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Proceedings of the International Conference on Material Theory and Nonlinear Dynamics. MatDyn. Hanoi, Vietnam, Sept. 24-26, 2007, 8 p. In this paper, a method is introduced to determine the limit load of general shells using the finite element method. The method is based on an upper bound limit and shakedown analysis with elastic-perfectly plastic material model. A non-linear constrained optimisation problem is solved by using Newton’s method in conjunction with a penalty method and the Lagrangean dual method. Numerical investigation of a pipe bend subjected to bending moments proves the effectiveness of the algorithm.
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.
Biomass from various types of organic waste was tested for possible use in hydrogen production. The composition consisted of lignified samples, green waste, and kitchen scraps such as fruit and vegetable peels and leftover food. For this purpose, the enzymatic pretreatment of organic waste with a combination of five different hydrolytic enzymes (cellulase, amylase, glucoamylase, pectinase and xylase) was investigated to determine its ability to produce hydrogen (H2) with the hydrolyzate produced here. In course, the anaerobic rod-shaped bacterium T. neapolitana was used for H2 production. First, the enzymes were investigated using different substrates in preliminary experiments. Subsequently, hydrolyses were carried out using different types of organic waste. In the hydrolysis carried out here for 48 h, an increase in glucose concentration of 481% was measured for waste loads containing starch, corresponding to a glucose concentration at the end of hydrolysis of 7.5 g·L−1. In the subsequent set fermentation in serum bottles, a H2 yield of 1.26 mmol H2 was obtained in the overhead space when Terrific Broth Medium with glucose and yeast extract (TBGY medium) was used. When hydrolyzed organic waste was used, even a H2 yield of 1.37 mmol could be achieved in the overhead space. In addition, a dedicated reactor system for the anaerobic fermentation of T. neapolitana to produce H2 was developed. The bioreactor developed here can ferment anaerobically with a very low loss of produced gas. Here, after 24 h, a hydrogen concentration of 83% could be measured in the overhead space.
In traditional microbial biobutanol production, the solvent must be recovered during fermentation process for a sufficient space-time yield. Thermal separation is not feasible due to the boiling point of n-butanol. As an integrated and selective solid-liquid separation alternative, solvent impregnated resins (SIRs) were applied. Two polymeric resins were evaluated and an extractant screening was conducted. Vacuum application with vapor collection in fixed-bed column as bioreactor bypass was successfully implemented as butanol desorption step. In course of further increasing process economics, fermentation with renewable lignocellulosic substrates was conducted using Clostridium acetobutylicum. Utilization of SIR was shown to be a potential strategy for solvent removal from fermentation broth, while application of a bypass column allows for product removal and recovery at once.
Inhaltsverzeichnis
1. Die Haftung des GmbH-Geschäftsführers in der Insolvenz - Grundsätze
und Modifikationen infolge der Covid-19 Pandemie
– Franziska Tings 3-61
2. Disquotale Gewinnausschüttung in der Organschaft – Die Neuregelung des
§ 14 Abs. 2 KStG und die Auslegung durch die Finanzverwaltung
– Julian Lehner 62-149
3. Auswirkungen des Mauracher Entwurfs auf die Gesellschaft bürgerlichen
Rechts – Neuerfindung oder bloße Korrektur des
Personengesellschaftsrechts?
