TY - THES A1 - Öztürk, Arzu T1 - Architektur der scaenae frons des Theaters von Perge T1 - Architecture of the Scaenae Frons of the theatre in Perge N2 - Das heutige Antalya Ovasi, das im Süden der Türkei liegt, war in der Antike unter dem Namen ‘Pamphylien’ bekannt. Reste der pamphylische Stadt Perge erstrecken sich 12 km von der Strandlinie landeinwärts unterhalb einer Felshöhe. Das Theater von Perge ist in den Hang des Hügels Kocabelen im Südwesten der Stadt hineingebaut. Die Bühnenfassade, die scaenae frons, war dreigeschossig mit einer Spielbühne, dem Proskenion. Dennoch lag der Bühnenfassade keine einheitliche Planung zugrunde, sie ist vielmehr das Ergebnis von zwei Hauptbauabschnitten. Die Fassade bestand ursprünglich aus einem Proskenion und einer zweigeschossigen scaenae frons. In der zweiten Bauphase wurde das erste Proskenion abgetragen und ein neues errichtet. Zudem wurde die zweigeschossige scaenae frons um ein drittes Geschoß erhöht. Nach der Bauornamentik ist anzunehmen, daß sich die Errichtung der ersten Fassade von der Mitte des 2. Jhs. n. Chr. bis über die Jahrhundertwende hinweg hinzog. Das dritte Geschoß und das zweite Proskenion wurden etwa zehn bis dreizig Jahre später (220-240 n. Chr.) errichtet als die Abschnitte der ersten Bauphase. N2 - Today’s Antalya Ovasi, in southern Turkey, was known in Antiquity as Pamphylia. One of the ancient cities in Pamphylian is Perge, whose impressive ruins stretch for 12 km all the way from the coast up into the country underneath a mountain range. The theatre of Perge is built into the slope of the hill Kocabelen in the Southwest of the city. The stage front of the theatre, the scaenae frons, had three levels with a stage in front, the proscenium. But there was no unified plan for the stage front, rather it is the result of two building phases that can be separated clearly. The front originally consisted of a proscenium and a two-level scaenae frons. During the second stage of construction the proscenium was dismantled and a new one was built. A third level was added to the two-level scaenae frons. It can be assumed, based on the ornaments, that the construction of the first façade took place between the middle of the 2nd century BC and the turn of the century. The third floor and the second proscenium were built around ten to thirty years later (220-240 AD) than the parts of the first building phase. KW - Perge KW - Theater KW - Architektur KW - Geschichte KW - Modernisierung KW - scaenae frons KW - Theater KW - Perge KW - Römische Architektur Y1 - 1999 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000726 ER - TY - JOUR A1 - Çelik, Gülşah Aktaş A1 - Atapek, Şaban Hakan A1 - Polat, Şeyda A1 - Obrosov, Aleksei A1 - Weiß, Sabine T1 - Nitriding effect on the tribological performance of CrN-, AlTiN-, and CrN/AlTiN-Coated DIN 1.2367 hot work tool steel T1 - Auswirkung des Nitrierens auf das tribologische Verhalten von CrN-, AlTiN- und CrN/AlTiN-beschichteten DIN 1.2367 Warmarbeitsstählen JF - Materials N2 - In this study, heat-treated and multisurface engineered DIN 1.2367 tool steel was subjected to room and elevated temperature wear tests, and the effect of nitriding on its tribological behavior was investigated. CrN, AlTiN, and CrN/AlTiN coatings with a total thickness of 2 µm were obtained by arc cathodic physical vapor deposition on conventional heat-treated and gas-nitrided steels. The white layer formed during nitriding was removed, and a diffusion layer (100 µm) was achieved in the cross section of the steel having a tempered martensitic matrix. The highest surface hardness was attained with an integral coating (CrN/AlTiN), and surface hardness increased even more after nitriding due to the formation of a multicomponent ceramic layer on top of the diffusion layer. The room temperature wear tests performed against an alumina counterpart revealed that (i) CrN/AlTiN-coated steel had the highest friction coefficient of 0.26, which further increased to 0.33 by nitriding due to the increase in shear strength, and that (ii) with increasing surface hardness, the specific wear rates (W) of the heat-treated and coated steels could be ranked as follows: WCrN/AlTiN < WAlTiN < WCrN. The wear rates decreased when nitriding was carried out prior to coating. In order to simulate the aluminum extrusion conditions, hot wear behavior of the surfaces against AA6080 alloy at 450 °C was investigated. The hot wear tests revealed that (i) high friction coefficients were reached due to the adhesive characteristic of aluminum to the surfaces, (ii) the nitrided and CrN/AlTiN-coated sample exhibited the lowest wear rate among all studied surfaces, and (iii) the film damage on the worn surfaces mostly occurred in the form of droplet delamination. N2 - In dieser Studie wurde wärmebehandelter und mehrschichtig bearbeiteter Werkzeugstahl DIN 1.2367 bei Raum- und erhöhter Temperatur Verschleißtests sowie der Einfluss des Nitrierens auf sein tribologisches Verhalten untersucht. Auf konventionell wärmebehandelten und gasnitrierten Stählen wurden CrN-, AlTiN- und CrN/AlTiN-Schichten mit einer Gesamtdicke von 2 µm durch kathodische Gasphasenabscheidung erzeugt. Die beim Nitrieren gebildete weiße Schicht wurde entfernt, und es wurde eine Diffusionsschicht (100 µm) im Querschnitt des Stahls mit angelassener martensitischer Matrix erzeugt. Die höchste Oberflächenhärte wurde mit einer integralen Beschichtung (CrN/AlTiN) erreicht, die nach dem Nitrieren aufgrund der Bildung einer Mehrkomponenten-Keramikschicht auf der Diffusionsschicht noch weiter anstieg. Die bei Raumtemperatur durchgeführten Verschleißtests mit einem Aluminiumoxid-Gegenstück ergaben, dass (i) CrN/AlTiN-beschichteter Stahl den höchsten Reibungskoeffizienten von 0,26 aufwies, der sich nach dem Nitrieren aufgrund der erhöhten Scherfestigkeit auf 0,33 erhöhte, (ii) mit zunehmender Oberflächenhärte die spezifischen Verschleißraten (W) der wärmebehandelten und beschichteten Stähle wie folgt eingestuft werden konnten: WCrN/AlTiN 10 keV. The combination of two multilayer optics—a side-by-side Montel (or nested Kirkpatrick–Baez) condenser optic and a high aspect-ratio multilayer Laue lens—results in an asymmetric optical path in the transmission X-ray microscope. This optics arrangement allows the imaging of 3D nanostructures in opaque objects at a photon energy of 24.2 keV (In-Kα X-ray line). Using a Siemens star test pattern with a minimal feature size of 150 nm, it was proven that features < 150 nm can be resolved. In-Kα radiation is generated from a Ga-In alloy target using a laboratory X-ray source that employs the liquid-metal-jet technology. Since the penetration depth of X-rays into the samples is significantly larger compared to 8 keV photons used in state-of-the-art laboratory X-ray microscopes (Cu-Kα radiation), 3D-nanopattered materials and structures can be imaged nondestructively in mm to cm thick samples. This means that destructive de-processing, thinning or cross-sectioning of the samples are not needed for the visualization of interconnect structures in microelectronic products manufactured using advanced packaging technologies. The application of laboratory transmission X-ray microscopy in the hard X-ray regime is demonstrated for Cu/Cu6Sn5/Cu microbump interconnects fabricated using solid–liquid interdiffusion (SLID) bonding. N2 - Die hochauflösende Abbildung von vergrabenen metallischen Verbindungsstrukturen in modernen mikroelektronischen Produkten mit Vollfeld-Röntgenmikroskopie wird im harten Röntgenbereich, d.h. bei Photonenenergien > 10 keV, demonstriert. Die Kombination von zwei Mehrschichtoptiken - einer nebeneinander angeordneten Montel-Kondensoroptik (oder verschachtelten Kirkpatrick-Baez-Optik) und einer Laue-Mehrschichtlinse mit hohem Aspektverhältnis - führt zu einem asymmetrischen Strahlengang im Transmissionsröntgenmikroskop. Diese