Leben: 10 Jahre pro8: Rückblick und Ausblick 42 Zwei Kreuze für die Christuskirche: Entwürfe von Architekturstudienden werden umgesetzt 44 Eine gute Ausbildung ist prkatisch: Florian Kessel macht grenzüberschreitende Karriere 46 Er will das Feuer weitergeben: Holzbaupionier Prof. Hermann Blumer lehrt an der FH 50 Aufwind für innovative Lehre: Fünf Projekte im Rahmen des SQSL-Programms ausgezeichnet 51 Der einsame Turm: Kopfnuss 52 Vom Winde verweht: Benedikt Lösch kommt bei der Segelweltmeisterschaft auf Rang 28 54 Wüstensand und fliegende Roboter: Team des MASKOR-Instituts erreicht Finalrunde beim MBZIRC-Wettbewerb 56 Die Rattan-Revolution: Das Start-up "out for space" erfindet den Werkstoff neu T3 - Dimensionen - Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - 2017, 2 Y1 - 2017 SP - 62 Seiten CY - Aachen ER -