– Elena Hoß 150-209
4. Befristung von Arbeitsverhältnissen - Rechtliche Rahmenbedingungen und
arbeitsmarktpolitische Chancen und Risiken
– Franziska Gotzens 210-270
5. Die Rolle der psychischen Gesundheit am Arbeitsplatz Entwicklung
exemplarischer Handlungsempfehlungen für den ganzheitlichen Umgang
mit psychischen Belastungen im Homeoffice
– Marie-Sophie Creutz 271-346
6. Tokenisierung von illiquiden Vermögenswerten – Wie Blockchain die
Immobilienwirtschaft verändern kann
– Nils Christ 347-404
Was verbindet der Mond, die Jahreszeiten und das Weibliche dieser Erde? Das sich immerfort drehende Rad der Zyklen. In vergangenen Zeiten nutzten Frauen den Menstruationszyklus und die Weisheit der Natur als Quelle der Kraft – für kreative, emotionale, geistige und körperliche Führung durch das Leben. Dieses alte Wissen ist noch heute durch Geschichten und Mythen unserer Welt erfahrbar. Das Arbeitsbuch „Die Göttin in dir“ begleitet Leser:innen auf diesen Spuren durch die Welten der Zyklen und Rhythmen aus der Kulturhistorie, Biologie und dem indigenen Wissen. Die Ebene der Selbstreflexion in diesem Buch bietet dabei eine aktive Methode, die Nutzer:innen dazu befähigt, in die Umsetzung zu gehen und den Prozess der zyklischen Reise der Natur zu begleiten. Das Konzept des Buches zielt darauf ab, eine Verbindung zwischen der Selbsterfahrung im Kontext weiblicher Archetypen, dem Menstruationszyklus, natürlichen Rhythmen und ethnologischen Techniken herzustellen. Die Absicht ist es, die individuelle Erfahrung jeder Frau zu stärken, das Selbstvertrauen zu fördern und den Mut zur Vielfalt zu aktivieren. Es geht darum, unsere angeborene, instinktive Natur in uns wieder zu erwecken. Die Stimme der Göttin flüstert uns zu und ruft ihre Töchter. Denn die Melodie, die in dir erklingt, möchte gehört werden.
Obstacle avoidance is critical for unmanned aerial vehicles (UAVs) operating autonomously. Obstacle avoidance algorithms either rely on global environment data or local sensor data. Local path planners react to unforeseen objects and plan purely on local sensor information. Similarly, animals need to find feasible paths based on local information about their surroundings. Therefore, their behavior is a valuable source of inspiration for path planning. Bumblebees tend to fly vertically over far-away obstacles and horizontally around close ones, implying two zones for different flight strategies depending on the distance to obstacles. This work enhances the local path planner 3DVFH* with this bio-inspired strategy. The algorithm alters the goal-driven function of the 3DVFH* to climb-preferring if obstacles are far away. Prior experiments with bumblebees led to two definitions of flight zone limits depending on the distance to obstacles, leading to two algorithm variants. Both variants reduce the probability of not reaching the goal of a 3DVFH* implementation in Matlab/Simulink. The best variant, 3DVFH*b-b, reduces this probability from 70.7 to 18.6% in city-like worlds using a strong vertical evasion strategy. Energy consumption is higher, and flight paths are longer compared to the algorithm version with pronounced horizontal evasion tendency. A parameter study analyzes the effect of different weighting factors in the cost function. The best parameter combination shows a failure probability of 6.9% in city-like worlds and reduces energy consumption by 28%. Our findings demonstrate the potential of bio-inspired approaches for improving the performance of local path planning algorithms for UAV.
Unmanned Aerial Vehicles (UAV) constantly gain in versatility. However, more reliable path planning algorithms are required until full autonomous UAV operation is possible. This work investigates the algorithm 3DVFH* and analyses its dependency on its cost function weights in 2400 environments. The analysis shows that the 3DVFH* can find a suitable path in every environment. However, a particular type of environment requires a specific choice of cost function weights. For minimal failure, probability interdependencies between the weights of the cost function have to be considered. This dependency reduces the number of control parameters and simplifies the usage of the 3DVFH*. Weights for costs associated with vertical evasion (pitch cost) and vicinity to obstacles (obstacle cost) have the highest influence on the failure probability of the local path planner. Environments with mainly very tall buildings (like large American city centres) require a preference for horizontal avoidance manoeuvres (achieved with high pitch cost weights). In contrast, environments with medium-to-low buildings (like European city centres) benefit from vertical avoidance manoeuvres (achieved with low pitch cost weights). The cost of the vicinity to obstacles also plays an essential role and must be chosen adequately for the environment. Choosing these two weights ideal is sufficient to reduce the failure probability below 10%.
Mehr als 400.000 Menschen in Deutschland sind von Parkinson betroffen, dennoch bleibt diese neurodegenerative Krankheit oft im Schatten anderer Erkrankungen. Diese Bachelorarbeit beleuchtet die Unsichtbarkeit von Parkinson im öffentlichen Raum und setzt sich für eine breitere Aufklärung ein. Durch ein neues Corporate Design der Deutschen Parkinson Gesellschaft sowie begleitende Maßnahmen wird angestrebt, Informationen über die Krankheit zu verbreiten und Einblicke in die Lebensumstände der Betroffenen zu gewähren. Dies trägt nicht nur zu einer frühzeitigen Diagnosestellung bei, sondern ermöglicht auch eine verbesserte Unterstützung für Patient:innen und ihre Angehörigen. Ein Aufruf, gemeinsam mit den Betroffenen Vorurteile zu überwinden und Parkinson sichtbar zu machen. Mit dem Ziel Parkinson irgendwann heilem zu können.
