TY - CHAP A1 - König, Johannes Alexander A1 - Wolf, Martin T1 - A new definition of competence developing games - and a framework to assess them T2 - ACHI 2016 : The Ninth International Conference on Advances in Computer-Human Interactions N2 - There are different types of games that try to make use of the motivation of a gaming situation in learning contexts. This paper introduces the new terminology ‘Competence Developing Game’ (CDG) as an umbrella term for all games with this intention. Based on this new terminology, an assessment framework has been developed and validated in scope of an empirical study. Now, all different types of CDGs can be evaluated according to a defined and uniform set of assessment criteria and, thus, are comparable according to their characteristics and effectiveness. KW - Serious Games KW - Gamification KW - Business Simulations KW - Assessment Y1 - 2016 SN - 978-1-61208-468-8 N1 - Proceeding of the Ninth International Conference on Advances in Computer-Human Interactions (ACHI 2016), Venice. SP - 95 EP - 97 ER - TY - JOUR A1 - Peloni, Alessandro A1 - Ceriotti, Matteo A1 - Dachwald, Bernd T1 - Solar-sail trajectory design for a multiple near-earth-asteroid rendezvous mission JF - Journal of Guidance, Control, and Dynamics N2 - The scientific interest for near-Earth asteroids as well as the interest in potentially hazardous asteroids from the perspective of planetary defense led the space community to focus on near-Earth asteroid mission studies. A multiple near-Earth asteroid rendezvous mission with close-up observations of several objects can help to improve the characterization of these asteroids. This work explores the design of a solar-sail spacecraft for such a mission, focusing on the search of possible sequences of encounters and the trajectory optimization. This is done in two sequential steps: a sequence search by means of a simplified trajectory model and a set of heuristic rules based on astrodynamics, and a subsequent optimization phase. A shape-based approach for solar sailing has been developed and is used for the first phase. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through a fully optimized multiple near-Earth asteroid rendezvous mission. The results show that it is possible to visit five near-Earth asteroids within 10 years with near-term solar-sail technology. Y1 - 2016 U6 - http://dx.doi.org/10.2514/1.G000470 SN - 0731-5090 VL - 39 IS - 12 SP - 2712 EP - 2724 PB - AIAA CY - Reston, Va. ER - TY - JOUR A1 - Vergé, Angela A1 - Pöttgen, Philipp A1 - Altherr, Lena A1 - Ederer, Thorsten A1 - Pelz, Peter F. ED - Greuloch, Ivo ED - Weber, Manfred ED - Meier, Miles T1 - Lebensdauer als Optimierungsziel: Algorithmische Struktursynthese am Beispiel eines hydrostatischen Getriebes JF - O+P – Ölhydraulik und Pneumatik N2 - Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit sind wichtige Anforderungen bei der Planung langlebiger technischer Systeme. Meist werden bei Lebensdaueroptimierungen lediglich einzelne Komponenten vordefinierter Systeme untersucht. Ob eine optimale Lebensdauer eine gänzlich andere Systemvariante bedingt, wird nur selten hinterfragt. Technical Operations Research (TOR) erlaubt es, aus Obermengen technischer Systeme automatisiert die lebensdaueroptimale Systemstruktur auszuwählen. Der Artikel zeigt dies am Beispiel eines hydrostatischen Getriebes. Y1 - 2016 SN - 1614-9602 VL - 60 IS - 1-2 SP - 114 EP - 121 PB - Vereinigte Fachverl. CY - Mainz ER - TY - CHAP A1 - Altherr, Lena A1 - Ederer, Thorsten A1 - Lorenz, Ulf A1 - Pelz, Peter F. A1 - Pöttgen, Philipp ED - Lübbecke, Marco E. ED - Koster, Arie ED - Letmathe, Peter ED - Madlener, Reihard ED - Preis, Britta ED - Walther, Grit T1 - Designing a feedback control system via mixed-integer programming T2 - Operations Research Proceedings 2014: Selected Papers of the Annual International Conference of the German Operations Research N2 - Pure analytical or experimental methods can only find a control strategy for technical systems with a fixed setup. In former contributions we presented an approach that simultaneously finds the optimal topology and the optimal open-loop control of a system via Mixed Integer Linear Programming (MILP). In order to extend this approach by a closed-loop control we present a Mixed Integer Program for a time discretized tank level control. This model is the basis for an extension