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 - Limit and shakedown analysis for plastic design N2 - Limit and shakedown theorems are exact theories of classical plasticity for the direct computation of safety factors or of the load carrying capacity under constant and varying loads. Simple versions of limit and shakedown analysis are the basis of all design codes for pressure vessels and pipings. Using Finite Element Methods more realistic modeling can be used for a more rational design. The methods can be extended to yield optimum plastic design. In this paper we present a first implementation in FE of limit and shakedown analyses for perfectly plastic material. Limit and shakedown analyses are done of a pipe–junction and a interaction diagram is calculated. The results are in good correspondence with the analytic solution we give in the appendix. KW - Einspielen KW - Traglast KW - Finite-Elemente-Methode KW - Traglastanalyse KW - Einspielanalyse KW - FEM KW - limit analysis KW - shakedown analysis Y1 - 1997 ER - TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Heitzer, Michael A1 - Hicken, E. F. T1 - LISA - ein europäisches Projekt zur FEM-basierten Traglast- und Einspielanalyse T1 - LISA - a European project for FEM-based limit and shakedown analysis N2 - Traglast- und Einspielanalysen sind vereinfachte doch exakte Verfahren der Plastizität, die neben ausreichender Verformbarkeit keine einschränkenden Voraussetzungen beinhalten. Die Vereinfachungen betreffen die Beschaffung der Daten und Modelle für Details der Lastgeschichte und des Stoffverhaltens. Anders als die klassische Behandlung nichtlinearer Probleme der Strukturmechanik führt die Methode auf Optimierungsprobleme. Diese sind bei realistischen FEM-Modellen sehr groß. Das hat die industrielle Anwendung der Traglast- und Einspielanalysen stark verzögert. Diese Situation wird durch das Brite-EuRam Projekt LISA grundlegend geändert. In LISA entsteht auf der Basis des industriellen FEM-Programms PERMAS ein Verfahren zur direkten Berechnung der Tragfähigkeit duktiler Strukturen. Damit kann der Betriebsbereich von Komponenten und Bauwerken auf den plastischen Bereich erweitert werden, ohne den Aufwand gegenüber elastischen Analysen wesentlich zu erhöhen. Die beachtlichen Rechenzeitgewinne erlauben Parameterstudien und die Berechnung von Interaktionsdiagrammen, die einen schnellen Überblick über mögliche Betriebsbereiche vermitteln. Es zeigt sich, daß abhängig von der Komponente und ihren Belastungen teilweise entscheidende Sicherheitsgewinne zur Erweiterung der Betriebsbereiche erzielt werden können. Das Vorgehen erfordert vom Anwender oft ein gewisses Umdenken. Es werden keine Spannungen berechnet, um damit Sicherheit und Lebensdauer zu interpretieren. Statt dessen berechnet man direkt die gesuchte Sicherheit. Der Post-Prozessor wird nur noch zur Modell- und Rechenkontrolle benötigt. Das Vorgehen ist ähnlich der Stabilitätsanalyse (Knicken, Beulen). Durch namhafte industrielle Projektpartner werden Validierung und die Anwendbarkeit auf eine breite Palette technischer Probleme garantiert. Die ebenfalls in LISA entwickelten Zuverlässigkeitsanalysen sind nichlinear erst auf der Basis direkter Verfahren effektiv möglich. Ohne Traglast- und Einspielanalyse ist plastische Strukturoptimierung auch heute kaum durchführbar. Auf die vorgesehenen Erweiterungen der Werkstoffmodellierung für nichtlineare Verfestigung und für Schädigung konnte hier nicht eingegangen werden. Es herrscht ein deutlicher Mangel an Experimenten zum Nachweis der Grenzen zwischen elastischem Einspielen und dem Versagen durch LCF oder durch Ratchetting. KW - Einspielen KW - Traglast KW - Finite-Elemente-Methode KW - LISA KW - limit analysis KW - shakedown analysis Y1 - 1999 ER - TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Heitzer, Michael A1 - Reinders, H. A1 - Schubert, F. T1 - Einspielen und Ratchetting bei Zug- und Torsionsbelastung: Analyse und Experimente T1 - Shakedown and ratchetting under tension-torsion loadings: analysis and experiments N2 - Traglast- und Einspielanalysen sind vereinfachte doch exakte Verfahren der klassischen Plastizitätstheorie, die neben ausreichender Verformbarkeit keine einschränkenden Voraussetzungen beinhalten. Die Vereinfachungen betreffen die Beschaffung der Daten und Modelle für Details der Lastgeschichte und des Stoffverhaltens. Eine FEM-basierte Traglast- und Einspielanalyse für ideal plastisches Material wurde auf ein kinematisch verfestigendes Materialgesetz erweitert und in das Finite Element Programm PERMAS implementiert. In einem einfachen Zug-Torsionsexperiment wurde eine Hohlprobe mit konstanter Torsion und zyklischer Zugbelastung beansprucht, um die neue Implementierung zu verifizieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Einspielanalyse gut mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmt. Bei Verfestigung lassen sich wesentlich größere Sicherheiten nachweisen. Dieses Potential bedarf weiterer experimenteller Absicherung. Parallel dazu ist die Eisnpieltheorie auf fortschrittliche Verfestigungsansätze zu erweitern. KW - Zug-Druck-Beanspruchung KW - Einspielen KW - Ratcheting KW - Torsion KW - Zug-Druck-Belastung KW - Torsionsbelastung KW - shakedown KW - ratchetting KW - tension–torsion loading Y1 - 2001 ER - TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Szelinski, E. A1 - Heitzer, Michael T1 - Kollapsanalyse von längsfehlerbehafteten Rohren und Behältern T1 - Collapse analysis of longitudinally flawed pipes and vessels N2 - Es werden verbesserte Kollapsanalysen von dickwandigen, mit axialen Oberflächenfehlern behafteten Rohren und Behältern vorgeschlagen. KW - Druckbehälter KW - Stahl KW - Druckbelastung KW - Druckbeanspruchung KW - Rohr KW - Rohrbruch KW - Fehlerstellen KW - pipes KW - vessels KW - load limit KW - burst tests KW - burst pressure KW - flaw Y1 - 2001 ER - TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Tran, Ngoc Trinh T1 - Strain based brittle failure criteria for rocks T2 - Proceedings of (NACOME2022) The 11th National Conference on Mechanics, Vol. 1. Solid Mechanics, Rock Mechanics, Artificial Intelligence, Teaching and Training N2 - When confining pressure is low or absent, extensional fractures are typical, with fractures occurring on unloaded planes in rock. These “paradox” fractures can be explained by a phenomenological extension strain failure criterion. In the past, a simple empirical criterion for fracture initiation in brittle rock has been developed. But this criterion makes unrealistic strength predictions in biaxial compression and tension. A new extension strain criterion overcomes this limitation by adding a weighted principal shear component. The weight is chosen, such that the enriched extension strain criterion represents the same failure surface as the Mohr–Coulomb (MC) criterion. Thus, the MC criterion has been derived as an extension strain criterion predicting failure modes, which are unexpected in the understanding of the failure of cohesive-frictional materials. In progressive damage of rock, the most likely fracture direction is orthogonal to the maximum extension strain. The enriched extension strain criterion is proposed as a threshold surface for crack initiation CI and crack damage CD and as a failure surface at peak P. Examples show that the enriched extension strain criterion predicts much lower volumes of damaged rock mass compared to the simple extension strain criterion. KW - Extension fracture KW - Extension strain criterion KW - Mohr–Coulomb criterion KW - Evolution of damage Y1 - 2023 SN - 978-604-357-084-7 N1 - 11th National Conference on Mechanics (NACOME 2022), December 2-3, 2022, VNU University of Engineering and Technology, Hanoi, Vietnam SP - 500 EP - 509 PB - Nha xuat ban Khoa hoc tu nhien va Cong nghe (Verlag Naturwissenschaft und Technik) CY - Hanoi ER - TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Tran, Thanh Ngoc A1 - Pham, Phu Tinh T1 - Limit and shakedown reliability analysis by nonlinear programming N2 - 7th International Conference on Reliability of Materials and Structures (RELMAS 2008). June 17 - 20, 2008 ; Saint Petersburg, Russia. pp 354-358. Reprint with corrections in red Introduction Analysis of advanced structures working under extreme heavy loading such as nuclear power plants and piping system should take into account the randomness of loading, geometrical and material parameters. The existing reliability are restricted mostly to the elastic working regime, e.g. allowable local stresses. Development of the limit and shakedown reliability-based analysis and design methods, exploiting potential of the shakedown working regime, is highly needed. In this paper the application of a new algorithm of probabilistic limit and shakedown analysis for shell structures is presented, in which the loading and strength of the material as well as the thickness of the shell are considered as random variables. The reliability analysis problems may be efficiently solved by using a system combining the available FE codes, a deterministic limit and shakedown analysis, and the First and Second Order Reliability Methods (FORM/SORM). Non-linear sensitivity analyses are obtained directly from the solution of the deterministic problem without extra computational costs. KW - Finite-Elemente-Methode KW - Limit analysis KW - Shakedown analysis Y1 - 2008 ER - TY - CHAP A1 - Stadler, Andreas M. A1 - Embs, Jan P. A1 - Zerlin, Kay A1 - Digel, Ilya A1 - Artmann, Gerhard A1 - Zaccai, Joe A1 - Büldt, Georg