TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Die Courant-Friedrichs-Lewy-Bedingung als Genauigkeits- und Stabilitätsbedingung bei FEM-Berechnungen zur Wellenausbreitung N2 - Bei numerischen Berechnungen zur Wellenausbreitung im Zeitbereich mit der FE-Methode wird sehr häufig die Courant-Friedrichs-Lewy-Bedingung als zwingend einzuhaltende Bedingung für das Zeitschrittintegrationsverfahren genannt. Darin wird gefordert, dass eine sich ausbreitende Welle innerhalb eines Zeitschritts nicht mehr als die Distanz zum nächstgelegenen Knotenpunkt zurücklegen dürfe. Dies lässt erwarten, dass es sich um eine physikalisch begründbare Bedingung handelt. Es ist jedoch in der Literatur zu beobachten, dass nicht weiter ausgeführt wird, ob es sich um eine Genauigkeits- oder um eine Stabilitätsbedingung handelt, und ob sie für alle Zeitschrittverfahren einzuhalten ist oder nur für einige spezielle. Auch werden entsprechende Aussagen ohne weiteren Quellennachweis gemacht. Dieser Beitrag erläutert zunächst die Fragestellung, der Courant et al. in der Originalveröffentlichung von 1928 nachgegangen sind, und zeigt auf, welche Bedeutung die von ihnen gefundene Beziehung für die dort untersuchte Fragestellung hat. Anschließend wird der Frage nachgegangen, inwieweit die dort gewonnenen Erkenntnisse auf FEM-Berechnungen übertragen werden können. Die Betrachtung der Stabilitätsbedingungen verschiedener Zeitschrittintegrationsverfahren im Kontext von FEM-Berechnungen in der Strukturdynamik zeigt anschließend, dass es sich bei der CFL-Bedingung nicht um eine physikalisch begründbare Beziehung, sondern um eine rein numerische Bedingung ohne physikalischen Hintergrund handelt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Germany DA - 18.09.2025 KW - Numerische Methoden KW - Zeitschrittintegration KW - Verkehrserschütterungen PY - 2025 SN - 978-3-200-10710-6 DO - https://doi.org/10.34726/10599 SP - 259 EP - 264 PB - Österreichische Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (OGE) CY - Wien AN - OPUS4-64191 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Kritische Betrachtung der Impedanzfunktionen harmonisch angeregter Fundamente N2 - In den aktuellen Entwürfen des Eurocode 8 Teil 5 (FprEN 1998-5:2024) und auch des Euro-codes 7 Teil 3 (E DIN EN 1997-3:2022-10) werden Formeln für die Steifigkeiten eines Hal-braums mit einem darin eingebetteten starren masselosen Rechteckfundament gegenüber einer harmonischen Anregung angegeben. Die Formeln sind im Wesentlichen eine Kombination der Ergebnisse der Veröffentlichungen von Gazetas (1991) und Pais et al. (1988) über Forschungs-arbeiten, die in den 1980er Jahren durchgeführt wurden. Sie basieren auf numerischen Berech-nungen, deren Ergebnisse durch Ausgleichskurven approximiert wurden. Eine genauere Analyse der den Formeln zugrunde liegenden Veröffentlichungen zeigt einige Inkonsistenzen zwischen Eurocodes und den ursprünglichen Veröffentlichungen, deren Ursache nicht ohne weiteres er-kennbar ist. Darüber hinaus werden in den Eurocodes nur frequenzunabhängige Steifigkeiten angegeben. Das führt zu der Frage, wie verlässlich die Formeln sind. An zwei Beispielen wird nachfolgend die Notwendigkeit einer kritischen Verwendung der Impedanzfunktionen gezeigt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Austria DA - 18.09.2025 KW - Impedanzen KW - Wellenausbreitung KW - Erschütterungen PY - 2025 SN - 978-3-200-10710-6 DO - https://doi.org/10.34726/10599 SP - 245 EP - 246 PB - Österreichische Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (OGE) CY - Wien AN - OPUS4-64187 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Kritische Betrachtung der Impedanzfunktionen harmonisch angeregter Fundamente N2 - In den aktuellen Entwürfen des Eurocode 8 Teil 5 (FprEN 1998-5:2024) und auch des Euro-codes 7 Teil 3 (E DIN EN 1997-3:2022-10) werden Formeln für die Steifigkeiten eines Hal-braums mit einem darin eingebetteten starren masselosen Rechteckfundament gegenüber einer harmonischen Anregung angegeben. Die Formeln sind im Wesentlichen eine Kombination der Ergebnisse der Veröffentlichungen von Gazetas (1991) und Pais et al. (1988) über Forschungs-arbeiten, die in den 1980er Jahren durchgeführt wurden. Sie basieren auf numerischen Berech-nungen, deren Ergebnisse durch Ausgleichskurven approximiert wurden. Eine genauere Analyse der den Formeln zugrunde liegenden Veröffentlichungen zeigt einige Inkonsistenzen zwischen Eurocodes und den ursprünglichen Veröffentlichungen, deren Ursache nicht ohne weiteres er-kennbar ist. Darüber hinaus werden in den Eurocodes nur frequenzunabhängige Steifigkeiten angegeben. Das führt zu der Frage, wie verlässlich die Formeln sind. An zwei Beispielen wird