optische Anordnung ermöglicht die Abbildung von 3D-Nanostrukturen in undurchsichtigen Objekten bei einer Photonenenergie von 24,2 keV (In-Kα-Röntgenlinie). Anhand eines Siemens-Sterntestmusters mit einer Mindeststrukturgröße von 150 nm wurde gezeigt, dass Strukturen < 150 nm aufgelöst werden können. Die In-Kα-Strahlung wird von einem Target aus einer Ga-In-Legierung mit einer Labor-Röntgenquelle in Flüssigmetallstrahltechnik erzeugt. Da die Eindringtiefe der Röntgenstrahlen in die Proben im Vergleich zu den in modernen Labor-Röntgenmikroskopen verwendeten 8 keV-Photonen (Cu-Kα-Strahlung) viel größer ist, können 3D-Nanostrahlen zerstörungsfrei in mm bis cm dicken Proben abgebildet werden. Dies bedeutet, dass für die Visualisierung von Verbindungsstrukturen in mikroelektronischen Produkten, die mit fortschrittlichen Gehäusetechnologien hergestellt werden, keine zerstörende Entnahme, Ausdünnung oder Querschnittszerlegung der Proben erforderlich ist. Die Anwendung der Labor-Transmissions-Röntgenmikroskopie im harten Röntgenbereich wird für Cu/Cu6Sn5/Cu-Mikrobump-Verbindungen demonstriert, die durch Fest-Flüssig-Interdiffusion (SLID) hergestellt wurden. KW - X-ray microscopy KW - High-resolution radiography KW - Nanostructure KW - Advanced packaging KW - Röntgenmikroskopie KW - Hochauflösende Radiographie KW - Nanostruktur KW - Erweiterte Verpackung KW - Nanostruktur KW - Röntgenmikroskopie KW - Radiographie Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/nano14020233 SN - 2079-4991 VL - 14 IS - 2 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - THES A1 - Zoepke-Sonntag, Roger T1 - Implementierung und Validierung einer verbesserten Partitionierungsstrategie für einen Finite-Volumen-Löser zur Berechnung aeroelastischer Phänomene in Turbomaschinen T1 - Implementation and validation of an improved partitioning strategy for a finite-volume-code to calculate aeroelastic phenomena in turbomachinery N2 - Diese Bachelorarbeit präsentiert die Implementierung und Validierung einer Partitionierungsstrategie mit graphentheoretischem Ansatz für aeroelastische Berechnungen in thermischen Turbomaschinen für den Rolls-Royce plc. (RR) firmeneigenen Strömungslöser AU3D. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der effizienten Parallelisierung von reduzierten und dennoch akkuraten aeroelastischen Rechenmodellen der SPMR-Methode und der SAMR-Methode. Mit der momentanen Partitionierungsmethode kann das Potenzial dieser Modelle aufgrund des besonderen geometrischen Aufbaus nicht ausgenutzt werden und eine erfolgreiche Integration in den Entwurfsprozess ist nicht möglich. Durch die exakte Darstellung der im Strömungslöser auftretenden Kommunikation mittels eines Graphen und der Einbindung des externen Graphenpartitionierers Metis können nun auch reduzierte Modelle erfolgreich parallelisiert werden. Zuerst werden alle Gitterpunkte anhand der Gitterstruktur in einen Graphen transformiert. Zusätzliche Verbindungen werden in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden Modells bestimmt und als zusätzliche Information im Graphen abgespeichert. Anschließend wird mit Hilfe eines externen Graphenpartitionierers eine Partitionstabelle erstellt. Im Anschluss werden alle Paare, welche auf Grund des Strömungslösers in einer Partition sein müssen, kontrolliert und falls notwendig verändert. Die so produzierten Partitionen zeigen eine ausgeglichene Punkteverteilung und es können die geometrischen Besonderheiten in den getesteten Modellen verarbeitet werden. Unter Berücksichtigung der noch ausstehenden Validierungsarbeiten bezüglich des parallelen Strömungslösers kann mit der neuen Partitionierungsmethode ein SPMR-Modell zur Berechnung von erzwungenen Schwingungen in weniger als 7 Stunden, statt in zweieinhalb Tagen, absolviert werden. Somit ist eine Integration von aeroelastischen Rechnungen in den Entwurfsprozess zukünftiger Triebwerksentwicklungen möglich. Die vielseitige Anwendungsmöglichkeit für alle Arten von aeroelastischen Modellen konnte während der Laufzeit-Validierung gezeigt werden. Es wurde nachgewiesen, dass die neue Partitionierungsstrategie um eine Größenordnung weiter skaliert als die bisherigen Methoden. Somit können auch zukünftige Modellgrößen und Computercluster effizient genutzt werden und auch Vollmodelle innerhalb von 24 Stunden berechnet werden. KW - Aeroelastik KW - Erzwungene Schwingungen KW - Finite Volumen Verfahren KW - Graph Partitionierung KW - Hochleistungsrechnen KW - Turbomaschine KW - Strömungsmaschine KW - Finite-Volumen-Methode KW - Graphpartitionierung KW - Aeroelastizität KW - Erzwungene Schwingung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48083 ER - TY - THES A1 - Zlatanović, Sanja T1 - In-stream microbial carbon transformation under opposing stresses - drought and sediment transport T1 - Mikrobielle Kohlenstofftransformation in Fließgewässern unter Einfluss von Trockenheit und Sedimentumlagerung N2 - The mineralization of organic matter (OM) is an important ecosystem service that has come under pressure because of increased frequency of droughts and higher sediment loads in running waters. In particular, lowland streams in temperate regions may experience reinforced sediment transport through migratory ripples and changes of naturally sorted sand and gravel in streambeds towards sand-dominated, homogenized streambed structure. The impact on microbial carbon (C)-transformation from these changes was the main focus of my doctoral thesis, in particular the impact of (i) periodic mechanical disturbance associated with ripple migration (ii) streambed structure homogenization, and (iii) drought in streambeds with sorted or homogenized sediment structure. In a set of microcosms, the significance of periodic mechanical disturbances for microbial C-transformation was tested. Thereby, the quantity and quality of the OM in the sandy sediments were varied by the addition of leaves and fish feces to the OM-poor sands. The results revealed that periodic mechanical disturbances resulted in significant decrease in microbial respiration to a low and similar level regardless of OM quality contained in sand. The importance of the streambed structure (sorted vs homogenized) for C-transformation was tested using set of experimental streams. The focus was on the interaction between benthic and hyporheic microbial processes in C-transformation to better understand the consequences of streambed homogenization on microbial function. The results showed that sediment structure determines connectivity between the benthic and hyporheic zones. The lower water exchange in homogenized streambeds and thereby reduced supply of freshly produced bioavailable OM from the benthic to the hyporheic zone, curtailed microbial respiration in the latter affecting the water quality. The influence of a drought and rewetting was tested on C-transformation in streambeds with a sorted or homogenized sediment structure using experimental streams where one half of the streams were strongly shaded and the other half moderately shaded. The results showed that streambeds affected by droughts, either with sorted or homogenized sediment structure have a similar microbial activity at the first place controlled by shading, whereas microbial composition during drought and its recovery after rewetting was additionally affected by sediment structure. Overall, this doctoral thesis showed that in sediment transport– and drought-impacted streambeds (i) ripple migration results in decreased C-transformation regardless of the available quality of OM, (ii) homogenization of sorted sediment structure leads to a decrease in microbial C-transformation in the hyporheic zone, and (iii) interaction between sediment structure and shading alters microbial community composition especially critical for resistance and resilience of C-transformation during drought and rewetting. N2 - Die Mineralisierung von organischem Material (OM) ist eine wichtige Ökosystemdienstleistung, die durch die Zunahme von Trockenphasen und einem erhöhten Sandeintrag in Fließgewässern zunehmend unter Druck gerät. Insbesondere in Tieflandflüssen kann es zu verstärktem Sandtransport in wandernden Rippeln und zu Veränderungen der Sedimente kommen, von sortierten Sand- und Kiesbereichen hin zu einem von Sand dominierten, homogenisierten Flussbett. Die Auswirkungen dieser Veränderungen auf die mikrobielle Transformation von Kohlenstoff (C) bilden den Kern meiner Dissertation, insbesondere die Auswirkung (i) der periodisch, mechanischen Störung durch wandernde Sandrippel, (ii) einer Homogenisierung der Sedimentlagerung, und (iii) von Trockenphasen in Gewässern mit sortierter oder homogener Sedimentlagerung. In Mikrokosmen wurde die Bedeutung periodisch, mechanischer Störungen untersucht. Die Quantität und Qualität des OM in den sandigen Sedimenten wurde durch Zugabe von bioverfügbarem OM variiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die periodischen Sedimentverlagerungen eine erhebliche Störung für die mikrobielle C-Transformation darstellen. Die Respiration verringerte sich unabhängig von der Qualität des OM. In experimentellen Fließrinnen wurde die Bedeutung der Sedimentlagerung (sortiert und homogen) untersucht. Der Fokus lag auf der Interaktion zwischen benthischen und hyporheischen mikrobiellen Prozessen der C-Transformation. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sedimentlagerung die Konnektivität zwischen der benthischen und hyporheischen Zone bestimmt. Der niedrigere Wasseraustausch in einem homogenisierten Flussbett und die dadurch verringerte Zufuhr von bioverfügbarem OM aus der benthischen Zone, schränkten die Respiration im Hyporheal ein. Der Einfluss einer Trocken- und Wiedervernässungsphase in homogenen bzw. heterogenen Sedimentstrukturen wurde ebenfalls in Fließrinnen getestet, wobei eine Hälfte der Rinnen stark, die andere moderat beschattet wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass die mikrobiellen Aktivitäten in einem austrocknenden Flussbett mit homogener oder heterogener Sedimentlagerung ähnlich sind und in erster Linie durch die Beschattung reguliert werden, wobei die Sedimentstruktur die resultierende mikrobielle Zusammensetzung zusätzlich beeinflusste. Diese Arbeit konnte aufzeigen, dass in einem sandigen Flussbett unter den o.g. extremen Umwelteinflüssen (i) Rippelmigration zu einer Abnahme der C-Transformation führt, unabhängig von der verfügbaren Qualität des OM, (ii) Homogenisierung von sortierter Sedimentstruktur zu einer Abnahme der mikrobiellen C-Transformation in der hyporheischen Zone führt, und (iii) das Zusammenspiel von Sedimentlagerung und Lichtintensität zu einer Änderung führt in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft, welche entscheidend für die Resistenz und Resilienz der C-Transformation während Dürre und Wiedervernässungsphasen sind. KW - Environmental stressors KW - Hyporheic zone KW - C-cycling KW - Microbial community KW - Flumes KW - Umweltstressoren KW - Hyporheische Interstitial KW - Kohlenstoffumsatz KW - Mikrobielle Gemeinschaft KW - Rinnen KW - Hyporheisches Interstitial KW - Mikrobiozönose KW - Mineralisation KW - Fließgewässer Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44896 ER - TY - RPRT A1 - Zink, Benita A1 - Fritsch, Manuel T1 - Braunkohleausstieg in der Lausitz : Volks- und betriebswirtschaftliche Konsequenzen T1 - Brown coal phase-out in Lusatia : economic and business consequences N2 - Der geplante Braunkohleausstieg bis 2038 stellt die Lausitz vor große wirtschaftliche Herausforderungen, da die Region stark von der Braunkohleindustrie abhängig ist. Im Jahr 2021 waren in der Lausitz etwa 6.370 Personen direkt in der Braunkohleindustrie beschäftigt, wobei fast 940 Millionen Euro Wertschöpfung generiert wurden. Indirekt hängen weitere 5.195 Arbeitsplätze und zusätzliche Wertschöpfung von der Industrie ab, was insgesamt 11.565 Arbeitsplätze und 1,5 Milliarden Euro Wertschöpfung ausmacht – das entspricht 2,2 Prozent der regionalen Arbeitsplätze und 4,6 Prozent der Bruttowertschöpfung. Der Produktionswert der Braunkohleindustrie beläuft sich auf 4,5 Milliarden Euro oder 6,6 Prozent der regionalen Produktion. Die Umstrukturierung der Wirtschaft ist notwendig, um den Wegfall dieser Wertschöpfung zu kompensieren. Besonders betroffen werden die direkt in der Braunkohleindustrie Beschäftigten sein, aber auch die vorgelagerten Zulieferer sind erheblich gefährdet. Die Analyse zeigt, dass 18 Prozent der 4.273 Arbeitsplätze in der Vorleistungsgüterherstellung für die Braunkohleindustrie als gering gefährdet gelten, da sie alternative Absatzmärkte finden könnten. 56 Prozent der Arbeitsplätze sind mittelmäßig gefährdet, darunter wertschöpfungsintensive Branchen wie Teile des Verarbeitenden Gewerbes und bestimmte Dienstleistungen. Hochgefährdet sind 26 Prozent der Arbeitsplätze, insbesondere in der Logistik und im Transport. Sollten die gefährdeten Vorleistungsarbeitsplätze verloren gehen, entspräche dies einem Rückgang von 1,3 Prozent der gesamten Wertschöpfung in der Lausitz. Auch der durch den Konsum der braunkohleabhängigen Beschäftigten generierte wirtschaftliche Impuls ist durch den Braunkohleausstieg bedroht. Der Einkommenseffekt wird den Konsum erheblich mindern, insbesondere wenn viele Arbeitsplätze in der Braunkohleindustrie und ihren Zulieferunternehmen wegfallen. Um die negativen Effekte abzufedern und eine Abwanderung zu vermeiden, ist es entscheidend, den von Arbeitslosigkeit betroffenen Personen Perspektiven in der Region zu bieten. Zusammengefasst zeigt die Studie, dass der Braunkohleausstieg erhebliche wirtschaftliche Risiken für die Lausitz birgt, sowohl direkt in der Braunkohleindustrie als auch in den vorgelagerten Branchen. Ein frühzeitiges Erschließen alternativer Absatzmärkte und Investitionsimpulse sind entscheidend, um die negativen Auswirkungen zu minimieren und die regionale Wirtschaft nachhaltig umzustrukturieren. N2 - The planned phase-out of lignite by 2038 poses major economic challenges for Lusatia, as the region is heavily dependent on the lignite industry. In 2021, around 6,370 people in Lusatia were directly employed in the lignite industry, generating almost 940 million euros in added value. A further 5,195 jobs and additional added value depend indirectly on the industry, making a total of 11,565 jobs and 1.5 billion euros in added value - this corresponds to 2.2 percent of regional jobs and 4.6 percent of gross value added. The production value of the lignite industry amounts to 4.5 billion euros or 6.6 percent of regional production. The restructuring of the economy is necessary to compensate for the loss of this added value. Those directly employed in the lignite industry will be particularly affected, but upstream suppliers are also at considerable risk. The analysis shows that 18 percent of the 4,273 jobs in intermediate goods manufacturing for the lignite industry are considered to be at low risk because they could find alternative sales markets. 56 percent of the jobs are at medium risk, including value-added-intensive sectors such as parts of the manufacturing industry and certain services. 