In der heutigen hektischen und schnelllebigen Zeit ist es auch für Kinder wichtig einen eigenen Rückzugsort zu haben, an dem sie ungestört spielen, toben und träumen können. Der Entwurf ist eine Spielmöglichkeit für Kinder, die an der Decke des Kinderzimmers hängt. Dem Kind wird die Möglichkeit geboten, sich zu verstecken, zu spielen, ein eigenes, geheimes Reich für sich ganz alleine und für Spielkameraden zu haben.
Enma ist eine Energiemanagement-Anwendung, die verschiedene Nutzer:innengruppen zusammenführt und damit den Prozess vereinfacht. Die aktuelle Energiekrise betrifft insbesondere Unternehmen, die in der Energieerzeugung tätig sind. Die Digitalisierung wird für Unternehmen in der Zukunft immer wichtiger und sie werden sich ihr nicht entziehen können. Daher benötigen insbesondere Unternehmen, die keinen dedizierten Energiemanager:innen beschäftigen, gezielte Unterstützung von Anwendungen. Auch Vertriebspartner:innen und Hersteller:innen von Produkten wie PV-Anlagen und Stromspeichern, die von solch einer Anwendung profitieren können, wollen ihren Kunden:innen Sicherheit und Unterstützung bieten. Dafür ist eine Anwendung erforderlich, die dies vereint. Das Ziel war es, das Backend von OpenEMS (Energiemanagementsystems) zu nutzen und zusätzlich einen menschenzentrierten und umweltfreundlichen Ansatz zu bieten. Um die Anwendung realistischer zu gestalten, wurde sie in Kooperation mit dem Unternehmen Voltfang entwickelt.
Sen(se)sation : VR Produktvision mit multisensorischem Einfluss
auf die menschliche Wahrnehmung
(2022)
Das Sen(se)sation VR-Produktkonzept ermöglicht Nutzer*Innen die nahezu vollkommen realistische Darstellung virtuell generierter Welten. Das Konzept ist in genauer Betrachtung des aktuellen Technikstands und der Analyse von Zukunftstrends konzipiert worden und stellt eine Produktvision dar, die in spätestens 5 Jahren problemlos umsetzbar sein wird. Um nicht den Eindruck einer unfundierten Zukunftsvision zu erzeugen, wurde sich bei der Konstruktion der integrierten Features auf aktuell erhältliche Vergleichsprodukte bezogen. Das Sen(se)sation VR System zeigt neue Möglichkeiten die Gestaltungs- und Technikbereich derzeitiger VR Brillen und Controller. Durch die Fokussierung des Produkts auf die Manipulation und Stimulation der fünf Hauptsinne des Menschen wird ein so hoher Grad der Immersion erzeugt, dass die Wahrnehmung von Realität und Virtualität beinah verschwimmen könnte.
Der Personalmangel in der Pflege ist vor allem durch die Pandemie in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt. Diese Situation wird sich in den nächsten Jahren aufgrund der steigenden Pflegequote in Folge des demografischen Wandels weiter zuspitzen. Das Dokumentieren der durchgeführten Tätigkeiten nimmt dabei viel Zeit in Anspruch, die nicht den Bewohner:innen zugutekommt. Das Dokumentationssystem „Applause“ soll Pflege- und Betreuungskräfte in ihrer Arbeit unterstützen und durch die einfache Nutzerführung den Schulungsaufwand reduzieren. Durch die Integration von modernen medizinischen Sensoren kann innerhalb des Systems der aktuelle Gesundheitsstatus der Bewohner:innen eingesehen werden. Zusätzlich wird die interne sowie externe Kommunikation innerhalb des Dokumentationssystems abgebildet. Bei Letzterer wird mittels einer datenschutzkonformen Software die auf Fax basierende Kommunikation abgelöst.
