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FEM shakedown analysis of structures under random strength with chance constrained programming
(2022)
Direct methods, comprising limit and shakedown analysis, are a branch of computational mechanics. They play a significant role in mechanical and civil engineering design. The concept of direct methods aims to determine the ultimate load carrying capacity of structures beyond the elastic range. In practical problems, the direct methods lead to nonlinear convex optimization problems with a large number of variables and constraints. If strength and loading are random quantities, the shakedown analysis can be formulated as stochastic programming problem. In this paper, a method called chance constrained programming is presented, which is an effective method of stochastic programming to solve shakedown analysis problems under random conditions of strength. In this study, the loading is deterministic, and the strength is a normally or lognormally distributed variable.
Nanoparticles are recognized as highly attractive tunable materials for designing field-effect biosensors with enhanced performance. In this work, we present a theoretical model for electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAP) decorated with ligand-stabilized charged gold nanoparticles. The charged AuNPs are taken into account as additional, nanometer-sized local gates. The capacitance-voltage (C–V) curves and constant-capacitance (ConCap) signals of the AuNP-decorated EISCAPs have been simulated. The impact of the AuNP coverage on the shift of the C–V curves and the ConCap signals was also studied experimentally on Al–p-Si–SiO₂ EISCAPs decorated with positively charged aminooctanethiol-capped AuNPs. In addition, the surface of the EISCAPs, modified with AuNPs, was characterized by scanning electron microscopy for different immobilization times of the nanoparticles.
Flexible fuel operation of a Dry-Low-NOx Micromix Combustor with Variable Hydrogen Methane Mixture
(2022)
The role of hydrogen (H2) as a carbon-free energy carrier is discussed since decades for reducing greenhouse gas emissions. As bridge technology towards a hydrogen-based energy supply, fuel mixtures of natural gas or methane (CH4) and hydrogen are possible.
The paper presents the first test results of a low-emission Micromix combustor designed for flexible-fuel operation with variable H2/CH4 mixtures. The numerical and experimental approach for considering variable fuel mixtures instead of recently investigated pure hydrogen is described.
In the experimental studies, a first generation FuelFlex Micromix combustor geometry is tested at atmospheric pressure at gas turbine operating conditions corresponding to part- and full-load. The H2/CH4 fuel mixture composition is varied between 57 and 100 vol.% hydrogen content.
Despite the challenges flexible-fuel operation poses onto the design of a combustion system, the evaluated FuelFlex Micromix prototype shows a significant low NOx performance
Das Ziel des INTERREG-Projektes „SHAREuregio“ (FKZ: 34.EFRE-0300134)
ist es, grenzüberschreitende Mobilität in der Euregio Rhein-Maas-Nord zu
ermöglichen und zu fördern. Dazu soll ein elektromobiles Car- und Bikesharing-
System entwickelt und in der Stadt Mönchengladbach, im Kreis Viersen
sowie in den Gemeinden Roermond und Venlo (beide NL) zusammen mit den
Partnern Wirtschaftsförderung Mönchengladbach, Wirtschaftsförderung für den
Kreis Viersen, NEW AG, Goodmoovs (NL), Greenflux (NL) und der FH Aachen
implementiert werden. Zunächst richtet sich das Angebot, bestehend aus 40
Elektroautos und 40 Elektrofahrrädern, an Unternehmen und wird nach einer
Erprobungsphase, mit einer größeren Anzahl an Fahrzeugen, auch für Privatpersonen
verfügbar gemacht werden. Die Fahrzeuge stehen bei den jeweiligen
Anwendungspartnern in Deutschland und den Niederlanden.
Im Rahmen dieses Projektes hat die FH Aachen „FlexSHARE“ entwickelt
– ein methodisches Framework zur innovativen Gestaltung urbaner Sharing-
Angebote. Das Framework ermöglicht es, anhand von messbaren Kenngrößen,
bedarfsgerechte und auf die Region abgestimmte Sharing-Systeme zu entwickeln.