nachfolgend die Notwendigkeit einer kritischen Verwendung der Impedanzfunktionen gezeigt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Germany DA - 18.9.2025 KW - Impedanzen KW - Wellenausbreitung KW - Erschütterungen PY - 2025 AN - OPUS4-64188 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias T1 - Anwendungsszenarien und Referenzanwendungen sensorbasiertes Monitoring N2 - Präsentiert wird eine Kategorisierung von Anwendungsszenarien für sensorbasiertes Monitoring und die Planung für die Referenzbauwerke mit SHM-Anwendungen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens Aistec Pro werden Anwendungsszenarien für sensorbasiertes Monitoring kategorisiert und in Referenzanwendungen umgesetzt. Der Vortrag gibt einen Überblick über die abgeschlossene Planung. T2 - Jahrestreffen Verbund Aistec-Pro CY - Bonn, Germany DA - 17.09.2025 KW - SHM KW - Monitoring KW - Brückensicherheit KW - Aistec Pro PY - 2025 AN - OPUS4-64124 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Farhat, Abbas A1 - Luu, Li-Hua A1 - Doghmane, Alexis A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Benahmed, Nadia A1 - Wichtmann, Torsten A1 - Philippe, Pierre T1 - Micro and macro mechanical characterization of artificial cemented granular materials N2 - The focus of this study is the experimental characterization of cemented granular materials, with the aim of identifying the microscopic properties of the solid bonds and describing the extension to macroscopic mechanical strength of cemented samples.We chose to use artificially bonded granular materials, made of glass beads connected by solid paraffin bridges. The results of several sets of laboratory tests at different scales are presented and discussed. Micromechanical tests investigate the yield strength of single solid bonds between particles under traction, shearing, bending and torsion loading, as a function of variations in particle size, surface texture and binder content. Macro-scale tensile tests on cemented samples explore then the scale transition, including influence of confining walls through homothetic variations of the sample size. Despite the large statistical dispersion of the results, it was possible to derive and validate experimentally an analytical expression for micro tensile yield force as a function of the binder content, coordination number and grain diameter. In view of the data, an adhesive bond strength at the contact between bead and solid bond is deduced with very good accuracy and it is even reasonable to assume that the other threshold values (shear force, bending and torsion moments) are simply proportional to the tensile yield, thus providing a comprehensive 3D model of cemented bond. However, the considerable dispersion of the data at the sample scale prevents validation of the extended model for macroscopic yield stress. A final discussion examines the various factors that may explain intrinsic variability. By comparison with other more realistic systems studied in the literature in the context of bio-cementation, our artificial material nevertheless appears suitable for representing a cemented granular material. Being easy to implement, it could thus enable the calibration of discrete cohesion models for simulation of practical applications. KW - Cemented granular material KW - Micro-mechanical characterisation KW - Artificial soils KW - Yield tensile stress PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1007/s10035-024-01426-2 SN - 1434-5021 VL - 26 IS - 3 SP - 1 EP - 20 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-63507 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kemmler, Samuel A1 - Rettinger, Christoph A1 - Rüde, Ulrich A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Köstler, Harald T1 - Efficiency and scalability of fully-resolved fluid-particle simulations on heterogeneous CPU-GPU architectures N2 - Current supercomputers often have a heterogeneous architecture using both conventional Central Processing Units (CPUs) and Graphics Processing Units (GPUs). At the same time, numerical simulation tasks frequently involve multiphysics scenarios whose components run on different hardware due to multiple reasons, e.g., architectural requirements, pragmatism, etc. This leads naturally to a software design where different simulation modules are mapped to different subsystems of the heterogeneous architecture. We present a detailed performance analysis for such a hybrid four-way coupled simulation of a fully resolved particle-laden flow. The Eulerian representation of the flow utilizes GPUs, while the Lagrangian model for the particles runs on conventional CPUs. Two characteristic model situations involving dense