26 percent of the jobs are at high risk, particularly in logistics and transport. If the intermediate goods jobs at risk were to be lost, this would correspond to a decline of 1.3 percent of the total value added in Lusatia. The economic stimulus generated by the consumption of lignite-dependent employees is also threatened by the lignite phase-out. The income effect will significantly reduce consumption, especially if many jobs in the lignite industry and its suppliers are lost. In order to cushion the negative effects and prevent migration, it is crucial to offer prospects in the region to those affected by unemployment. In summary, the study shows that the phasing out of lignite poses significant economic risks for Lusatia, both directly in the lignite industry and in the upstream sectors. Early development of alternative sales markets and investment incentives are crucial to minimising the negative effects and restructuring the regional economy in a sustainable manner. KW - Braunkohleausstieg KW - Lausitz KW - Konsequenzen KW - Lausitz KW - Strukturwandel KW - Braunkohlentagebau KW - Auswirkung KW - Braunkohlenindustrie KW - Wertschöpfungskette KW - Privater Verbrauch KW - Brown coal phase-out KW - Lusatia KW - Consequences Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-67874 ER - TY - THES A1 - Zimmer, Fabian T1 - Herstellung und Charakterisierung hocheffizienter, mikromechanischer NIR-Beugungsgitter für den Einsatz in miniaturisierten Spektrometern T1 - Fabrication and characterization of high-efficient, micromechanical NIR diffraction gratings used in miniaturized spectrometers N2 - Im heutigen Bereich der Analytik spielen optische Verfahren eine wichtige Rolle und kommen in unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz. Vorteilhaft ist dabei die berührungslose und zerstörungsfreie Messung mit Licht, die die Analyse von kritischen Substanzen deutlich vereinfacht. Die optische Spektroskopie nimmt dabei einen wichtigen Teil der Analytik ein. Speziell die Nah-Infrarot (NIR)-Spektroskopie im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3000 nm weist zahlreiche Anwendungen auf, die von chemischen Reaktionen und Prozessanalysen, der Untersuchung von Polymeren und Textilien, der Qualitätskontrolle von Früchten und Samen bis in die Medizintechnik reichen. Die hierfür verwendeten NIR-Spektrometer sind überwiegend als Spektrografen ausgelegt, wobei das dispersive Element fest eingebaut ist und das Spektrum über ein Galliumarsenid basiertes Diodenarray vermessen wird. Diodenarrays im NIR-Bereich sind kostenintensiv, tragen allerdings maßgeblich zur spektralen Auflösung der Spektrografen bei. Ein alternativer Ansatz ergibt sich durch Monochromatoren mit einem beweglichen dispersiven Element, wobei das Spektrum zeitabhängig über den Detektor streicht. Dadurch ist nur eine Einzeldiode als Detektor ausreichend. Die spektrale Auflösung ist in diesem Fall allerdings eine Funktion der zeitabhängigen Position des dispersiven Elements, die mit hoher Präzision kontrolliert und bestimmt werden muss. In Kombination mit schnellen Messzeiten eines Spektrums im Millisekunden-Bereich, ist eine makroskopische Realisierung sehr aufwendig. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich alternativ mit der Herstellung und Charakterisierung eines mikromechanischen NIR-Beugungsgitters, durch das ein neuartiges, miniaturisiertes NIR-Spektrometer, basierend auf einer Monochromator-Konfiguration, realisiert werden konnte. Das Beugungsgitter basiert dabei auf einem resonant schwingenden Mikrospiegel, der als mikroelektromechanisches System (MEMS) mittels siliziumbasierter, oberflächennaher Volumen-mikromechanik hergestellt wurde. Dabei konnte durch den Einsatz des mikromechanischen Beugungsgitters ein äußerst kompaktes und robustes NIR-Spektrometer (10 x 8 x 7,5 cm³) entwickelt werden, das als Monochromator-System einen deutlichen Kostenvorteil gegenüber derzeitigen NIR-Spektrografen erzielen kann. Erforderlich war hierbei, die Anforderungen an das mikromechanische Beugungsgitter zwingend an den Randbedingungen des NIR-Spektrometers zu spiegeln und mit Ihnen in Übereinstimmung zu bringen. Durch eine gezielte Dimensionierung und Optimierung der mechanischen und optischen Eigenschaften des mikromechanischen Beugungsgitters, zu der unter anderem die Größe, Beugungseffizienz, Schwingungsfrequenz, Schwingungsstabilität, Schockfestigkeit und ein Verfahren zur Detektion des zeitabhängigen Torsionswinkels gehörte, konnte eine spektrale Auflösung des NIR-Spektrometers von unter 10 nm bei einem Wellenlängenbereich von 900 – 2500 nm erreicht werden. Gleichzeitig wurden 3 verschiedene Gitterstrukturen zur Maximierung der Beugungseffizienz untersucht, erfolgreich hergestellt und vermessen. N2 - Optical procedures play an increasingly important role in today’s field of analytics and are used in a variety of applications. In this context the non-contact and non-destructive measurement with light, which greatly simplifies the analysis of critical substances, is advantageous. Optical spectroscopy, therefore, is an important part of analytics. In particular near-infrared (NIR) spectroscopy with a wave length range from 780 nm to 3000 nm exhibits numerous applications, ranging from chemical reactions and process analyses, examinations of polymers and textile to quality control of fruits and seeds as well as medical technology. The NIR spectrometers used in this context are primarily designed as spectrographs while the dispersive element is firmly installed and the spectrum is measured via a diode array based on gallium arsenide. Diode arrays in the NIR range are costly but contribute significantly to the spectral resolution of the spectrograph. An alternative approach uses monochromators with a flexible dispersive element as the spectrum swipes across the detector at a specific time. A single diode as a detector is sufficient for this purpose. However, the spectral resolution is a function of the time-dependent position of the dispersive element, which must be controlled and guided with high precision. A macroscopic realization in combination with quick spectrum measurement times in the millisecond range is very elaborate. The present work alternatively deals with the manufacturing and characterization of a micromechanical NIR diffraction grating with which a new, miniaturized NIR spectrometer, based on a monochromator configuration, could be realized. The diffraction grating is based on a resonantly driven micro-mirror, which has been manufactured as a micro-electromechanical system (MEMS) with silicon-based, near-surface volume micromechanics. In this process an extremely compact and robust NIR spectrometer (10 x 8 x 7.5 cm³) was developed by using a micromechanical diffraction grating. The spectrometer shows a decisive cost advantage in comparison with current NIR spectrographs. In this regard it was absolutely necessary to mirror the requirements for the micromechanical diffraction grating with the marginal conditions of the NIR spectrometer and bring these in agreement with each other. A spectral resolution of the NIR spectrometer below 10 nm with a wave length range of 900 - 2500 nm was achieved with a targeted dimensioning and optimization of the mechanical and optical properties of the micromechanical diffraction grating; this also included among other things the size, diffraction efficiency, vibration frequency, vibration stability, shock resistance and a procedure to detect the time-dependent torsion angle. Concurrently 3 different grating structures were successfully examined, manufactured and measured in order to maximize the diffraction efficiency. KW - MEMS KW - Mikrooptik KW - NIR-Spektroskopie KW - Datenauswertung KW - Mikrosystemtechnik KW - MEMS KW - Mikrooptik KW - Mikrospiegel KW - Spektrometer KW - Microsystem technology KW - MEMS KW - Microoptics KW - Micromirror KW - Spectrometer Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-25224 ER - TY - THES A1 - Zimbal, Christine T1 - Bestimmung der Gurney-Energien und JWL-Parameter zivil genutzter Sprengstoffe mittels Zylindertestverfahren T1 - Determination of Gurney energy and JWL parameters of civil used explosives by using the cylinder test method N2 - Die GURNEY-Energie lässt Aussagen über den Energiegehalt eines Sprengstoffes und somit über sein Arbeitsvermögen zu. Diese im militärischen Bereich etablierte Größe wurde im Rahmen dieser Arbeit für verschiedene zivil genutzte Sprengstoffe bestimmt. Es wurden Sprengstoffe gewählt, die im gewerblichen Bereich häufig angewendet werden, z.B. in Steinbrüchen oder im Bergbau. Die Bestimmung der GURNEY-Energien dieser Gesteinssprengstoffe wurde mit dem ebenfalls aus dem militärischen Bereich adaptierten Zylindertestverfahren durchgeführt. Dazu wurden die Messbedingungen an die Anforderungen, die zivile Sprengstoffe an einen solchen Test stellen, angepasst. Ferner wurde eine neue Methode zur Aufzeichnung der Versuche entwickelt. Mit Hilfe einer Ultra-High-Speed-Kamera wurde die seitliche Zylinderrohraufweitung infolge der sich durch die Detonationswirkung ausbreitenden Schwaden aufgezeichnet. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten zur Auswertung der Zylindertests. Im Gegensatz zu der üblicherweise eingesetzten Streak-Aufnahmetechnik können mit der hier verwendeten Methode mehr Informationen aus einem Versuch gewonnen werden. Aus den Zylindertestdaten lassen sich mit Hilfe der sogenannten GURNEY-Gleichung die GURNEY-Energien und auch die häufig verwendeten GURNEY-Konstanten ermitteln. Die JWL- Zustandsgleichung (Jones – Wilkens – Lee – Zustandsgleichung) beschreibt den Druckverlauf der sich ausbreiten Detonationsschwaden. Diese Zustandsgleichung ist Bestandteil verschiedener Computercodes zur numerischen Simulation von Detonationsprozessen. Da solche Simulationen immer mehr an Bedeutung gewinnen, ist eine Kenntnis der sprengstoffspezifischen Parameter auch für zivil genutzte Sprengstoffe wichtig. Bislang sind nur sehr wenige zivile Sprengstoffe hinsichtlich ihrer JWL-Parameter untersucht worden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein einfaches Näherungsverfahren entwickelt, um die sprengstoffspezifischen JWL-Parameter der untersuchten zivilen Gesteinssprengstoffe durch partielles Fitting der aus den Daten der Zylindertestversuche erhaltenen Energiekurven zu bestimmen. N2 - The GURNEY energy allows statement about the energy content and the working capacity of an explosive. This value has been established in the military fields and was now determined for a various range of civil used explosives in this thesis. The examined explosives are widely spread, e.g. in quarries or mining. For determination of the GURNEY energy of these blasting explosives an also military used method was adapted – the so called cylinder test method. The requirements were confirmed for civilian explosives and a new recording method was developed. The radial expansion of the cylinder tube in consequence of the expansion of the detonation products was recorded by an ultra-high speed camera. That discovered new ways of evaluating cylinder test results. Compared to the commonly used streak technique more information within an experiment are available by using this method. Furthermore by using the so called GURNEY equation the GURNEY energy and in addition the often used GURNEY constant could be calculated from the cylinder test data. The JWL EOS (Jones Wilkens Lee equation of state) describes the pressure curve of the expanding detonation products. This EOS is part of various computer codes for numerical simulation of detonation processes. Simulation processes become more and more important, as well as the knowledge of specific parameters for civil used explosives. So far, only a few JWL parameters of civilian explosives have been investigated. By evaluating the energy curves received from cylinder test data the specific JWL parameters of the examined blasting explosives were determined. Therefor a simple method of partially fitting was developed in this thesis. KW - Gurney-Energie KW - JWL-Parameter KW - Zylindertest KW - Gurney energy KW - Cylinder test method KW - Sprengstoff KW - Kinetische Energie KW - Dynamik KW - Simulation Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31652 ER - TY - THES A1 - Ziemann, Torsten T1 - Notwendige Optimalitätskriterien für eine Klasse von Steuerungsaufgaben mit einem a priori gegebenen unendlichen Zeithorizont T1 - Necessary optimality criteria for a class of optimal control problems with an a priori given infinite time horizon N2 - In der vorliegenden Dissertation wird ein Beitrag zur Theorie der Steuerungsaufgaben mit einem a priori gegebenen unendlichen Zeithorizont geleistet. Diese Aufgabenklasse entsteht im Kontext der Quantenmechanik und der Theorie der Stabilisierung dynamischer Systeme, wo eine Divergenz des zu optimierenden Zielfunktionals ausgeschlossen werden muss. Es wird das Lebesgue-Integral zugrunde gelegt. Die Optimierung erfolgt in gewichteten Hilberträumen. Konkret werden Aufgaben betrachtet, deren Zustände Elemente eines gewichteten Sobolev-Raumes sind. Die Gewichtsfunktion µ mit µ(t)=exp(-⍴t), ⍴ > 0 ist dabei geeignet zu wählen. Hierzu wird der Parameter ⍴ > 0 aus der Dynamik bestimmt. Die Steuerungsaufgabe bettet sich so in eine konvexe Hilbertraumtheorie ein. Die zulässigen Prozesse lassen sich uniform in der Norm des Hilbertraumes majorisieren. Fast überall punktweise konvergente Folgen zulässiger Zustandstrajektorien konvergieren gemäß dem Satz von Lebesgue über die majorisierte Konvergenz auch in der Topologie des Hilbertraumes selbst. Dies erlaubt es, die Aufgabe zum einen mit Methoden der Funktionalanalysis zu studieren, zum anderen punktweise Argumente zu verwenden. Konkret wird die Dynamik im Sinn eines Anfangswertproblems nach Carathéodory studiert. Die lokal absolut stetige Lösung lässt sich in den gewichteten Sobolev-Raum einbetten. Es genügen lokale, punktweise Argumente auf Seiten der Dynamik, um die Aufgabe in den Kontext einer Hilbertraumtheorie zu setzen. In diesem Kontext befasst sich die vorliegende Arbeit mit der Herleitung notwendiger Optimalitätskriterien. Es werden zwei Maximumprinzipien vom Pontryagin-Typus bewiesen. Die Kernidee zum Beweis dieser Resultate bildet die Trennung konvexer Mengen. Konkret untersuchen wir einen konvexen und abgeschlossenen Variationskegel, welcher nicht den gesamten Hilbertraum aufspannt. Der Trennungssatz von Hahn-Banach liefert neben den Kernbedingungen des Maximumprinzips - kanonische Gleichung, Maximumbedingung - auch die explizite Existenz einer Adjungierten, welche der natürlichen Transversalitätsbedingung genügt. Zur Konstruktion des Variationskegels werden entsprechend der beiden studierten Optimalitätskriterien zwei unterschiedliche Arten der Variation verwendet. Zum einen wird eine auf Euler zurückgehende Variationsidee benutzt, zum anderen ein Ansatz, der auf Weierstraß zurückzuführen ist. Ein Vergleich der hergeleiteten Maximumprinzipien mündet in einer geeigneten Formulierung einer Variation im gewichteten Hilbertraum. Gleichzeitig zeigen sich natürliche Barrieren der konvexen Analysis auf. So können mit der in dieser Arbeit präsentierten Beweistechnik lediglich Aufgaben untersucht werden, welche eine bezüglich der Steuerung affin-lineare Dynamik besitzen. N2 - In the dissertation "Necessary optimality criteria for a class of control problems with an a priori given infinite time horizon" a contribution is made to the theory of control problems with an a priori given infinite time horizon. This class of problems arises in the context of quantum mechanics and the theory of stabilization of dynamical systems, where a divergence of the target function to be optimized has to be excluded. The work is based on the Lebesgue integral. The optimization takes place in weighted Hilbert spaces. Specifically, problems whose states are elements of a weighted Sobolev space are considered. The controls belong to a weighted Lebesgue space. The weight function µ(t)=exp(-⍴t), ⍴ > 0 is a suitable choice. The parameter ⍴ > 0 is determined from the dynamics. The optimal control problem thus embeds itself in a convex Hilbert space theory. The admissible processes can be bounded uniformly. Almost everywhere point-wise convergent sequences of valid state trajectories converge in the topology of the Hilbert