IEC Technical Committee 81 is currently creating the new IEC 62305 series of standards on Lightning Protection. Working Group 9 is responsible for Part 2 of this series, which deals with the assessment and management of risk its CDV (Committee Draft for Voting) stage and has been circulated to National Committees for comment. The paper details the development of the Simplified IEC Risk Assessment Calculator software tool as described in Informative Annex J of IEC62305-2 Ed.1/CDV 2. This tool is intended as a simplified implementation of the more rigorous treatment of risk management found in the written document. It is designed to be relatively intuitive for users who wish to obtain an initial assessment of risk sensitivity, but should not be considered a substitute to a full understanding of the methods provided in the standard when dealing with more complicated structures or those where greater risks to personal or system operation are involved.
Dr.-Ing. Oliver Stoschek [u.a.] DHI Wasser und Umwelt GmbH, Syke. 14 S. (S. 45-58). Beitrag zum 2. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <2, 2009, Aachen> Ökologische Modelle zur Berechnung der Temperaturveränderung und den Einfluss von Kühlwasser auf die Wassertemperatur der Elbe. Die vorgelegte Arbeit wurde beauftragt und unterstützt von der ARGE Elbe im Zuge der Neuauflage des Wärmelastplans Elbe.
Mechatronics consist of the integration of mechanical
engineering, electronic integration and computer science/
engineering. These broad fields are essential for robotic
systems, yet it makes it difficult for the researchers to specialize
and be experts in all these fields. Collaboration between
researchers allow for the integration of experience and specialization,
to allow optimized systems. Collaboration between the
European countries and South Africa is critical, as each country
has different resources available, which the other countries
might not have. Applications with the need for approval of
any restrictions, can also be obtained easier in some countries
compared to others, thus preventing the delays of research.
Some problems that have been experienced are discussed, with
the Robotics Center of South Africa as a possible solution.
Rabbit Hole : welchen Einfluss digitale Plattformen auf rechte Radikalisierungsprozesse haben
(2023)
Obwohl 2019 als das Jahr rechtsterroristischer Anschläge weltweit gilt und die rechte Szene in den letzten Jahren auch in der gesellschaftlichen Mitte deutlich an Zuwachs gewinnen konnte, ist das Thema rund um rechtsextreme Online-Radikalisierung noch verhältnismäßig wenig erforscht. Laut Expert*innen ist dabei jeder Mensch potenziell für eine Radikalisierung anfällig, wenn es die Umstände begünstigen. Dass unsere Leben on- und offline immer weiter miteinander verschmelzen, erhöht die Gefahr für eine mögliche Radikalisierung zusätzlich. »Rabbit Hole« wurde als monothematisch erscheinende Bookazine-Reihe konzipiert, welche pro Ausgabe ein Thema rund um die Gefahren, Herausforderungen und Phänomene, die das Internet und digitale Plattformen mit sich bringen, beleuchtet. Sie soll zur Aufklärung von insbesondere jungen Erwachsenen beitragen. Die erste Ausgabe wurde beispielhaft ausgearbeitet.
„Smartes“ Laden an öffentlich zugänglichen Ladesäulen – Teil 2: USER-Verhalten und -Erwartungen
(2021)
Sustainability is playing an increasingly important role. Not least due to the definition of the sustainable development goals (SDGs) in the framework of the agenda 2030 by the United Nations (UN) in 2015 (United Nations, n.d.), it has become clear that the cooperation of different actors is needed to achieve the defined 17 goals. Industry, as a global actor, has a special role to play in this. In the course of sustainable production processes and chains, the industry is confronted with the responsibility of reflecting on the consequences of its own trade on an ecological, economic, and also social level and deriving measures that, according to the definition of sustainability (Hauff, 1987), will also enable future generations to satisfy their needs. While the ecological pillar of sustainability is already being addressed by different industrial initiatives (Deloitte, 2021), it is questionable to what extent the economic and, above all, the social pillars of sustainability also play a decisive role. Accordingly, it is questionable to what extent sustainability in its triad of social, ecological, and economic aspects is taken into account holistically at all, and thus to what extent the industry contributes to achieving the 17 goals defined by the UN.
This paper presents a qualitative study that explores these questions. Interviewing 31 representatives from the manufacturing industry in Germany, results indicate a Paradox of Sustainable Production expressed by a theoretical reflection of the need for focusing on people in production processes on the one hand and a lack of addressing the social pillar of sustainability in concepts on the other hand. However, while it is a troublesome finding given the striking need for sustainable development (The-Sustainable-Development-Goals-Report-2022; Kropp 2019; von Hauff 2021; Roy and Singh 2017), the paradox directly lays out a path of resolving it. This is because, given its nature, we can see that we could resolve it via the implementation of strong educational efforts trying to help the respective people of the manufacturing industry to understand the holistic and interdependent character of sustainable development (The-Sustainable-Development-Goals-Report-2022).