Useful market simulations are key to the evaluation of diferent market designs existing of multiple market mechanisms or rules. Yet a simulation framework which has a comparison of diferent market mechanisms in mind was not found. The need to create an objective view on different sets of market rules while investigating meaningful agent strategies concludes that such a simulation framework is needed to advance the research on this subject. An overview of diferent existing market simulation models is given which also shows the research gap and the missing capabilities of those systems. Finally, a methodology is outlined how a novel market simulation which can answer the research questions can be developed.
Frequency mixing magnetic detection (FMMD) has been explored for its applications in fields of magnetic biosensing, multiplex detection of magnetic nanoparticles (MNP) and the determination of core size distribution of MNP samples. Such applications rely on the application of a static offset magnetic field, which is generated traditionally with an electromagnet. Such a setup requires a current source, as well as passive or active cooling strategies, which directly sets a limitation based on the portability aspect that is desired for point of care (POC) monitoring applications. In this work, a measurement head is introduced that involves the utilization of two ring-shaped permanent magnets to generate a static offset magnetic field. A steel cylinder in the ring bores homogenizes the field. By variation of the distance between the ring magnets and of the thickness of the steel cylinder, the magnitude of the magnetic field at the sample position can be adjusted. Furthermore, the measurement setup is compared to the electromagnet offset module based on measured signals and temperature behavior.
A Gamified Information System (GIS) implements game concepts and elements, such as affordances and game design principles to motivate people. Based on the idea to develop a GIS to increase the motivation of software developers to perform software quality tasks, the research work at hand aims at investigating relevant requirements from that target group. Therefore, 14 interviews with software development experts are conducted and analyzed. According to the results, software developers prefer the affordances points, narrative storytelling in a multiplayer and a round-based setting. Furthermore, six design principles for the development of a GIS are derived.
Virtual Reality (VR) offers novel possibilities for remote training regardless of the availability of the actual equipment, the presence of specialists, and the training locations. Research shows that training environments that adapt to users' preferences and performance can promote more effective learning. However, the observed results can hardly be traced back to specific adaptive measures but the whole new training approach. This study analyzes the effects of a combined point and leveling VR-based gamification system on assembly training targeting specific training outcomes and users' motivations. The Gamified-VR-Group with 26 subjects received the gamified training, and the Non-Gamified-VR-Group with 27 subjects received the alternative without gamified elements. Both groups conducted their VR training at least three times before assembling the actual structure. The study found that a level system that gradually increases the difficulty and error probability in VR can significantly lower real-world error rates, self-corrections, and support usages. According to our study, a high error occurrence at the highest training level reduced the Gamified-VR-Group's feeling of competence compared to the Non-Gamified-VR-Group, but at the same time also led to lower error probabilities in real-life. It is concluded that a level system with a variable task difficulty should be combined with carefully balanced positive and negative feedback messages. This way, better learning results, and an improved self-evaluation can be achieved while not causing significant impacts on the participants' feeling of competence.
Geschichte des Designs
(2022)
Dieser Band bietet einen kompakten Überblick über die wichtigsten Stationen des Produktdesigns vom Beginn der Industrialisierung bis heute. Im Zentrum stehen ikonische Alltagsgegenstände vom Thonet-Stuhl bis zum iPhone. Anschaulich und kenntnisreich nehmen Melanie Kurz und Thilo Schwer dabei auch die gesellschaftspolitische Situation, in der die Objekte entstanden sind, in den Blick.
Herzinsuffizienz ist eine der häufigsten Herzerkrankungen in Deutschland. Sie ist fortschreitend und nicht heilbar. Der Krankheitsverlauf ist geprägt von plötzlichen, z.T. lebensbedrohlichen Verschlechterungen und Krankenhauseinweisungen, nach denen die Leistung des Herzen vermindert bleibt. Diese Dekompensationen lassen sich bisher im heimischen Umfeld nicht durch Messwerte vorhersehen.
Dieses Gerät bestimmt die Flüssigkeitsansammlungen in der Lunge, die ein mittelfristiges Symptom einer Dekompensation sind. Außerdem misst es über einen Hautsensor die im Schweiß enthaltene Menge eines Proteins, das bei Überdehnung des Herzmuskels vermehrt im Blutplasma zu finden ist.
So können Dekompensationen bis zu zwei Wochen vor einem akuten Ereignis detektiert und behandelt werden. Außerdem gibt es tagesformabhängige Tipps für die Alltagsgestaltung mit der Erkrankung.