space as well, due to the Lebesgue dominated convergence theorem. This allows one to study the problem with methods of functional analysis and, on the other hand, to use point-wise arguments. Specifically, the dynamics is studied in the sense of an initial value problem after Carathéodory. The locally absolutely continuous solution can be embedded in the weighted Sobolev space. Local point-wise arguments on the side of the dynamics suffice, to place the problem in the context of a uniform theory with respect to the Hilbert space norm. In this context, the present work deals with the derivation of necessary optimality criteria. Two maximum principles of the Pontryagin type are proved. The core idea to prove these results is the separation of convex sets. Specifically, we examine a convex and closed variation cone, which does not span the entire Hilbert space. The separation theorem of Hahn-Banach provides besides the core conditions of the maximum principle - canonical equation, maximum condition - also the explicit existence of an adjoint, which satisfies the natural transversality condition. For the construction of the variation cone two different types of variation are used according to the two studied optimality criteria. On the one hand, a variation idea based on Euler is used. On the other hand, an approach that can be traced back to Weierstraß is used. A comparison of the derived maximum principles leads to a suitable formulation of a variation in the weighted Hilbert space setting. At the same time, natural barriers of convex analysis emerge. Thus, with the proof technique presented in this work, only problems can be investigated which have affine linear dynamics with respect to the control. KW - Optimale Steuerung KW - Unendlicher Zeithorizont KW - Notwendige Optimalitätskriterien KW - Pontryagin Maximumprinzip KW - Affin-lineare Dynamik KW - Optimal control KW - Infinite horizon KW - Necessary optimality criteria KW - Pontryagin maximum principle KW - Affin-linear dynamics KW - Steuerungstheorie KW - Optimale Kontrolle KW - Optimalitätsbedingung KW - Pontrjagin-Maximumprinzip Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-49035 ER - TY - THES A1 - Zibar, Layla T1 - Forced displacement urbanisms : territorial biographies and contemporary narratives in the Syrian refugee camps in the Kurdistan region of Iraq T1 - Urbanismen der Zwangsumsiedelung : territoriale Biographien und zeitgenössische Narrative in den syrischen Flüchtlingslagern in der Region Kurdistan im Irak N2 - Violent chronic conflicts, uprooting, and the continuous massive (re)generation of displacement waves constitute the main elements of the Kurds’ history within nation-states’ (changing) geographies. Today, Kurdish-inhabited territories represent palimpsests of involuntary dislocations and relocation stories, constantly (re)written by refuge-seeking/ granting (spatial) practices. Since 2011, contemporary uprisings and wars in Syria and Iraq have inscribed the Kurdistan Region of Iraq (KR-I) territories with a new layer of displacement stories. These territories acted as frontline receptors for consecutive Syrian refugees and Iraqi internally displaced waves seeking protection. Displacees found refuge in the rural, urban and newly set humanitarian camps’ spaces; hence, they (temporarily) anchored and carved some sort of a presence within their receiving sites. The rationale behind such receiving sites' emergence, use and progression in the KR-I have historically oscillated between modernization, discipline, development and humanitarianism. Guided by the urbanism lens, this research aims to narrate the KR-I’s forced displacement territorial biography of involuntary dislocated and (re)located Kurds. This narration chronologically traces these groups' newly (re)shaped receiving sites and how refuge-seeking/granting practices aggregated and (re) articulated the KR-I’s territories. It investigates the ways in which these receiving sites act as seeds of emerging urbanities in such a politically contested region. On the one hand, the research zooms out and repositions these sites' emergence and spatial progression within a broader geopolitical context, socioeconomic conditionalities, uses and meaning subversions due to the ever-changing actors. On the other hand, it zooms closely into the newly set Syrian-Kurdish refugee camps in the KR-I within and beyond predefined (nation-state) belongings in their ever-distorted time-space frames. It securitizes on the ways in which these sites are conceived and inhabited to (re)claim rights “to” and “in” space, territory, history and future. Between the large and small pictures, the research investigates the human and the non-human spatial agency that (re)patches these ruptured Kurds' collective memories and contemporary narratives of where, when, what and with whom (a future) home rests. This study is an urgent call for the international and local constellation of actors to critically rethink their standardized ready-made solutions and piece-meal spatial interventions in geographies associated with chronic crisis, ever (re)branded under emergency, development and peace ‘help’ banners. It sets the basis for rearticulating and developing further research-based interventions that account for exhausted conflict-ridden (infra)structures, political sensitivities, socio-economic situations and environmental impacts. N2 - Gewaltsame chronische Konflikte, Entwurzelung und die kontinuierliche massive (Neu-)Erzeugung von Vertreibungswellen sind die Hauptelemente der Geschichte der Kurden innerhalb der (sich verändernden) Geografien der Nationalstaaten. Heute stellen die von Kurden bewohnten Gebiete Palimpseste unfreiwilliger Versetzungen und Umsiedlungsgeschichten dar, die durch (räumliche) Praktiken der Zufluchtsuche und -gewährung ständig (neu) geschrieben werden. Seit 2011 haben die aktuellen Aufstände und Kriege in Syrien und im Irak die Gebiete der Region Kurdistan im Irak (KR-I) mit einer neuen Schicht von Vertreibungsgeschichten überzogen. Diese Gebiete waren die erste Anlaufstelle für syrische Flüchtlinge und irakische Binnenflüchtlinge, die Schutz suchten. Die Vertriebenen fanden Zuflucht in den ländlichen und städtischen Gebieten sowie in den neu errichteten humanitären Lagern und verankerten sich so (vorübergehend) in den Aufnahmegebieten. Die Gründe für das Entstehen, die Nutzung und die Entwicklung solcher Aufnahmestätten in der KR-I schwankten historisch zwischen Modernisierung, Disziplin, Entwicklung und Humanität. Unter dem Blickwinkel des Urbanismus zielt diese Untersuchung darauf ab, die territoriale Biographie der unfreiwillig vertriebenen und (wieder) angesiedelten Kurden in der KR-I zu erzählen. Diese Erzählung zeichnet chronologisch die neu gestalteten Aufnahmeorte dieser Gruppen und die Art und Weise nach, wie Praktiken der Zufluchtssuche und -gewährung die Territorien der KR-I zusammenführten und (neu) artikulierten. Sie untersucht die Art und Weise, in der diese Aufnahmestätten als Keimzellen der entstehenden Urbanität in einer politisch umkämpften Region fungieren. Einerseits zoomt die Forschung heraus und positioniert die Entstehung und räumliche Entwicklung dieser Orte in einem breiteren geopolitischen Kontext, sozioökonomischen Bedingungen, Nutzungen und Bedeutungsumkehrungen durch die sich ständig verändernden Akteure. Andererseits werden die neu errichteten syrisch-kurdischen Flüchtlingslager in der KR-I innerhalb und jenseits der vordefinierten (nationalstaatlichen) Zugehörigkeit in ihrem immer wieder verzerrten zeitlichen und räumlichen Rahmen näher beleuchtet. Sie untersucht die Art und Weise, wie diese Orte konzipiert und bewohnt werden, um Rechte "an" und "in" Raum, Territorium, Geschichte und Zukunft (wieder) einzufordern. Zwischen den großen und kleinen Bildern untersucht die Studie die menschliche und nicht-menschliche räumliche Handlung, die diese zerrissenen kollektiven Erinnerungen der Kurden und die zeitgenössischen Erzählungen darüber, wo, wann, was und mit wem (eine zukünftige) Heimat ist, (wieder) zusammensetzt. KW - Refugee camps KW - Forced displacement urbanisms KW - Homing KW - Territorial biographies KW - Roots and routs KW - Flüchtlingslager KW - Zwangsumsiedlung KW - Territoriale Biographien KW - Kurdistan-Irak KW - Flüchtlingslager KW - Vertreibung KW - Siedlung KW - Geschichte Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-62976 ER - TY - THES A1 - Zhong, Lingyu T1 - Set Covering Probleme in der Funknetzplanung T1 - Set covering problems in radio network planning N2 - In dieser Bachelorarbeit wird das Problem der Auswahl von Antennenstandorten für eine maximale räumliche Abdeckung in 5G-Funknetzen untersucht. Das Hauptziel besteht darin, eine effiziente Lösung für dieses kombinatorische Optimierungsproblem zu finden, indem es als Partial Set Covering Problem formuliert und gelöst wird. Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile: Der erste Teil bietet eine Einführung in die mathematischen Grundlagen des Partial Set Covering Problems, einschließlich Definitionen, Formulierung und Lösungsverfahren. Im zweiten Teil wird ein praktischer Ansatz zur Lösung dieses Problems präsentiert, wobei realen Instanzen für die Auswahl von Antennenstandorten analysiert werden. Hierbei werden zwei Hauptfragen untersucht: 1) Wie kann die gegebene Instanz in ein Partial Set Covering Problem umformuliert werden? 2) Wie kann dieses Problem mithilfe eines heuristischen Verfahrens, insbesondere des Simulated-Annealing-Algorithmus, gelöst werden? Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen dazu bei, fundierte Entscheidungen über den Aufbau von 5G-Netzen zu treffen und die Netzwerkabdeckung unter Berücksichtigung von Nebenbedingungen zu maximieren. N2 - This bachelor thesis examines the problem of selecting antenna sites for maximum spatial coverage in 5G radio networks. The main goal is to find an efficient solution to this combinatorial optimization problem by formulating and solving it as a partial set covering problem. The thesis is divided into two parts: The first part provides an introduction to the mathematical foundations of the Partial Set Covering Problem, including definitions, formulation and solution methods. In the second part, a practical approach to solve this problem is presented, analyzing real instances for antenna site selection. Two main questions are examined here: 1) How can the given instance be reformulated into a partial set covering problem? 2) How can this problem be solved using a heuristic method, in particular the simulated annealing algorithm? The results of this work help to make informed decisions about building 5G networks and to maximize network coverage considering constraints. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 29, 2023 KW - 5G-Funknetze KW - Antennenstandort-Optimierung KW - Kombinatorische Optimierung KW - Partial Set Covering Problem KW - Simulated-Annealing-Algorithmus KW - 5G radio networks KW - Antenna site optimization KW - Combinatorial optimization KW - Partial set covering problem KW - Simulated annealing algorithm KW - 5G KW - Funknetz KW - Antenne KW - Kombinatorische Optimierung Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63556 ER - TY - THES A1 - Zhao, Dapeng T1 - Metal Injection Moulding of Titanium-Niobium alloys for biomedical applications T1 - Metallspritzgießen von Titan-Niob Legierungen für Biomedizinische Anwendungen N2 - The main subject of this work was the investigation of sintering behavior, microstructure, mechanical properties and biocompatibility of metal injection moulded (MIM) Ti-Nb alloys for biomedical applications. Commercially pure titanium (CP-Ti) samples were also fabricated by MIM as a reference. The sintering behavior of MIM Ti-Nb alloys was studied at first, in order to roughly determine the sintering parameters in the following investigations. Dilatometry was applied to investigate the linear shrinkage of MIM Ti-Nb samples from room temperature to 1500 °C at a heating rate of 3 °C/min under argon atmosphere. Various sintering parameters and Nb contents were used to investigate their influences on microstructure and mechanical properties of MIM Ti-Nb alloys by means of density measurements, optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing. Transmission electron microscopy (TEM) and high energy X-ray diffraction (HEXRD) measurement were applied to investigate the nature and precipitation of the unexpected titanium carbide precipitates in MIM Ti-Nb alloys. Initial cell adhesion and cell proliferation assays of human umbilical cord perivascular cells (HUCPV) on MIM Ti-Nb alloys were performed for biocompatibility characterization. The results of this work show that MIM Ti-Nb and MIM CP-Ti samples have been successfully fabricated and the as-sintered samples show good shape retention without distortion compared to the green sample. The sintering process of MIM Ti-Nb alloys consists of three main steps – Ti-diffusion step, Ti-Nb-diffusion step and Matrix-diffusion step. With increasing sintering temperatures and time, MIM Ti-Nb alloys exhibit lower porosity and higher Young’s modulus. A higher Nb content in MIM Ti-Nb alloys leads to an increase of carbide area fraction and porosity. The three factors – Nb content, carbide area fraction and porosity – determine the mechanical properties of MIM Ti-Nb alloys. An increase of Nb content and amount of carbides as well as a lowered porosity lead to a higher tensile strength. A decrease of Young’s modulus can be expected with higher Nb content and porosity. A high amount of titanium carbides can result in very poor ductility, but annealing and quenching process can significantly improve the elongation by dissolving the carbides. MIM Ti-Nb alloys exhibit good biocompatibility, indicating their potential for implant applications. N2 - Das Hauptthema dieser Arbeit war die Untersuchung von Sinterverhalten, Mikrostruktur, mechanischen Eigenschaften und Biokompatibilität von mittels Metallpulverspritzguss (MIM: Metal Injection Moulding) verarbeiteten Ti-Nb Legierungen für biomedizinische Anwendungen. Reintitan (CP-Ti) Proben wurden ebenfalls mittels MIM als Referenz hergestellt. Zunächst wurde das Sinterverhalten der MIM Ti-Nb Legierungen untersucht, um die Sinterparameter für die folgenden Untersuchungen abzuschätzen. Dilatometrie wurde angewendet, um die lineare Schrumpfung von MIM Ti-Nb Proben beim Aufheizen von Raumtemperatur auf 1500 °C mit einer Rate von 3 °C/min unter Argon Atmosphäre zu untersuchen. Verschiedene Sinterparameter und Nb-Gehalte wurden verwendet, um deren Einflüsse auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von MIM Ti-Nb Legierungen mit Hilfe von Dichtemessung, optischer Mikroskopie (OM), Röntgenbeugung (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und mechanischer Prüfung zu bestimmen. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Hochenergie-Röntgenbeugung (HEXRD) wurden angewendet, um Art und Ausscheidungsprozess der unerwarteten Titankarbide in MIM Ti-Nb Legierungen zu untersuchen. Zur Charakterisierung der Biokompatibilität wurden Tests bezüglich anfänglicher Zelladhäsion und Zellproliferation von perivaskulären Zellen der menschlichen Nabelschnur (HUCPV) auf der Oberfläche von MIM Ti-Nb Legierungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass MIM Ti-Nb und MIM CP-Ti Proben erfolgreich hergestellt werden können. Die gesinterten Proben zeigten eine gute Formbeständigkeit ohne Verzerrung gegenüber des Grünteils. Der Sintervorgang der MIM Ti-Nb Legierungen besteht aus drei Hauptschritten – Ti-Diffusionsschritt, Ti-Nb-Diffusionsschritt und Matrix-Diffusionsschritt. Mit zunehmender Sintertemperatur und Zeit zeigen MIM Ti-Nb Legierungen eine abnehmende Porosität und eine Erhöhung des E-Moduls. Ein höherer Nb Gehalt führt zu einer Erhöhung der Flächenanteile von Karbiden und Poren. Die drei Faktoren – Nb Gehalt, Karbid-Flächenanteil und Porosität – kontrollieren die mechanischen Eigenschaften von MIM Ti-Nb Legierungen. Eine Erhöhung des Nb-Gehaltes und der Menge der Karbide sowie eine geringere Porosität führen zu einer höheren Zugfestigkeit. Eine zusätzliche Verringerung des E-Moduls findet mit höherem Nb-Gehalt und höherer Porosität statt. Eine große Menge an Titankarbiden führt zu einer niedrigen Duktilität, jedoch kann die Dehnung durch Glühen und Abschrecken zur Auflösung der Karbide deutlich verbessert werden. MIM Ti-Nb Legierungen weisen eine gute Biokompatibilität auf und zeigen dadurch ihr großes Potenzial für Implantat Anwendungen. KW - Metallpulver KW - Spritzgießen KW - Sintern KW - Titanlegierung KW - Nioblegierung KW - Ti-Nb Legierungen KW - Metallspritzgießen KW - Sintern KW - Titan-Karbid KW - Mechanische Eigenschaft KW - Ti-Nb alloys KW - Metal injection moulding KW - Sintering KW - Titanium carbide KW - Mechanical behaviour Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-30515 ER - TY - THES A1 - Zhang, Yangwen T1 - Self-sufficient semi-active vibration control of high-rise buildings under wind excitation by moveable double-skin facades T1 - Autarke semi-aktive Schwingungskontrolle von Hochhäusern unter Windanregung durch bewegliche Doppelfassaden N2 - The accelerated urbanization has led to increasing tension on urban land use. In this context, more and more slender high-rise buildings are being built worldwide in pursuit of better economic benefits. However, these structures are susceptible to wind excitation due to their lower first natural frequency. Different passive, semi-active, and active damping systems have been developed to reduce wind-induced structural vibration. Among them, the tuned mass dampers are widely used and proved as a very effective method in practice. However, this system requires a large additional damping mass. This also causes additional reinforcement, which increases the cost and carbon footprint. A huge space near the top story of the building is needed for the installation. In this research, a novel system named distributed-Multiple Tuned Facade Damping (d-MTFD) system is proposed by using specially designed parallel moveable Double-Skin Facade (DSF) outer skin as damping mass. These moveable facade elements can be installed on the upper stories of the high-rise building. Smooth-running guide rail systems are used to achieve the parallel moveability. Multi-objective optimization based on the Genetic Algorithm (GA) is applied to reduce the maximum top floor acceleration (Objective I) and to reduce the maximum facade relative displacement (Objective II) simultaneously. The optimization results for the passive and semi-active systems are presented in the form of the Pareto front. The trade-off between these selected two competing optimization objectives is observed. This approach was first validated in a simulation using a 306 m tall reference building for a wind speed of 13.5 m/s at 10 m above ground level with a return period of 10 years. Acceptable peak accelerations at the top story for hotel use and a maximum facade relative displacement of less than ±0.5 m could be achieved for the benchmark building with the d-MTFD system. For semi-active control, the variable damping coefficient can be achieved by using stepper motors in generator mode. The electrical damping coefficient can be continuously adjusted by the developed power electronics. In addition, electrical energy can be generated and stored in a battery. A full-scale prototype with one parallel moveable facade element was built. Based on the prototype, the functionality of the semi-active control using a stepper motor and its energy harvesting performance was tested by applying Hardware-in-the-Loop (HiL) simulations. Greybox system identification was used to estimate some parameters (spring stiffness, friction, etc.) in the connection. The accurate system identification results ensure further validation using HiL simulations. The HiL simulations successfully demonstrated the feasibility of a self-powered semi-active d-MTFD system. N2 - In Metropolen ist die Flächennutzung aufgrund der Urbanisierung eingeschränkt, was den Bau von schlanken Hochhäusern weltweit gefördert hat. Jedoch sind sie anfällig für dynamische Windlasten. Um dies zu bekämpfen, wurden passive, semi-aktive und aktive Dämpfungssysteme entwickelt, wobei sich abgestimmte Massendämpfer als sehr wirksam erwiesen haben. Dieses System erfordert jedoch eine große zusätzliche Dämpfungsmasse. Dies führt auch zu einer zusätzlichen Verstärkung des Tragwerks, was die Kosten und den CO2-Fußabdruck erhöht. Für die Installation wird ein großer Raum in den obersten Stockwerken des Gebäudes benötigt. In dieser Arbeit wird ein innovatives System mit der Bezeichnung "distributed-Multiple Tuned Facade Damping (d-MTFD) System" vorgestellt, bei dem eine speziell entwickelte, parallel bewegliche Außenhaut der Doppelfassade (DSF) als Dämpfungsmasse verwendet wird. Diese beweglichen Fassadenelemente können in den oberen Stockwerken des Hochhauses installiert werden. Um die parallele Verschiebbarkeit zu erreichen, werden leichtgängige Führungsschienensysteme eingesetzt. Eine multikriterielle Optimierung mittels des genetischen Algorithmus (GA) wird angewandt, um gleichzeitig die maximale Beschleunigung im obersten Stockwerk (Ziel I) und die maximale Verschiebung zwischen der Primarstruktur und der beweglichen Außenhaut (Ziel II) zu reduzieren. Die Optimierungsergebnisse für die passiven und semiaktiven Systeme werden in Form der Pareto- Front dargestellt. Der Kompromiss zwischen diesen beiden ausgewählten konkurrierenden Optimierungszielen wird beobachtet. Dieser Ansatz wurde zunächst in einer Simulation mit einem 306 m hohen Referenzgebäude für eine Windgeschwindigkeit von 13,5 m/s in 10 m Höhe über Grund mit einer Wiederkehrperiode von 10 Jahren validiert. Mit dem d-MTFD System konnten für das Referenzgebäude akzeptable Spitzenbeschleunigungen im obersten Stockwerk für die Hotelnutzung und eine maximale Fassaden-Relativverschiebung von weniger als ±0, 5 m erreicht werden. Bei der semiaktiven Regelung kann der variable Dämpfungskoeffizient durch den Einsatz von Schrittmotoren im Generatorbetrieb erreicht werden. Der elektrische Dämpfungskoeffizient kann durch die entwickelte Leistungselektronik stufenlos eingestellt werden. Darüber hinaus kann elektrische Energie erzeugt und in einer Batterie gespeichert werden. Ein maßstäblicher Prototyp mit einem parallel beweglichen Fassadenelement wurde gebaut. Anhand des Prototyps wurden die Funktionalität der semiaktiven Regelung unter Verwendung eines Schrittmotors und die Leistung der Energiegewinnung mittels Hardware-in-the-Loop (HiL)-Simulationen getestet. Die Grey-Box-Systemidentifikation wird zur Schätzung der Parameter (Federsteifigkeit, Reibung, usw.) in der Verbindung verwendet. Die genauen Ergebnisse eine weitere Validierung durch HiL-Simulationen. Die HiL-Simulationen haben erfolgreich die Machbarkeit eines autarken semiaktiven d-MTFD Systems demonstriert. T3 - Schriftenreihe Hybride Konstruktionen - Massivbau - 15 KW - Energy harvesting KW - Energiegewinnung KW - Distributed-Multiple Tuned Facade Damping system KW - d-MTFD KW - Hardware-in-the-Loop simulation KW - HiL KW - System identification KW - Systemidentifikation KW - Semi-active vibration control KW - Semi-aktive Schwingungskontrolle KW - Hochhaus KW - Schlankes Bauwerk KW - Doppelte Fassade KW - Schwingungsdämpfung KW - Windlast KW - Mehrkriterielle Optimierung KW - Hardware-in-the-loop KW - Genetischer Algorithmus KW - Energieerzeugung KW - Prototyp Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63811 SN - 2569-2798 ER -