Social Media - Segen oder Fluch? : Eine Aufklärungskampagne zu Auswirkungen von Social Media Nutzung
(2023)
Das Projekt „Social Media – Segen oder Fluch“ beschäftigt sich mit negativen Auswirkungen, die die Nutzung Sozialer Medien haben kann. Soziale Medien werden heutzutage ständig und von fast jedem genutzt, vor allem von Jugendlichen und jungen Erwachsenen. Vielen ist aber nicht bewusst, dass sich die Nutzung negativ auf sie und ihre Gesundheit auswirken kann. Eine Kampagne soll daran etwas ändern. Soziale Medien bzw. der Content, der die Nutzer:innen negativ beeinflusst, ist wie ein Monster, vor dem sich die Nutzer:innen in acht nehmen müssen. Angesprochen werden hauptsächlich 12-29-jährige, die Soziale Medien nutzen. Die Kampagne soll durch verschiedene Maßnahmen wie Plakatwerbung und Posts auf Social Media Kanälen, den negativen Auswirkungen von Social Media Nutzung entgegenwirken. Sie soll über die Auswirkungen aufklären und zu einem bewussteren Umgang mit Sozialen Netzwerken anregen.
Träume hoch, klein Dani!
(2024)
"Träume hoch, klein Dani!” ist ein Pappkinderbuch mit Schieb- und Drehfunktionen für Kinder ab 3 Jahren. Diese Bachelorarbeit beinhaltet das Schreiben einer Kindergeschichte, das Gestalten der Illustrationen, das Konzeptionieren der interaktiven Funktionen und das Binden und Bauen des Buches. Gut gestaltete Kinderbücher spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Kindern. Kinderbücher fördern die Sprachentwicklung, unterstützen kritisches Denken, lehren wichtige Werte und Moral, begünstigen das Lernen der Grundlagen des Lesens und Schreibens und regen die Kreativität an. Pappbücher mit zusätzlichen interaktiven Funktionen trainieren die Hand- und Augenkoordination und damit die motorischen Fähigkeiten des Kindes. Ziel war es, ein Pappkinderbuch für junge Kinder zu gestalten, das Jung und Alt begeistert und Spaß bereitet.
Die ökologische Umgestaltung der Dhünn in Leverkusen – Ein Beispiel für die praktische Planung
(2009)
Dipl.-Ing. (FH) Dieter Stein M.Sc (Environmental Engineering) - Landschaftsarchitekt AKNW, Grevenbroich. 14 Seiten ( S. 78-91). Beitrag zum 2. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <2, 2009, Aachen>. Zusammenfassung [des Autors] Unter Berücksichtigung vorhandener örtlicher Gegebenheiten und technischer Einrichtungen (wie z.B. Verkehrstrassen, Versorgungsleitungen, Einlaufbauwerke etc.) hat die Dhünn innerhalb der Deiche mehr Bewegungsfreiheit erhalten. Der Hochwasserschutz bleibt dabei weiterhin gewährleistet. Die Gehölzstrukturen im Uferbereich wurden weitgehend erhalten. Dort, wo die Bauarbeiten eine Entfernung von Gehölzen erforderlich machten, wurden die Flächen bewusst einer eigenständigen Entwicklung überlassen. In diesen Bereichen werden sich im Laufe der Zeit von selbst neue Pflanzen und Gehölze ansiedeln. Mit der naturnahen Umgestaltung der Dhünn als "Starthilfe" kann die Natur die weitere Entwicklung übernehmen: Tier- und Pflanzenarten können sich das ehemals kanalartig ausgebaute Gewässer "zurückerobern", Fische und Kleintiere finden Nahrung und Ruheplätze. Für die Menschen entsteht ein wertvoller Erholungsraum mitten in der Stadt. Trotz zahlreicher Akteure und erheblicher Restriktionen konnte das Projekt in relativ kurzer Zeit realisiert werden. Dem Wupperverband (Untere Lichtenplatzer Str. 100; 42289 Wuppertal) und hier vor allem den Projektleitern Herrn Arnim Lützenberger und Herrn Andreas Oberborbeck sei an dieser Stelle besonders für eine hervorragende Zusammenarbeit gedankt.