T1 - Temperature transitions of hemoglobin and cytosolic water diffusion in human red blood cells : [poster] N2 - Background Hemoglobin interactions in red blood cells Hemoglobin dynamics in human red blood cells Diffusion of H2O in red blood cells KW - Erythrozyt KW - Hämoglobin KW - cytosolic water diffusion KW - hemoglobin dynamics Y1 - 2007 ER - TY - CHAP A1 - Streun, M. A1 - Al-Kaddoum, R. A1 - Parl, C. A1 - Pietrzyk, U. A1 - Ziemons, Karl A1 - Waasen, S. van T1 - Simulation studies of optical photons in monolithic block scintillators T2 - 2011 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (NSS/MIC) N2 - The interest in PET detectors with monolithic block scintillators is growing. In order to obtain high spatial resolutions dedicated positioning algorithms are required. But even an ideal algorithm can only deliver information which is provided by the detector. In this simulation study we investigated the light distribution on one surface of cuboid LSO scintillators of different size. Scintillators with a large aspect ratio (small footprint and large height) showed significant position information only for a minimum interaction depth of the gamma particle. The results allow a quantitative estimate for a useful aspect ratio. Y1 - 2012 SN - 978-1-4673-0120-6 (electronic ISBN) SN - 978-1-4673-0118-3 (print ISBN) U6 - https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2011.6154621 SP - 1380 EP - 1382 PB - IEEE CY - New York ER - TY - CHAP A1 - Suryoputri, Nathania A1 - Ghaderi, Aydin A1 - Linder, Peter A1 - Kotliar, Konstantin A1 - Göttler, Jens A1 - Sorg, Christian A1 - Grimmer, Timo ED - Erni, Daniel ED - Fischerauer, Alice ED - Himmel, Jörg ED - Seeger, Thomas ED - Thelen, Klaus T1 - Does hemodynamic response function change in Alzheimer disease? T2 - 2nd YRA MedTech Symposium 2017 : June 8th - 9th / 2017 / Hochschule Ruhr-West Y1 - 2017 SN - 978-3-9814801-9-1 U6 - https://doi.org/10.17185/duepublico/43984 N1 - A young researchers track of the 7th IEEE Workshop & SENSORICA 2017 SP - 92 PB - Universität Duisburg-Essen CY - Duisburg ER - TY - CHAP A1 - Takenaga, Shoko A1 - Werner, Frederik A1 - Sawada, Kazuaki A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Comparison of label-free ACh image sensors based on CCD and LAPS Y1 - 2012 SN - 978-3-9813484-2-2 U6 - https://doi.org/10.5162/IMCS2012/4.2.6 SP - 356 EP - 359 ER - TY - CHAP A1 - Terstegge, Andreas A1 - Weber, S. A1 - Herzog, H. A1 - Müller-Gärtner, H. W. A1 - Halling, H. T1 - Design and implementation aspects of a 3D reconstruction algorithm for the Jülich TierPET system T2 - 1997 International Meeting on Fully ThreeDimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine : 3D97 Y1 - 1997 SP - 170 EP - 173 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Ngoc Trinh A1 - Matthies, Hermann G. A1 - Stavroulakis, Georgios Eleftherios A1 - Staat, Manfred T1 - Direct plastic structural design by chance constrained programming T2 - 6th European Conference on Computational Mechanics (ECCM 6), 7th European Conference on Computational Fluid Dynamics (ECFD 7), 11-15 June 2018, Glasgow, UK N2 - We propose a stochastic programming method to analyse limit and shakedown of structures under random strength with lognormal distribution. In this investigation a dual chance constrained programming algorithm is developed to calculate simultaneously both the upper and lower bounds of the plastic collapse limit or the shakedown limit. The edge-based smoothed finite element method (ES-FEM) using three-node linear triangular elements is used. Y1 - 2018 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Ngoc Trinh A1 - Staat, Manfred T1 - FEM shakedown analysis of Kirchhoff-Love plates under uncertainty of strength T2 - Proceedings of UNCECOMP 2021 N2 - A new formulation to calculate the shakedown limit load of Kirchhoff plates under stochastic conditions of strength is developed. Direct structural reliability design by chance con-strained programming is based on the prescribed failure probabilities, which is an effective approach of stochastic programming if it can be formulated as an equivalent deterministic optimization problem. We restrict uncertainty to strength, the loading is still deterministic. A new formulation is derived in case of random strength with lognormal distribution. Upper bound and lower bound shakedown load factors are calculated simultaneously by a dual algorithm. Y1 - 2021 SN - 978-618-85072-6-5 U6 - https://doi.org/10.7712/120221.8041.19047 N1 - UNCECOMP 2021, 4th International Conference on Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering, streamed from Athens, Greece, 28–30 June 2021. SP - 323 EP - 338 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Ngoc Trinh A1 - Staat, Manfred A1 - Stavroulakis, G. E. ED - Onate, E. T1 - A multicriteria method for truss optimization T2 - 11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI) ; 5th European Conference on Computational Mechanics (ECCM V) ; 6th European Conference on Computational Fluid Dynamics (ECFD VI) ; July 20-25, 2014, Barcelona Y1 - 2014 SP - 1 EP - 12 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Ngoc Trinh A1 - Tran, Thanh Ngoc A1 - Matthies, H. G. A1 - Stavroulakis, G. E. A1 - Staat, Manfred ED - Papadrakakis, M. T1 - Shakedown analysis of plate bending analysis under stochastic uncertainty by chance constrained programming T2 - ECCOMAS Congress 2016, VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering. Crete Island, Greece, 5–10 June 2016 Y1 - 2016 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Ngoc Trinh A1 - Tran, Thanh Ngoc A1 - Matthies, Hermann G. A1 - Stavroulakis, Georgios Eleftherios A1 - Staat, Manfred T1 - FEM Shakedown of uncertain structures by chance constrained programming T2 - PAMM Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/pamm.201610346 SN - 1617-7061 N1 - Special Issue: Joint 87th Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM) and Deutsche Mathematiker-Vereinigung VL - 16 IS - 1 SP - 715 EP - 716 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Ngoc Trinh A1 - Trinh, Tu Luc A1 - Dao, Ngoc Tien A1 - Giap, Van Tan A1 - Truong, Manh Khuyen A1 - Dinh, Thuy Ha A1 - Staat, Manfred T1 - Limit and shakedown analysis of structures under random strength T2 - Proceedings of (NACOME2022) The 11th National Conference on Mechanics, Vol. 1. Solid Mechanics, Rock Mechanics, Artificial Intelligence, Teaching and Training N2 - Direct methods comprising limit and shakedown analysis is a branch of computational mechanics. It plays a significant role in mechanical and civil engineering design. The concept of direct method aims to determinate the ultimate load bearing capacity of structures beyond the elastic range. For practical problems, the direct methods lead to nonlinear convex optimization problems with a large number of variables and onstraints. If strength and loading are random quantities, the problem of shakedown analysis is considered as stochastic programming. This paper presents a method so called chance constrained programming, an effective method of stochastic programming, to solve shakedown analysis problem under random condition of strength. In this our investigation, the loading is deterministic, the strength is distributed as normal or lognormal variables. KW - Reliability of structures KW - Stochastic programming KW - Chance constrained programming KW - Shakedown analysis KW - Limit analysis Y1 - 2022 SN - 978-604-357-084-7 N1 - 11th National Conference on Mechanics (NACOME 2022), December 2-3, 2022, VNU University of Engineering and Technology, Hanoi, Vietnam SP - 510 EP - 518 PB - Nha xuat ban Khoa hoc tu nhien va Cong nghe (Verlag Naturwissenschaft und Technik) CY - Hanoi ER - TY - CHAP A1 - Tran, Thanh Ngoc A1 - Novacek, V. A1 - Tolba, R. A1 - Klinge, U. A1 - Turquier, F. A1 - Staat, Manfred T1 - Experimental and Computational approach to study colorectal anastomosis. ISB2011, Proceedings of the XXIII Congress of the International Society of Biomechanics, Brussels, Belgium, July 3-7, 2011 N2 - Summary: This paper presents a methodology to study and understand the mechanics of stapled anastomotic behaviors by combining empirical experimentation and finite element analysis. Performance of stapled anastomosis is studied in terms of leakage and numerical results which are compared to in vitro experiments performed on fresh porcine tissue. Results suggest that leaks occur between the tissue and staple legs penetrating through the tissue. KW - Anastomose KW - Finite-Elemente-Methode KW - Biomechanik KW - Anastomosis KW - Finite element method KW - Biomechanics Y1 - 2011 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Thanh Ngoc A1 - Pham, Phu Tinh A1 - Staat, Manfred T1 - Reliability analysis of shells based on direct plasticity methods N2 - Abstracts der CD-Rom Proceedings of the 8th World Congress on Computational Mechanics (WCCM8) and 5th Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2008) 30.06. - 04.07.2008 Venedig, Italien. 2 Seiten Zusammenfassung der Autoren mit graph. Darst. und Literaturverzeichnis N2 - Abstracts of the Proceedings of the 8th World Congress on Computational Mechanics (WCCM8) and 5th Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2008) June 30th - July, 4th 2008, Venice, Italy. 2 pages with abstracts of the authors, Ill. and references. KW - Finite-Elemente-Methode KW - Limit analysis KW - Shakedown analysis KW - First-order reliability method KW - second-order reliability method KW - Sensitivity Y1 - 2008 ER -