GHEtool is a Python package that contains all the functionalities needed to deal with borefield design. It is developed for both researchers and practitioners. The core of this package is the automated sizing of borefield under different conditions. The sizing of a borefield is typically slow due to the high complexity of the mathematical background. Because this tool has a lot of precalculated data, GHEtool can size a borefield in the order of tenths of milliseconds. This sizing typically takes the order of minutes. Therefore, this tool is suited for being implemented in typical workflows where iterations are required.
GHEtool also comes with a graphical user interface (GUI). This GUI is prebuilt as an exe-file because this provides access to all the functionalities without coding. A setup to install the GUI at the user-defined place is also implemented and available at: https://www.mech.kuleuven.be/en/tme/research/thermal_systems/tools/ghetool.
Garderobe- ist ein Möbelstück, dessen Nutzungsbedingungen alleine von den Jahreszeiten und dem Wetter bestimmt werden. Mit dem Wechsel der Saison verändert sich auch unsere Garderobe. Garderobe ist auch erstes Erscheinungsbild eines Zuhauses, welches vieles über deren Bewohner verrät. Goodays ist eine erweiterungsfähige und nach dem Wetter/Zweck veränderbare Station. Es gibt Feuchtigkeit und Schmutz orientierte Flächen und lüftungsfähige Räume, um Gerüche zu vermeiden. Die Dimensionen sind flexibel, was nicht viel Platz und Lichtfang wegnimmt. Die Tiefe des Möbelstückes entspricht den notwendigen Kleidern und Schuhmaßen. Verschiede Bestandteile der Kollektion unterstützen bei der Forderung zur Ruhe und verringern den visuellen Lärm. Geschlossene Stauräume sorgen für mehr Ordnung und Neutralität. Die Station bietet Komfort in der Form von Sitzfläche und ausreichender Ablagefläche.
Die Graphic Novel „Traumspiel“ erzählt eine kindgerechte Fantasiegeschichte zum Thema Traum. Ansatz des Projektes war die Frage, wie wohl eine Welt aussähe, in der Träume eine greifbare Entität darstellen. Ziel war es, diese Welt und eine dort spielende Geschichte zu erschaffen und beides visuell in einer Graphic Novel zum Leben zu erwecken.
In „Traumspiel“ werden Menschen unwissentlich nachts in ein Traumland entführt, wo ihnen die Träume als Marionettentheater vorgespielt werden. Erzählt wird die Geschichte eines Kindes, das auf diese Weise je einen Traum und Albtraum erlebt.
Die Illustrationen sind mit Tusche gemalt. Durch die Beschränkung auf drei Farben werden verschiedene Aspekte der Geschichte visuell unterschieden.
Entstanden ist eine Graphic Novel, in der alle konzeptionellen und gestalterischen Entscheidungen aufeinander aufbauen, um eine spannende Geschichte zu erzählen.
Sportvereine verlieren zunehmend Mitglieder. Grund dafür ist der wachsende Wunsch nach unabhängigen Trainingsmöglichkeiten. GYMLET bietet den Sportler:innen die Möglichkeit, ihre Fitness funktional, selbstorganisiert und unabhängig zu trainieren. Dabei kann durch den selbstbestimmten Trainingsort neben der körperlichen Fitness vor allem die Motivation zur sportlichen Aktivität und das Wohlbefinden gesteigert werden. Unterstützt wird das Trainingssystem durch eine App, welche den Sportler:innen neben Nutzungsmöglichkeiten als Coach und Trainingsplaner dient. Um diese Trainingsmöglichkeit an die Zielgruppe heranzutragen, ist eine Kampagnenstrategie aus zwei Phasen entstanden. In dieser sollen Postings und Clips über Instagram und Youtube veröffentlicht werden. Zusätzlich werden Zeitschriften und mögliche Kooperationen mit Therapeuten oder Freizeitunterkünften zur Veröffentlichung der Kampagne genutzt.