In der Arbeit »An den Rand gedrängt–Die Marginalisierung unserer Städte« wird anhand des Flächenverbrauchs des ruhenden Verkehrs erörtert, inwieweit der private Pkw die Entwicklung unserer Städte bestimmt. Die Zusammenstellung verschiedener Texte, Raumbeobachtungen und fotografischer Zeitdokumente soll die Problematik und Aktualität des Themas verstärken. Schritt für Schritt sollen die Leser:innen einen neuen Blick auf die eigene Stadt gewinnen und für das Problem der akuten Flächenknappheit sensibilisiert werden. Das Werk versteht sich als Aufruf, unseren Straßenraum zu entkarbonisieren, ihn neu zu entdecken und die möglichen Chancen im Wandel zu erkennen. Dabei geht es zunächst nicht um die Aufzählung von Klimaschäden, die Abschaffung von Parkplätzen oder gar des Autos, sondern um die Auswirkungen, die Parkplätze auf unser Leben haben und vor allem um ihr Potenzial für die Zukunft.
Abstract des Beitrags zum 1. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <1, 2007, Aachen> 1 S. : Bereits seit Jahrzehnten werden verschiedenste Injektions-Verfahren, welche teilweise aus den Vereinigten Staaten lizenziert wurden, in Deutschland angewendet, um Abwasserkanäle zu ertüchtigen. Die Resultate sind teilweise sehr umstritten, nicht zuletzt aufgrund unzureichender Materialeigenschaften in den Anfangsjahren der Anwendung. Viele Methoden sind darüber völlig aus dem Gebrauch gekommen und haben manchmal das ganze Verfahrensprinzip in Verruf gebracht. Mittlerweile wurden sowohl Verfahren als auch Materialien weiterentwickelt und sind nun in der Lage auch den aktuellen strengen und praxisnahen Testverfahren mittels Säuleninjektionsversuchen zur Beurteilung Umweltverträglichkeit zu genügen. Es wird ein kurzer Überblick über die derzeit am Markt befindlichen/üblichen Regelwerke, Verfahren und Materialien gegeben und die Grenzen und Möglichkeiten im Rahmen der Kanalsanierung aufgezeigt.
Sieht man sich die umfangreichen Betätigungsfelder für einen Projektsteuerer in den Publikationen der einschlägigen Verbände und der Anbieter etwas genauer an, so wird man feststellen, das nach der eigentlichen Projektvorbereitungsphase mit Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Sicherstellung der Finanzierung erhebliche Überschneidungen zu den in der HOAI ausgewiesenen Tätigkeiten der weiteren Planungsbeteiligten, insbesondere des Gebäudeplaners, also des Architekten bestehen. Geht man nun davon aus, dass der Bauherr diese Leistungen nicht doppelt bezahlen will, wäre die logische Konsequenz aus der vollumfänglichen Beauftragung eines Projektsteuerers die Verminderung des Auftragsumfangs an den Architekten, verbunden mit einer Honorarminderung für den Architekten. Damit bricht dem Architekten bei eingehender Betrachtung am Ende mehr als die Hälfte seiner Tätigkeit und damit seiner Grundlage zur Honorarerzielung weg. Der Bauherr muss in erster Linie seine Wünsche definieren und sein Budget bestimmen. Er beauftragt die Planungsbeteiligten und nimmt deren Leistungen entgegen. Sein Problem dabei ist, dass er diese Leistung nicht beurteilen kann, weder in Bezug auf deren Vollständigkeit, noch in Bezug auf deren Inhalt. Hier steht der Projektsteuerer im eigentlichen Sinne. Er muss wissen, was die Planungsbeteiligten für ihr Geld zu leisten haben und wie er diese Leistungen durchsetzen kann. Letztendlich sorgt er dann aber auch dafür, das die Architektenleistungen, also Planung und Ausschreibungsunterlagen vom Bauherrn verstanden werden. Warum aber kann der Architekt selbst seine Leistungen und damit den Nachweis der Leistungserfüllung nicht selbst dem Bauherrn verständlich und damit glaubhaft machen? Es liegt also letztlich in der Hand der Architekten, ob ihr Betätigungsfeld weiter durch in die Planung und Gestaltung eingreifende, zusätzliche Projektsteuerer und Generalunternehmer eingeengt oder sogar weggenommen werden kann. Die Frage, wer das Baugeschehen steuert und lenkt bleibt solange ungeklärt, wie die Architekten dieses Tätigkeitsfeld des Architekten im Baubetrieb weiterhin nur unzulänglich ausfüllen können und wollen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Structural design analyses are conducted with the aim of verifying the exclusion of ratcheting. To this end it is important to make a clear distinction between the shakedown range and the ratcheting range. In cyclic plasticity more sophisticated hardening models have been suggested in order to model the strain evolution observed in ratcheting experiments. The hardening models used in shakedown analysis are comparatively simple. It is shown that shakedown analysis can make quite stable predictions of admissible load ranges despite the simplicity of the underlying hardening models. A linear and a nonlinear kinematic hardening model of two-surface plasticity are compared in material shakedown analysis. Both give identical or similar shakedown ranges. Structural shakedown analyses show that the loading may have a more pronounced effect than the hardening model.
