TY - RPRT A1 - Nagl, Manfred A1 - Kraft, Bodo T1 - Graphbasierte Werkzeuge zur Unterstützung des konzeptuellen Gebäude-Entwurfs : Bericht über den 2. Förderzeitraum des Schwerpunktprogramms : DFG-Schwerpunktprogramm 1103 : Vernetzt-kooperative Planungsprozesse im Konstruktiven Ingenieurbau. - Auch unter dem Titel: Neue Software-Werkzeuge zur Unterstützung des konzeptuellen Gebäudeentwurfs N2 - Der konstruktive Entwurf wird in derzeitigen CAD-Systemen gut unterstützt, nicht aber der konzeptuelle Gebäude-Entwurf. Dieser abstrahiert von konstruktiven Elementen wie Linie, Wand oder Decke, um auf die Konzepte, d.h. die eigentlichen Funktionen, heraus zu arbeiten. Diese abstraktere, funktionale Sichtweise auf ein Gebäude ist während der frühen Entwurfsphase essentiell, um Struktur und Organisation des gesamten Gebäudes zu erfassen. Bereits in dieser Phase muss Fachwissen (z. B. rechtliche, ökonomische und technische Bestimmungen) berücksichtigt werden. Im Rahmen des vorliegenden Projekts werden Software-Werkzeuge integriert in industrielle CAD-Systeme entwickelt, die den konzeptuellen Gebäude-Entwurf ermöglichen und diesen gegen Fachwissen prüfen. Das Projekt ist in zwei Teile gegliedert. Im Top-Down-Ansatz werden Datenstrukturen und Methoden zur Strukturierung, Repräsentation und Evaluation von gebäudespezifischem Fachwissen erarbeitet. Dieser Teil baut auf den graphbasierten Werkzeugen PROGRES und UPGRADE des Lehrstuhls auf. Der Bottom-Up-Ansatz ist industriell orientiert und hat zum Ziel, das kommerzielle CAD-System ArchiCAD zu erweitern. Hierbei soll der frühe, konzeptuelle Gebäude-Entwurf in einem CAD-System ermöglicht werden. Der Entwurf kann darüber hinaus gegen das definierte Fachwissen geprüft werden. Im Rahmen des graphbasierten Top-Down-Ansatzes wurde zunächst eine neue Spezifikationsmethode für die Sprache PROGRES entwickelt. Das PROGRES-System erlaubt die Spezifikation von Werkzeugen in deklarativer Form. Üblicherweise wird domänenspezifisches Fachwissen in der PROGRES-Spezifikation codiert, das daraus generierte visuelle Werkzeug stellt dann die entsprechende Funktionalität zur Verfügung. Mit dieser Methode sind am Lehrstuhl für Informatik III Werkzeuge für verschie-dene Anwendungsdomänen entstanden. In unserem Fall versetzen wir einen Domänen-Experten, z. B. einen erfahrenen Architekten, in die Lage, Fachwissen zur Laufzeit einzugeben, dieses zu evaluieren, abzuändern oder zu ergänzen. Im Rahmen der bisherigen Arbeit wurde dazu eine parametrisierte PROGRES-Spezifikation und zwei darauf aufbauende Werkzeuge entwickelt, welche die dynamische Eingabe von gebäude-technisch relevantem Fachwissen erlauben und einen graphbasierten, konzeptuellen Gebäude-Entwurf ermöglichen. In diesem konzeptuellen Gebäude-Entwurf wird von Raumgrößen und Positionen abstrahiert, um die funktionale Struktur eines Gebäudes zu beschreiben. Das Fachwissen kann von einem Architekten visuell definiert werden. Es können semantische Einheiten, im einfachsten Fall Räume, nach verschiedenen Kriterien kategorisiert und klassifiziert werden. Mit Hilfe von Attributen und Relationen können die semantischen Einheiten präziser beschrieben und in Beziehung zueinander gesetzt werden. Die in PROGRES spezifizierten Konsistenz-Analysen erlauben die Prüfung eines graphbasierten konzeptuellen Gebäude-Entwurfs gegen das dynamisch eingefügte Fachwissen. Im zweiten Teil des Forschungsprojekts, dem Bottom-Up-Ansatz, wird das CAD-System ArchiCAD erweitert, um den integrierten konzeptuellen Gebäude-Entwurf zu ermöglichen. Der Architekt erhält dazu neue Entwurfselemente, die Raumobjekte, welche die relevanten semantischen Einheiten während der frühen Entwurfsphase repräsentieren. Mit Hilfe der Raumobjekte kann der Architekt in ArchiCAD den Grundriss und das Raumprogramm eines Gebäudes entwerfen, ohne von konstruktiven Details in seiner Kreativität eingeschränkt zu werden. Die Arbeitsweise mit Raumobjekten entspricht dem informellen konzeptuellen Entwurf auf einer Papierskizze und ist daher für den Architekten intuitiv und einfach zu verwenden. Durch die Integration in ArchiCAD ergibt sich eine weitere Unterstützung: Das im Top-Down-Ansatz