by combinatorial decisions and thus for the variation of the network topology. Furthermore, one is able to appraise feasible solutions using the global optimality gap. KW - Optimal Topology KW - Controller Parameter KW - Level Control System KW - Technical Operation Research KW - Optimal Closed Loop Y1 - 2016 SN - 978-3-319-28695-2 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-28697-6_18 SP - 121 EP - 127 PB - Springer CY - Cham ER - TY - BOOK A1 - Altherr, Lena T1 - Algorithmic System Design under Consideration of Dynamic Processes N2 - Nach Stand von Wissenschaft und Technik werden Komponenten hinsichtlich ihrer Eigenschaften, wie Lebensdauer oder Energieeffizienz, optimiert. Allerdings können selbst hervorragende Komponenten zu ineffizienten oder instabilen Systemen führen, wenn ihr Zusammenspiel nur unzureichend berücksichtigt wird. Eine Systembetrachtung schafft ein größeres Optimierungspotential - dem erhöhten Potential steht jedoch auch ein erhöhter Komplexitätsgrad gegenüber. Die vorliegende Arbeit ist im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 805 entstanden, dessen Ziel die Beherrschung von Unsicherheit in Systemen des Maschinenbaus ist. Die Arbeit zeigt anhand eines realen Systems aus dem Bereich der Hydraulik, wie Unsicherheit in der Entwicklungsphase beherrscht werden kann. Hierbei ist neu, dass die durch den späteren Betrieb zu erwartende Systemdegradation eines jeden möglichen Systemvorschlags antizipiert werden kann. Dadurch können Betriebs- und Wartungskosten vorausgesagt und minimiert werden und durch eine optimale Betriebs- und Wartungsstrategie die Verfügbarkeit des Systems garantiert werden. Wesentliche Fragen bei der optimalen Auslegung des betrachteten hydrostatischen Getriebes sind dessen physikalische Modellierung, die Darstellung des Optimierungsproblems als gemischt-ganzzahliges lineares Programm, und dessen algorithmische Behandlung zur Lösungsfindung. Hierzu werden Heuristiken zum schnelleren Auffinden sinnvoller Systemtopologien vorgestellt und mittels mathematischer Dekomposition eine Bewertung des dynamischen Verschleiß- und Wartungsverlaufs möglicher Systemvorschläge vorgenommen. Die Arbeit stellt die Optimierung technischer Systeme an der Schnittstelle von Mathematik, Informatik und Ingenieurwesen sowohl gründlich als auch anschaulich und nachvollziehbar dar. KW - Mixed Integer Programming KW - Technical Operations Research KW - Optimization KW - System Design Y1 - 2016 SN - 978-3-8440-4848-3 PB - Shaker CY - Aachen ER - TY - CHAP A1 - Rausch, Lea A1 - Leise, Philipp A1 - Ederer, Thorsten A1 - Altherr, Lena A1 - Pelz, Peter F. ED - Papadrakakis, M. ED - Ppadopoulos, V. ED - Stefanou, G. ED - Plevris, V. T1 - A comparison of MILP and MINLP solver performance on the example of a drinking water supply system design problem T2 - ECCOMAS Congress 2016 VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering N2 - Finding a good system topology with more than a handful of components is a highly non-trivial task. The system needs to be able to fulfil all expected load cases, but at the same time the components should interact in an energy-efficient way. An example for a system design problem is the layout of the drinking water supply of a residential building. It may be reasonable to choose a design of spatially distributed pumps which are connected by pipes in at least two dimensions. This leads to a large variety of possible system topologies. To solve such problems in a reasonable time frame, the nonlinear technical characteristics must be modelled as simple as possible, while still achieving a sufficiently good representation of reality. The aim of this paper is to compare the speed and reliability of a selection of leading mathematical programming solvers on a set of varying model formulations. This gives us empirical evidence on what combinations of model formulations and solver packages are the means of choice with the current state of the art. KW - Technical Operations Research KW - Mixed-Integer Nonlinear Optimisation KW - Solver Per- formance KW - Drinking Water Supply KW - System Design Problem Y1 - 2016 SN - 978-618-82844-0-1 N1 - ECCOMAS Congress 2016 VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, 5–10 June 2016.Crete Island, Greece SP - 8509 EP - 8527 ER - TY - CHAP A1 - Rajan, Sreelakshmy A1 - Holtschoppen, B. A1 - Dalguer, L. A. A1 - Klinkel, S. A1 - Butenweg, Christoph ED - Sas, P. T1 - Seismic fragility analysis of a non-conventional reinforced concrete structure considering different uncertainties T2 - Proceedings of ISMA2016, International Conference on Noise and Vibration Engineering/USD2016, International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics, / ISMA 2016, USD 2016 Y1 - 2016 SP - 4213 EP - 4225 PB - KU Leuven CY - Leuven ER - TY - CHAP A1 - Kubalski, T. A1 - Marinković, Marko A1 - Butenweg, Christoph ED - Modena, Claudio T1 - Numerical investigation of masonry infilled R.C. frames T2 - Brick and Block Masonry. Proceedings of the 16th International Brick and Block Masonry Conference, Padova, Italy, 26-30 June 2016 Y1 - 2016 SN - 9781315374963 SP - 1219 EP - 1226 PB - CRC Press CY - Leiden ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Marinkovic, Marko A1 - Kubalski, Thomas A1 - Klinkel, Sven T1 - Masonry infilled reinforced concrete frames under horizontal loading T1 - Stahlbetonrahmen mit Ausfachungen aus Mauerwerk unter horizontalen Belastungen JF - Mauerwerk N2 - The behaviour of infilled reinforced concrete frames under horizontal load has been widely investigated, both experimentally and numerically. Since experimental tests represent large investments, numerical simulations offer an efficient approach for a more comprehensive analysis. When RC frames with masonry infill walls are subjected to horizontal loading, their behaviour is highly non-linear after a certain limit, which makes their analysis quite difficult. The non-linear behaviour results from the complex inelastic material properties of the concrete, infill wall and conditions at the wall-frame interface. In order to investigate this non-linear behaviour in detail, a finite element model using a micro modelling approach is developed, which is able to predict the complex non-linear behaviour resulting from the different materials and their interaction. Concrete and bricks are represented by a non-linear material model, while each reinforcement bar is represented as an individual part installed in the concrete part and behaving elasto-plastically. Each brick is modelled individually and connected taking into account the non-linearity of a brick mortar interface. The same approach is followed using two finite element software packages and the results are compared with the experimental results. The numerical models show a good agreement with the experiments in predicting the overall behaviour, but also very good matching for strength capacity and drift. The results emphasize the quality and the valuable contribution of the numerical models for use in parametric studies, which are needed for the derivation of design recommendations for infilled frame structures. Y1 - 2016 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/dama.201600703 SN - 1437-1022 VL - 20 IS - 4 SP - 305 EP - 312 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Rosin, Julia A1 - Butenweg, Christoph A1 - Klinkel, Sven T1 - Stabilitätsnachweis für seismisch beanspruchte Tankbauwerke nach dem LBA/MNA-Konzept JF - Bauingenieur N2 - Eine seismische Anregung verursacht in einem Flüssigkeitstank einen kombinierten Spannungszustand, was zu einem Stabilitätsversagen der häufig sehr dünnwandigen Konstruktionen führen kann. Für die Durchführung von Stabilitätsnachweisen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Üblicherweise werden aus Gründen der Einfachheit spannungsbasierte Verfahren angewendet. Diese sind für Einheitslastfälle experimentell abgesichert, wobei eine Übertragung auf kombinierte Spannungszustände wie im Erdbebenfall nur begrenzt möglich ist. Alternativ kann ein globales, numerisches Konzept, das LBA/MNA-Verfahren, angewendet werden. Das Verfahren kombiniert eine materiell nichtlineare Berechnung (MNA) mit einer linearen Beulanalyse (LBA) und erfasst die Interaktion verschiedener gleichzeitig auftretender Beanspruchungen implizit im Nachweis. Dieser Beitrag demonstriert die Anwendung der Verfahren am Beispiel verschiedener Tankgeometrien mit Höhe/Radius-Verhältnissen zwischen 1 ≤ H/R ≤ 2 und Radius/Tankwand-Verhältnissen zwischen 500 ≤ R/t ≤ 1000 und diskutiert zusätzlich die Defizite der spannungsbasierten Nachweisverfahren. Y1 - 2016 U6 - http://dx.doi.org/10.37544/0005-6650-2016-12-74 SN - 0005-6650 VL - 91 IS - 12 SP - 518 EP - 526 PB - VDI Fachmedien CY - Düsseldorf ER -