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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.
Miniaturisierte Referenzelektroden in Siliziumtechnologie für elektrochemische Sensoranwendungen
(2004)
Improved collapse loads of thick-walled, crack containing pipes and vessels are suggested. Very deep cracks have a residual strength which is better modelled by a global limit load. In all burst tests, the ductility of pressure vessel steels was sufficiently high whereby the burst pressure could be predicted by limit analysis with no need to apply fracture mechanics. The relative prognosis error increases however, for long and deep defects due to uncertainties of geometry and strength data.
Within the Crystal Clear Collaboration a modular system for a small animal PET scanner (ClearPET™) has been developed. The modularity allows the assembly of scanners of different sizes and characteristics in order to fit the specific needs of the individual member institutions. Now a first demonstrator is being completed in Julich. The system performs depth of interaction detection by using a phoswich arrangement combining LSO and LuYAP scintillators which are coupled to multi-channel photomultipliers (PMTs). A free-running ADC digitizes the signal from the PMT and the complete scintillation pulses are sampled by an FPGA and sent with 20 MB/S to a PC for preprocessing. The pulse provides information about the gamma energy and the scintillator material which identifies the interaction layer. Furthermore, the exact pulse starting time is obtained from the sampled data. This is important as no hardware coincidence detection is implemented. All single events are recorded and coincidences are identified by software. An advantage of that is that the coincidence window and the dimensions of the field of view can be adjusted easily. The ClearPET™ demonstrator is equipped with 10240 crystals on 80 PMTs. This paper presents an overview of the data acquisition system.
This work is an attempt to answer the question: How to use convex programming in shakedown analysis of structures made of materials with temperature-dependent properties. Based on recently established shakedown theorems and formulations, a dual relationship between upper and lower bounds of the shakedown limit load is found, an algorithmfor shakedown analysis is proposed. While the original problem is neither convex nor concave, the algorithm presented here has the advantage of employing convex programming tools.
A 2nd generation high performance small animal PET scanner, called ClearPET™, has been designed and a first prototype is built by working groups of the Crystal Clear Collaboration (CCC). In order to achieve high sensitivity and maintain good uniform spatial resolution over the field of view in high resolution PET systems, it is necessary to extract the depth of interaction (DOI) information and correct for spatial degradation. The design of the first ClearPET™ Demonstrator based on the use of the multi-anode photomultiplier tube (Hamamatsu R7600-M64) and a LSO/LuYAP phoswich matrix. The two crystal layers of 8*8 crystals (2*2*10 mm3) are stacked on each other and mounted without light guide as one to one on the PMT. A unit of four PMTs arranged in-line represents one of 20 sectors of the ring design. The opening diameter of the crystal ring is 137 mm, the axial detector length is 110 mm. The PMT pulses are digitized by free-running ADCs and digital data processing determines the gamma energy, the phoswich layer and even the pulse arrival time. Single gamma interactions are recorded and coincidences are found by software. The gantry allows rotation of the detector modules around the field of view. The measurements have been done using the first LSO/LuYAP detector cassettes.
The ClearPET™ project is proposed by working groups of the Crystal Clear Collaboration (CCC) to develop a 2nd generation high performance small animal positron emission tomograph (PET). High sensitivity and high spatial resolution is foreseen for the ClearPET™ camera by using a phoswich arrangement combining mixed lutetium yttrium aluminum perovskite (LuYAP:Ce) and lutetium oxyorthosilicate (LSO) scintillating crystals. Design optimizations for the first photomultiplier tube (PMT) based ClearPET camera are done with a Monte-Carlo simulation package implemented on GEANT3 (CERN, Geneva, Switzerland). A dual-head prototype has been built to test the frontend electronics and was used to validate the implementation of the GEANT3 simulation tool. Multiple simulations were performed following the experimental protocols to measure the intrinsic resolution and the sensitivity profile in axial and radial direction. Including a mean energy resolution of about 27.0% the simulated intrinsic resolution is about (1.41±0.11)mm compared to the measured of (1.48±0.06)mm. The simulated sensitivity profiles show a mean square deviation of 12.6% in axial direction and 3.6% in radial direction. Satisfactorily these results are representative for all designs and confirm the scanner geometry.