spezifizierte Fach-wissen wird verwendet, um den konzeptuellen Gebäude-Entwurf des Architekten auf Regelverletzungen zu überprüfen. Entwurfsfehler werden angezeigt. Zum Abschluss des konzeptuellen Gebäude-Entwurfs mit Raumobjekten wird durch ein weiteres neu entwickeltes Werkzeug eine initiale Wandstruktur automatisch erzeugt, die als Grundlage für die folgenden konstruktiven Entwurfsphasen dient. Alle beschriebenen Erwei-terungen sind in ArchiCAD integriert, sie sind für den Architekten daher leicht zu erlernen und einfach zu bedienen. KW - CAD KW - CAD KW - Bauingenieurwesen KW - CAD KW - civil engineering Y1 - 2004 ER - TY - CHAP A1 - Kraft, Bodo A1 - Retkowitz, Daniel T1 - Graph Transformations for Dynamic Knowledge Processing N2 - In: Proceedings of the 39th Annual Hawaii International Conference on System Sciences, 2006. HICSS '06 http://dx.doi.org/10.1109/HICSS.2006.200 The conceptual design phase at the beginning of the building construction process is not adequately supported by any CAD-tool. Conceptual design support needs regarding two aspects: first, the architect must be able to develop conceptual sketches that provide abstraction from constructive details. Second, conceptually relevant knowledge should be available to check these conceptual sketches. The paper deals with knowledge to formalize for conceptual design. To enable domain experts formalizing knowledge, a graph-based specification is presented that allows the development of a domain ontology and design rules specific for one class of buildings at runtime. The provided tool support illustrates the introduced concepts and demonstrates the consistency analysis between knowledge and conceptual design. KW - CAD KW - CAD KW - Bauingenieurwesen KW - CAD KW - civil engineering Y1 - 2006 ER - TY - CHAP A1 - Kraft, Bodo A1 - Meyer, Oliver A1 - Nagl, Manfred T1 - Graph technology support for conceptual design in civil engineering N2 - In: Advances in intelligent computing in engineering : proceedings of the 9.International EG-ICE Workshop ; Darmstadt, (01 - 03 August) 2002 / Martina Schnellenbach-Held ... (eds.) . - Düsseldorf: VDI-Verl., 2002 .- Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 4, Bauingenieurwesen ; 180 ; S. 1-35 The paper describes a novel way to support conceptual design in civil engineering. The designer uses semantical tools guaranteeing certain internal structures of the design result but also the fulfillment of various constraints. Two different approaches and corresponding tools are discussed: (a) Visually specified tools with automatic code generation to determine a design structure as well as fixing various constraints a design has to obey. These tools are also valuable for design knowledge specialist. (b) Extensions of existing CAD tools to provide semantical knowledge to be used by an architect. It is sketched how these different tools can be combined in the future. The main part of the paper discusses the concepts and realization of two prototypes following the two above approaches. The paper especially discusses that specific graphs and the specification of their structure are useful for both tool realization projects. KW - CAD KW - CAD ; KW - CAD KW - civil engineering Y1 - 2002 SN - 3-18-318004-9 ER - TY - JOUR A1 - Richter, Charlotte A1 - Braunstein, Björn A1 - Stäudle, Benjamin A1 - Attias, Julia A1 - Süss, Alexander A1 - Weber, Tobias A1 - Mileva, Katya N. A1 - Rittweger, Jörn A1 - Green, David A. A1 - Albracht, Kirsten T1 - Gastrocnemius medialis contractile behavior during running differs between simulated Lunar and Martian gravities JF - Scientific reports N2 - The international partnership of space agencies has agreed to proceed forward to the Moon sustainably. Activities on the Lunar surface (0.16 g) will allow crewmembers to advance the exploration skills needed when expanding human presence to Mars (0.38 g). Whilst data from actual hypogravity activities are limited to the Apollo missions, simulation studies have indicated that ground reaction forces, mechanical work, muscle activation, and joint angles decrease with declining gravity level. However, these alterations in locomotion biomechanics do not necessarily scale to the gravity level, the reduction in gastrocnemius medialis activation even appears to level off around 0.2 g, while muscle activation pattern remains similar. Thus, it is difficult to predict whether gastrocnemius medialis contractile behavior during running on Moon will basically be the same as on Mars. Therefore, this study investigated lower limb joint kinematics and gastrocnemius medialis behavior during running at 1 g, simulated Martian gravity, and simulated Lunar gravity on the vertical treadmill facility. The results indicate that hypogravity-induced alterations in joint kinematics and contractile behavior still persist between simulated running on the Moon and Mars. This contrasts with the concept of a ceiling effect and should be carefully considered when evaluating exercise prescriptions and the transferability of locomotion practiced in Lunar gravity to Martian gravity. KW - Bone quality and biomechanics KW - Environmental impact KW - Skeletal muscle KW - Tendons KW - Ultrasound Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1038/s41598-021-00527-9 SN - 2045-2322 N1 - Corresponding author: Charlotte Richter VL - 11 IS - Article number: 22555 PB - Springer Nature CY - London ER - TY - CHAP A1 - Wagner, Thorsten A1 - Kohl, Claus-Dieter A1 - Fröba, Michael A1 - Tiemann, Michael T1 - Gas sensing properties of ordered mesoporous SnO2 N2 - We report on the synthesis and CO gas-sensing properties of mesoporous tin(IV) oxides (SnO2). For the synthesis cetyltrimethylammonium bromide (CTABr) was used as a structure-directing agent; the resulting SnO2 powders were applied as films to commercially available sensor substrates by drop coating. Nitrogen physisorption shows specific surface areas up to 160 m2·g-1 and mean pore diameters of about 4 nm, as verified by TEM. The film conductance was measured in dependence on the CO concentration in humid synthetic air at a constant temperature of 300 °C. The sensors show a high sensitivity at low CO concentrations and turn out to be largely insensitive towards changes in the relative humidity. We compare the materials with commercially available SnO2-based sensors. KW - Biosensor KW - Tin oxide KW - sensing properties KW - CO KW - humidity Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:a96-opus-1422 ER - TY - CHAP A1 - Staat, Manfred A1 - Ballmann, J. T1 - Fundamental aspects of numerical methods for the propagation of multi-dimensional nonlinear waves in solids T2 - Nonlinear hyperbolic equations : theory, computations methods, and applications ; proceedings of the 2nd International Conference on Nonlinear Hyperbolic Problems, Aachen N2 - The nonlinear scalar constitutive equations of gases lead to a change in sound speed from point to point as would be found in linear inhomogeneous (and time dependent) media. The nonlinear tensor constitutive equations of solids introduce the additional local effect of solution dependent anisotropy. The speed of a wave passing through a point changes with propagation direction and its rays are inclined to the front. It is an open question whether the widely used operator splitting techniques achieve a dimensional splitting with physically reasonable results for these multi-dimensional problems. May be this is the main reason why the theoretical and numerical investigations of multi-dimensional wave propagation in nonlinear solids are so far behind gas dynamics. We hope to promote the subject a little by a discussion of some fundamental aspects of the solution of the equations of nonlinear elastodynamics. We use methods of characteristics because they only integrate mathematically exact equations which have a direct physical interpretation. KW - Nichtlineare Welle KW - Nichtlineare Gleichung KW - Festkörper KW - Elastodynamik KW - Multi-dimensional wave propagation KW - nonlinear solids KW - nonlinear tensor constitutive equation Y1 - 1989 SP - 574 EP - 588 ER - TY - CHAP A1 - Poghossian, Arshak A1 - Schumacher, Kerstin A1 - Kloock, Joachim P. A1 - Rosenkranz, Christian A1 - Schultze, Joachim W. A1 - Müller-Veggian, Mattea A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Functional