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. Die Autoren möchten der Europäischen Kommission an dieser Stelle für die Förderung ausdrücklich danken. 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 änhlich der Stabilitätsanalyse (Knicken, Beulen). Durch namhafte industrielle Projektpartner werden Validierung und die Anwendbarkeit auf eine breite Palette technischer Probleme garantiert. Die ebenfalls in LISA geplante Zuverlässigkeitsanalyse ist erst auf der Basis direkter Verfahren effektiv möglich. Ohne Traglast- und Einspielanalyse ist plastische Strukturoptimierung auch heute kaum durchführbar.
Smoothed Finite Element Methods for Nonlinear Solid Mechanics Problems: 2D and 3D Case Studies
(2016)
The Smoothed Finite Element Method (SFEM) is presented as an edge-based and a facebased techniques for 2D and 3D boundary value problems, respectively. SFEMs avoid shortcomings of the standard Finite Element Method (FEM) with lower order elements such as overly stiff behavior, poor stress solution, and locking effects. Based on the idea of averaging spatially the standard strain field of the FEM over so-called smoothing domains SFEM calculates the stiffness matrix for the same number of degrees of freedom (DOFs) as those of the FEM. However, the SFEMs significantly improve accuracy and convergence even for distorted meshes and/or nearly incompressible materials.
Numerical results of the SFEMs for a cardiac tissue membrane (thin plate inflation) and an artery (tension of 3D tube) show clearly their advantageous properties in improving accuracy particularly for the distorted meshes and avoiding shear locking effects.
Shock waves, explosions, impacts or cavitation bubble collapses may generate stress waves in solids causing cracks or unexpected dammage due to focussing, physical nonlinearity or interaction with existing cracks. There is a growing interest in wave propagation, which poses many novel problems to experimentalists and theorists.
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.
Limit loads can be calculated with the finite element method (FEM) for any component, defect geometry, and loading. FEM suggests that published long crack limit formulae for axial defects under-estimate the burst pressure for internal surface defects in thick pipes while limit loads are not conservative for deep cracks and for pressure loaded crack-faces. Very deep cracks have a residual strength, which is modelled by a global collapse load. These observations are combined to derive new analytical local and global collapse loads. The global collapse loads are close to FEM limit analyses for all crack dimensions.
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.
This paper presents the direct route to Design by Analysis (DBA) of the new European pressure vessel standard in the language of limit and shakedown analysis (LISA). This approach leads to an optimization problem. Its solution with Finite Element Analysis is demonstrated for some examples from the DBA-Manual. One observation from the examples is, that the optimisation approach gives reliable and close lower bound solutions leading to simple and optimised design decision.
Structural design analyses are conducted with the aim of verifying the exclusion of ratchetting. To this end it is important to make a clear distinction between the shakedown range and the ratchetting range. The performed experiment comprised a hollow tension specimen which was subjected to alternating axial forces, superimposed with constant moments. First, a series of uniaxial tests has been carried out in order to calibrate a bounded kinematic hardening rule. The load parameters have been selected on the basis of previous shakedown analyses with the PERMAS code using a kinematic hardening material model. It is shown that this shakedown analysis gives reasonable agreement between the experimental and the numerical results. A linear and a nonlinear kinematic hardening model of two-surface plasticity are compared in material shakedown analysis.
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.