Health Literacy : Konzeption und Entwurf eines digitalen Informationsangebots zum Thema Gesundheit
(2022)
Nicht zuletzt die Corona-Pandemie hat gezeigt: Gesundheit geht alle Menschen etwas an. Vom Begriff „Health Literacy“ haben viele aber noch nie gehört. Damit gemeint ist die menschliche Gesundheitskompetenz, also die Fähigkeit, mit gesundheitsrelevanten Informationen richtig umzugehen und daraus selbstbestimmte Entscheidungen in Gesundheitsfragen ableiten zu können.
In dieser Arbeit wurden dazu wichtige Aspekte aus der Studie HLS-GER 1 interaktiv und erlebbar aufbereitet. Durch das ausgewählte Informationsdesign wird die Thematik zugänglich gemacht und aufgezeigt, welche gravierenden Auswirkungen schlecht ausgebildete Health Literacy auf die Selbstbestimmtheit und Chancengleichheit der Menschen hat. "Health Literacy" legt den Finger in die Wunde und zeigt, dass vor allem im Bildungskontext noch sehr viel Handlungsbedarf ist.
Solar thermal concentrated power is an emerging technology that provides clean electricity for the growing energy market. To the solar thermal concentrated power plant systems belong the parabolic trough, the Fresnel collector, the solar dish, and the central receiver system.
For high-concentration solar collector systems, optical and thermal analysis is essential. There exist a number of measurement techniques and systems for the optical and thermal characterization of the efficiency of solar thermal concentrated systems.
For each system, structure, components, and specific characteristics types are described. The chapter presents additionally an outline for the calculation of system performance and operation and maintenance topics. One main focus is set to the models of components and their construction details as well as different types on the market. In the later part of this article, different criteria for the choice of technology are analyzed in detail.
Historische Stoffe im Spielfilm
Zwischen Authentizität und Unterhaltung
Spielfilme über wahre Begebenheiten stellen sich der Herausforderung, historisch korrekte Darstellung mit einer spannenden und sehenswerten Präsentation zu kombinieren. Dies ist ein schwieriger Balance Akt, gerade bei Studentenprojekten mit geringem Budget.
Im Kurzfilm über Julius Erasmus, dem „Totengräber von Vossenack“, wurde sich dieser Aufgabe gestellt. Inhaltlich werden seine möglichen Beweggründe dargestellt, die ihn dazu brachten kurz nach dem 2. Weltkrieg zahlreiche gefallene Soldaten im ehemaligen Kampfgebiet im Hürtgenwald zu begraben. Die schriftliche Dokumentation des Projektes zeigt die Recherche des verfilmten Stoffes, Herausforderungen während der Produktion, sowie persönliche Eindrücke und Lerneffekte.
Letztendlich ist ein Werk entstanden, dass respektvoll mit der zu Grunde liegenden Geschichte umgeht und gleichsam ein cineastisches Erlebnis für den Zuschauer darstellt.
The European Union's aim to become climate neutral by 2050 necessitates ambitious efforts to reduce carbon emissions. Large reductions can be attained particularly in energy intensive sectors like iron and steel. In order to prevent the relocation of such industries outside the EU in the course of tightening environmental regulations, the establishment of a climate club jointly with other large emitters and alternatively the unilateral implementation of an international cross-border carbon tax mechanism are proposed. This article focuses on the latter option choosing the steel sector as an example. In particular, we investigate the financial conditions under which a European cross border mechanism is capable to protect hydrogen-based steel production routes employed in Europe against more polluting competition from abroad. By using a floor price model, we assess the competitiveness of different steel production routes in selected countries. We evaluate the climate friendliness of steel production on the basis of specific GHG emissions. In addition, we utilize an input-output price model. It enables us to assess impacts of rising cost of steel production on commodities using steel as intermediates. Our results raise concerns that a cross-border tax mechanism will not suffice to bring about competitiveness of hydrogen-based steel production in Europe because the cost tends to remain higher than the cost of steel production in e.g. China. Steel is a classic example for a good used mainly as intermediate for other products. Therefore, a cross-border tax mechanism for steel will increase the price of products produced in the EU that require steel as an input. This can in turn adversely affect competitiveness of these sectors. Hence, the effects of higher steel costs on European exports should be borne in mind and could require the cross-border adjustment mechanism to also subsidize exports.