testing and characterisation of ISFETs on wafer level by means of a micro-droplet cell N2 - A wafer-level functionality testing and characterisation system for ISFETs (ionsensitive field-effect transistor) is realised by means of integration of a specifically designed capillary electrochemical micro-droplet cell into a commercial wafer prober-station. The developed system allows the identification and selection of “good” ISFETs at the earliest stage and to avoid expensive bonding, encapsulation and packaging processes for nonfunctioning ISFETs and thus, to decrease costs, which are wasted for bad dies. The developed system is also feasible for wafer-level characterisation of ISFETs in terms of sensitivity, hysteresis and response time. Additionally, the system might be also utilised for wafer-level testing of further electrochemical sensors. KW - Biosensor KW - Biosensorik KW - ISFET KW - Wafer KW - ISFET KW - wafer-level testing KW - capillary micro-droplet cell Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:a96-opus-1259 ER - TY - CHAP A1 - Tran, Thanh Ngoc A1 - Staat, Manfred A1 - Kreißig, R. T1 - Finite element shakedown and limit reliability analysis of thin shells N2 - A procedure for the evaluation of the failure probability of elastic-plastic thin shell structures is presented. The procedure involves a deterministic limit and shakedown analysis for each probabilistic iteration which is based on the kinematical approach and the use the exact Ilyushin yield surface. Based on a direct definition of the limit state function, the non-linear problems may be efficiently solved by using the First and Second Order Reliabiblity Methods (Form/SORM). This direct approach reduces considerably the necessary knowledge of uncertain technological input data, computing costs and the numerical error. In: Computational plasticity / ed. by Eugenio Onate. Dordrecht: Springer 2007. VII, 265 S. (Computational Methods in Applied Sciences ; 7) (COMPLAS IX. Part 1 . International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE)). ISBN 978-1-402-06576-7 S. 186-189 KW - Finite-Elemente-Methode KW - Limit analysis KW - shakedown analysis KW - Exact Ilyushin yield surface KW - Random variable KW - First Order Reliabiblity Method Y1 - 2007 ER - TY - CHAP A1 - Digel, Ilya A1 - Demirci, Taylan A1 - Trzewik, Jürgen A1 - Linder, Peter A1 - Temiz Artmann, Aysegül T1 - Fibroblast response to mechanical stress: role of the adhesion substrate : [abstract] N2 - Mechanical stimulation of the cells resulted in evident changes in the cell morphology, protein composition and gene expression. Microscopically, additional formation of stress fibers accompanied by cell re-arrangements in a monolayer was observed. Also, significant activation of p53 gene was revealed as compared to control. Interestingly, the use of CellTech membrane coating induced cell death after mechanical stress had been applied. Such an effect was not detected when fibronectin had been used as an adhesion substrate. KW - Fibroblast KW - Mechanische Beanspruchung KW - celldrum technology Y1 - 2004 ER - TY - CHAP A1 - Förster, Arnold A1 - Stock, Jürgen A1 - Montanari, Simone A1 - Lepsa, Mihail Ion A1 - Lüth, Hans T1 - Fabrication and characterisation of GaAs Gunn Diode Chips for applications at 77 GHz in automotive industry N2 - GaAs-based Gunn diodes with graded AlGaAs hot electron injector heterostructures have been developed under the special needs in automotive applications. The fabrication of the Gunn diode chips was based on total substrate removal and processing of integrated Au heat sinks. Especially, the thermal and RF behavior of the diodes have been analyzed by DC, impedance and S-parameter measurements. The electrical investigations have revealed the functionality of the hot electron injector. An optimized layer structure could fulfill the requirements in adaptive cruise control (ACC) systems at 77 GHz with typical output power between 50 and 90 mW. KW - Biosensor KW - Gunn diode KW - microwave generation KW - GaAs hot electron injector Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:a96-opus-1462 ER -