and dilute particle systems are used as benchmark scenarios. First, a roofline model is employed to predict the node level performance and to show that the lattice-Boltzmann-based Eulerian fluid simulation reaches very good performance on a single GPU. Furthermore, the GPU-GPU communication for a large-scale Eulerian flow simulation results in only moderate slowdowns. This is due to the efficiency of the CUDA-aware MPI communication, combined with the use of communication hiding techniques. On 1024 A100 GPUs, an overall parallel efficiency of up to 71% is achieved. While the flow simulation has good performance characteristics, the integration of the stiff Lagrangian particle system requires frequent CPU-CPU communications that can become a bottleneck, especially when simulating the dense particle system. Additionally, special attention is paid to the CPU-GPU communication overhead since this is essential for coupling the particles to the flow simulation. However, thanks to our problem-aware co-partitioning, the CPU-GPU communication overhead is found to be negligible. As a lesson learned from this development, four criteria are postulated that a hybrid implementation must meet for the efficient use of heterogeneous supercomputers. KW - Discrete element method KW - Hybrid implementation KW - High-performance computing KW - Particulate flow KW - Lattice Boltzmann method PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-623958 DO - https://doi.org/10.1177/10943420241313385 SN - 1741-2846 SP - 1 EP - 19 PB - SAGE Publications AN - OPUS4-62395 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zinas, Orestis A1 - Papaioannou, Iason A1 - Schneider, Ronald A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Multivariate Gaussian Process Regression for 3D site characterization from CPT and categorical borehole data N2 - Accurate prediction of subsurface stratigraphy and geotechnical properties, along with quantification of associated uncertainties, is essential for improving the design and assessment of geotechnical structures. Several studies have utilized indirect data from Cone Penetration Tests (CPTs) and employed statistical and Machine Learning methods to quantify the geological and geotechnical uncertainty. Incorporating direct borehole data can reduce uncertainties. This study proposes a computationally efficient multivariate Gaussian Process model that utilizes site-specific data and: (i) jointly models multiple categorical (USCS labels) and continuous CPT variables, (ii) learns a non-separable covariance structure leveraging the Linear Model of Coregionalization, and (iii) predicts a USCS based stratigraphy and CPT parameters at any location within the 3D domain. The results demonstrate that integrating geotechnical and geological data into a unified model yields more reliable predictions of subsurface stratification, enabling the parallel interpretation of both USCS classification and CPT profiles. Importantly, the model demonstrates its potential to integrate multiple variables from different sources and data types, contributing to the advancement of methodologies for the joint modeling of geotechnical, geological, and geophysical data. KW - Geotechnical site-characterization KW - Cone Penetration Tests KW - Stratigraphy prediction KW - Multivariate Gaussian process KW - Variational inference KW - Linear Model of Coregionalization PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-629456 DO - https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2025.108052 SN - 1872-6917 VL - 352 SP - 1 EP - 19 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-62945 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Simon, Patrick A1 - Hille, Falk A1 - Said, Samir A1 - Baeßler, Matthias ED - Curbach, M. ED - Marx, S. ED - Scheerer, S. ED - Hampel, T. T1 - Structural Health Monitoring der Maintalbrücke Gemünden zur Unterstützung einer prädiktiven Instandhaltung N2 - Nach den bisherigen Regeln werden Bauwerksprüfungen von Brücken in starr definierten Intervallen durchgeführt. Diese starre, periodische, zustandsbasierte Instandhaltungsstrategie soll zukünftig durch eine flexible und prädiktive Instandhaltung ersetzt werden. Hierbei sollen Inspektionen und Instandhaltungsmaßnahmen unterstützt durch autonome Systeme auf der Grundlage von Monitoringdaten geplant und zusätzlich bei unvorhergesehenen Ereignissen ausgelöst werden. Im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens AISTEC wird ein Vorgehen für Großbauwerke und kleinere Regelbauwerke zur Umsetzung eines kombinierten globalen, schwingungsbasierten und quasistatischen Monitorings entworfen. An der Maintalbrücke Gemünden – einer semiintegralen Rahmenbrücke aus Spannbeton auf der Schnellfahrstrecke Hannover–Würzburg – wurde als Demonstrator ein Dauermonitoring realisiert. T2 - 11. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (SEUB) CY - Online meeting DA - 08.03.2021 KW - Structural Health Monitoring KW - Umwelteinflüsse KW - Prädiktive Instandhaltung PY - 2021 UR - https://tu-dresden.de/bu/bauingenieurwesen/imb/ressourcen/dateien/veranstaltungen/seub/11-seub-2021/2021_SEUB11_06_Herrmann_et_al.pdf?lang=de VL - 55 SP - 66 EP - 76 PB - Technische Universität Dresden CY - Dresden AN - OPUS4-52810 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Haake, Gerrit T1 - ReNEW - Entscheidungstools für die Nutzungsverlängerung und das Repowering von Windenergieanlagen N2 - Der Vortrag gibt einen Überblick über gängige Nachnutzungskonzepte, die im Rahmen des Forschungsvorhabens ReNEW untersucht werden. Hierzu wir eine probabilistisches Entscheidungsmodell eingeführt. Die Möglichkeiten von Bauwerksertüchtigungen werden erörtert. T2 - RAVE ROWD Workshop 2024 CY - Hannover, Germany DA - 10.12.2024 KW - Windenergieanlagen KW - Bauwerksertüchtigung KW - Offshore-Windparks KW - Repowering PY - 2024 AN - OPUS4-62237 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eichner, Lukas A1 - Gerards-Wünsche, Paul A1 - Happel, Karina A1 - Weise, Sigurd A1 - Haake, Gerrit A1 - Sieber, Lars A1 - Flederer, Holger A1 - Schneider, Ronald A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias A1 - Huhn, Holger A1 - Küchler, Andreas T1 - Digitales Datenmanagement für die Instandhaltung von Offshore-Windparks T1 - Digital data management for maintenance in offshore wind farms N2 - Im Forschungsprojekt DiMoWind-Inspect wurde untersucht, welche Grundvoraussetzungen geschaffen werden müssen, um digitale Methoden für die Instandhaltung von Offshore-Windenergieanlagen einsetzen zu können. Daten aus allen Lebensphasen der Anlagen werden derzeit nur selten effizient dafür genutzt, um die sinnvollsten Instandhaltungsmaßnahmen am richtigen Ort, zum richtigen Zeitpunkt und mit den geringsten Kosten durchzuführen. Eine im Vorhaben entwickelte einheitliche Strukturierung der bisher häufig unstrukturierten Bau- und Instandhaltungsdaten ermöglicht ihre übergreifende, anwenderspezifische Verfügbarkeit. Hierfür werden Prinzipien des Referenzkennzeichnungssystems RDS-PP adaptiert. Es wird aufgezeigt, wie neben Bauteilen auch zusätzliche Informationen wie Instandhaltungsmaßnahmen oder Mängel strukturiert werden können. Dem Ansatz des Building Information Modeling folgend werden die Bauwerkskomponenten direkt mit den Informationen aus Inspektionen und weiteren Instandhaltungsmaßnahmen verknüpft. So können Informationen aus dem Betrieb über den Zustand der Struktur verarbeitet und für die maßgebenden Berechnungen und Nachweise zur Verfügung gestellt werden. Als Anwendungsfall wird ein zweistufiges Konzept vorgestellt, das zur Bewertung der Ermüdungslebensdauer eines korrosionsgeschädigten Konstruktionsdetails der Gründungsstruktur einer Offshore-Windenergieanlage mit Informationen aus der Instandhaltung eingesetzt wird. N2 - The DiMoWind-Inspect research project explored the essential requirements for implementing digital methods in the maintenance of offshore wind turbines. Currently, data from all stages of the turbines' lifecycles are underutilized, leading to suboptimal maintenance actions being taken in terms of location, timing, and cost. A consistent structuring of previously often unstructured construction and maintenance data developed in the project enables their cross-disciplinary, user-specific availability. To accomplish this, the principles of the Reference Designation System for Power Plants RDS-PP are applied. In this way, additional information, such as maintenance measures or defects, can be structured alongside components. The components of the structures are directly linked with information from inspections and other maintenance activities, following the Building Information Modeling approach. This allows for processing operational information about the condition of the structure and providing it for relevant calculations and assessments. As a use case, a two-stage concept is presented, utilizing maintenance information to assess the fatigue life of a corrosion-damaged structural detail in the support structure of an offshore wind turbine. KW - Building Information Modeling KW - Datenmanagement KW - Instandhaltung KW - Offshore-Windenergie KW - Referenzkennzeichnungssystem PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202400026 VL - 101 IS - 10 SP - 558 EP - 567 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-60765 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -