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Eisenbahnbrücken unterliegen als zyklisch beanspruchte Bauwerke einer Ermüdungsbeanspruchung. Für bestehende Bauwerke ist der Nachweis der Sicherheit gegen Ermüdungsversagen ein wesentliches Bewertungskriterium. In der vorliegenden Arbeit werden die Einflüsse der Nietklemmkraft und der Streuung bruchmechanischer Materialkennwerte auf das Wachstum von Ermüdungsrissen in genieteten Verbindungen von Eisenbahnbrücken aus Flussstahl untersucht., Railway bridges, as cyclically loaded structures, are subject to fatigue stress. For existing structures, the proof of safety against fatigue failure is an essential evaluation criterion. In the present work, the influences of the rivet clamping force and the scatter of fracture mechanical material parameters on the growth of fatigue cracks in riveted joints of railway bridges made of old mild steel are investigated.

This dissertation focuses on the predictive control of BTB converter for electrical machine. Given the fast dynamic response and flexible integration of various constraints, MPC is considered to be applied, and the DPVC strategy, which merges the DC-link voltage regulation and power regulation terms into one newly-defined cost function, is proposed. To cope with the parameters mismatch, Kalman filter is added to compensate for the steady-state error. Besides, to save the effort of parameter tuning, the weighting factor is further eliminated from the cost function., Diese Dissertation befasst sich mit der prädiktiven Regelung von BTB-Umrichtern für elektrische Maschinen. In Anbetracht der schnellen dynamischen Reaktion und der flexiblen Integration verschiedener Randbedingungen wird die DPVC-Strategie vorgeschlagen, die die Begriffe der Zwischenkreisspannungsregelung und der Leistungsregelung in einer neu definierten Kostenfunktion zusammenfasst. Um mit der Fehlanpassung der Parameter umzugehen, wird ein Kalman-Filter hinzugefügt, um den stationären Fehler zu kompensieren. Außerdem wird der Gewichtungsfaktor aus der Kostenfunktion eliminiert, um den Aufwand für die Parameterabstimmung zu verringern.

The emergence of Urban Air Mobility (UAM) has necessitated the demand for effective flight control approaches that can adequately satisfy the requirements pertaining to operation of novel aircraft configurations in urban airspace. In that context, this thesis presents methods to facilitate design of unified flight control strategies for all flight phases – hover, transition and wingborne of Vertical Take-Off and Landing (VTOL) transition aircraft, which are being developed in the UAM ecosystem., Die Urban Air Mobility (UAM) bedingt die Nachfrage nach effektiven Flugregelungsansätzen, welche den Anforderungen in Bezug auf die Operation neuartiger Flugkonfigurationen in urbanen Luftraum gerecht werden können. Die vorliegende Dissertation zeigt Methoden auf, wie das Design von vereinheitlichten Flugregelungsstrategien für alle Flugphasen – Schwebeflug, Transition und Flächenflug – der vertikal start- und landefähigen Fluggeräte für den Einsatz im urbanen Luftraum vorgenommen werden kann.

The development process of jet engines is a challenging issue as it includes various engineering disciplines with partially competing goals. Throughout the thesis, an interdisciplinary simulation model of a low-pressure turbine secondary air system is set up. The methodological focus of the work is on the modeling of epistemic uncertainty sources., Die Entwicklung von Flugzeugtriebwerken ist ein herausfordernder Prozess, bei dem teilweise konkurrierende Anforderungen verschiedener Fachdisziplinen miteinander vereint werden müssen. Im Rahmen dieser Dissertation wird ein interdisziplinäres Simulationsmodell für das Sekundärluftsystem einer Niederdruckturbine aufgebaut. Der methodische Fokus liegt hierbei auf der Implementierung von Methoden zur Berücksichtigung von epistemischen Unsicherheiten im Designprozess.

This study focuses on enhancing security against invasive attacks on on-chip systems through innovative detector circuitry, even for deep submicron technologies. The introduction of ROPAD has significantly improved detection for regular data buses. Furthermore, ROPAD+ introduces protection for non-equal length bus lines, a novel development. The overarching goal is to fortify security against invasive attacks, simultaneously addressing aging and noise concerns, while preserving data integrity., Diese Studie konzentriert sich auf die Verbesserung der Sicherheit gegen invasive Angriffe auf On-Chip-Systeme durch innovative Detektorschaltungen, auch für tiefe Submikrometer-Technologien. Die Einführung von ROPAD hat die Erkennung für reguläre Datenbusse erheblich verbessert. Darüber hinaus führt ROPAD+ Schutz für Busleitungen unterschiedlicher Länge ein, eine neuartige Entwicklung. Das übergreifende Ziel ist es, die Sicherheit gegen invasive Angriffe zu stärken, gleichzeitig Alterungs- und Rauschprobleme anzugehen und die Datenintegrität zu bewahren.

In der Motorradfahrsimulation besteht kein allgemeiner Konsens, welche Lenkinteraktion zur Führung eines Einspurfahrzeuges geeignet ist. Es wird das Verhaltensmodell nach Rasmussen herangezogen und Probandenstudien durchgeführt, um anhand geeigneter Messgrößen das Fahrerlenkverhalten den Verhaltensebenen zuzuordnen. Abschließend wird eine Empfehlung für einen allgemeinen Konsens gegeben., In the motorcycle riding simulation, there is no general consensus on which steering interaction is suitable for controlling a single-track vehicle. The behavioral model according to Rasmussen is used, and subject studies are conducted to assign the rider's steering behavior to the levels of behavior using appropriate measures. Finally, a recommendation for a general consensus is provided.

Surface modifications of (mainly) synthetic polymeric materials by biopolymers are assessed by evaluating the interactions inside of such compounded materials and with their environment. The interface related mechanisms enabling the interactions and the effects of the functionalizations on the adhesive behavior of the materials are discussed. This can help broaden the knowledge about polymer-polymer interactions and support the development of polymeric materials with specific functionalities., Oberflächenmodifikationen von (hauptsächlich) synthetischen Polymermaterialien durch Biopolymere und die Wechselwirkungen innerhalb solcher Verbundmaterialien und mit ihrer Umgebung werden untersucht. Die beteiligten Grenzflächenmechanismen und die Auswirkungen der Funktionalisierungen auf das Adhäsionsverhalten der Materialien werden diskutiert. Dies kann das Wissen über Polymer-Polymer-Wechselwirkungen sowie die Entwicklung von Polymermaterialien mit spezifischen Funktionalitäten unterstützen.

In spatial computing, data-driven systems process vast data but face challenges due to complex algorithms and growing datasets, necessitating hardware scaling with higher costs. Compression is able to optimize memory and computational efficiency by removing unimportant information within the data. This is essential for edge computing, therefore, it is necessary to investigate the role of compression in spatial computing. Results show that compression improves systems efficiency at comparable small costs in accuracy, enabling edge computing in constrained environments., Im Spatial Computing verarbeiten datengetriebene Systeme große Datenmengen, stehen jedoch vor Herausforderungen aufgrund komplexer Algorithmen und wachsender Datensätze. Kompression optimiert die Speicher- und Recheneffizienz indem unwichtige Informationen entfernt werden. Das ist entscheidend für das Edge Computing, daher ist die Rolle der Kompression im Spatial Computing zu untersuchen. Ergebnisse zeigen, dass Kompression die Effizienz datengetriebener Systeme verbessert, bei vergleichsweise geringen Verlusten von Genauigkeit.

This thesis presents novel methodological developments for a seamless computer-aided design-integrated constitutive modeling, simulation, and structural assessment of masonry structures with the isogeometric analysis in a numerical multiphysics environment., In dieser Arbeit werden neuartige methodische Entwicklungen für eine nahtlose CAD integrierte konstitutive Modellierung, Simulation und statische Bewertung von Mauerwerksstrukturen mittels isogeometrischer Analyse in einer numerischen Multiphysikumgebung vorgestellt.

Aimed at explosion safety analysis, an efficient transient numerical method for large-scale flames in premixed gaseous media is developed. It includes a novel scale-adaptive URANS model for Darrieus-Landau instability effects on flame wrinkling. Following the validation with experimental data, an application to flame propagation analysis in a full-scale nuclear reactor containment is demonstrated., Für die Analyse der Explosionssicherheit wird in dieser Arbeit eine effiziente, instationäre numerische Methode für großskalige Flammen in vorgemischten Gasen entwickelt. Es umfasst ein neuartiges skalenadaptives URANS-Modell für Darrieus-Landau-Instabilitätseffekte auf die Flammenfaltung. Nach der Validierung durch experimentelle Daten wird eine Anwendung auf die Analyse der Flammenausbreitung im Containment eines Kernreaktors in Originalgröße vorgestellt.

Ziel dieser Arbeit ist es, flottenübergreifende Aussagen und Empfehlungen zur Elektrifizierung gewerblicher Fahrzeugflotten abzuleiten. Dazu wird der Umstieg auf Elektrofahrzeuge und der Aufbau einer eigenen Ladeinfrastruktur für eine Vielzahl unterschiedlicher Flotten simuliert und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen unter anderem die Auswirkungen der Elektrifizierung sowie den Einfluss der Fahrzeug- und Ladeinfrastrukturwahl auf den Flottenbetrieb und die Flottenwirtschaftlichkeit., The aim of this work is to derive cross-fleet statements and recommendations for the electrification of commercial vehicle fleets. Therefore, the switch to electric vehicles and the development of an own charging infrastructure are simulated and evaluated for a variety of different fleets. The results show, among other things, the impact of electrification as well as the influence of vehicle and charging infrastructure selection on fleet operation and fleet profitability.

In dieser Dissertation werden die Entstehungsmechanismen impulsartiger Störgeräusche aus den Schnittstellen verschraubter Kontakte mit einem Fügepartner aus einer Aluminiumlegierung untersucht. Der Fokus liegt auf dem sog. Tickern, das in den Trennebenen des Kfz-Radverbundes „Bremsscheibentopf zu Rad“ sowie „Bremsscheibentopf zu Radlager“ entsteht. Die These zum Entstehungsmechanismus dieses Störgeräusches besteht in einem Stick-Slip-Effekt, der einen Impuls auslöst und die Struktur anregt., In this thesis, the excitation mechanism of impulse-like noises from the interfaces of bolted contacts with a joining partner made of an aluminum alloy are investigated. The focus lies on the so-called ticking noise from the automotive industry, which comes from the frictional interfaces “brake disc pot to wheel” and “brake disc pot to wheel bearing”. The hypothesis is being examined, if these noises arise from a stick-slip transition in the contact interface, which excites the structure.

Identification problem for molecular communications (MCs) systems is developed. In particular, identification capacity is studied for MC systems modelled by memoryless Poisson, Poisson with memory, and memoryless Binomial channels where encoder is deterministic and subject to constraints. Furthermore, deterministic identification (DI) capacity for several fundamental channels such as binary symmetric, discrete memoryless, and Gaussian with slow and fast fading is established., Das Identifikationsproblem für molekulare Kommunikationssysteme (MCs) wird entwickelt. Insbesondere wird die Identifikationskapazität für MC-Systeme untersucht, die durch gedächtnislose Poisson, Poisson mit Gedächtnis, und gedächtnislose Binomialkanäle modelliert werden, bei denen der Encoder deterministisch ist und Einschränkungen unterliegt. Darüber hinaus wird eine deterministische Identifikationskapazität (DI) für mehrere grundlegende Kanäle wie binärsymmetrische, diskrete gedächtnislose und Gaußsche Kanäle mit langsamem und schnellem Fading etabliert.

Sheet metal materials show a formability dependent on the strain path. This behaviour has been demonstrated in various works for several materials. There are numerous models for predicting this behaviour. These models are currently limited to isotropic material behaviour. In this work, the influence of the loading direction and a change in this direction is investigated. A prediction model for such load paths is also developed and validated on a real component., Blechwerkstoffe weisen eine vom Dehnpfad abhängige Umformbarkeit auf. Dieses Verhalten wurde in verschiedenen Arbeiten für zahlreiche Werkstoffe nachgewiesen. Zur Vorhersage dieses Verhaltens gibt es zahlreiche Modelle. Diese Modelle sind aktuell auf ein isotropes Werkstoffverhalten beschränkt. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss der Belastungsrichtung und einer Änderung dieser untersucht. Ebenso wird ein Vorhersagemodell für solche Dehnpfade entwickelt und an einem Realbauteil validiert.

Die vorliegende Arbeit befähigt Industriebetriebe, ein produktionsseitiges Diskontinuitätenmanagement für ihre Produktionstechnik zu betreiben. Dazu werden produktionstechnische Defizite frühzeitig erkannt und noch vor ihrer Entstehung durch Gegenmaßnahmen vorbeugend vermieden. Somit bleibt die Produktionsfähigkeit der Unternehmen auch im volatilen und dynamischen Unternehmensumfeld bestehen, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen langfristig ausgeweitet wird., This thesis enables industrial companies to operate a production related discontinuity management for their production technology. To this end, production related deficits are identified at an early stage and preventively avoided by countermeasures even before they arise. In this way, the production capability of the companies remains intact even in a volatile and dynamic business environment, thus extending the competitiveness of the companies in the long term.

In der Bauplanung bietet modellbasiertes Arbeiten deutliche Vorteile gegenüber zeichnungsbasierten Verfahren. Ein bisher kaum adressiertes Problem ist der Umgang mit Modellversionen, die im Zuge des nebenläufigen Engineerings entstehen. Diese Dissertation präsentiert einen Ansatz zur inkrementellen Versionskontrolle von BIM-Modellen. Die entwickelten Methoden nutzen Prinzipien der Graphentheorie und -transformation und ermöglichen den Austausch von Änderungen auf Objektebene., In construction planning, model-based procedures offer significant advantages over conventional drawing-based methods. A previously scarcely addressed issue is the handling of model versions that arise during concurrent engineering. This dissertation presents an approach to incremental version control of BIM models. The developed methods utilize principles of graph theory and transformation, enabling the exchange of changes at the object level.

In this work, the influence of different road surfaces and materials on radar scattering is analyzed for the automotive 77 GHz band. It comprises all roads commonly found on German highways and distinguishes in specular and diffuse scattering behavior. For the investigation, different measurement methods are proposed resulting in mathematical descriptions of the reflection. This characterization includes the relative permittivity and roughness, as well as probability density functions of the reflectance of the surfaces., In dieser Arbeit wird der Einfluss von Straßenoberflächen und -materialien auf die Radar Streuung im Frequenzband von 77 GHz untersucht. Es umfasst alle üblicherweise auf deutschen Autobahnen verbauten Straßentypen und unterscheidet zwischen spiegelnder und diffuser Reflexion. Hierfür werden verschiedene Messmethoden vorgestellt. Die Reflexion wird mit Hilfe der gewonnenen Messdaten mathematisch beschrieben, was Werte für Permittivität und Rauigkeit sowie Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen umfasst.

Der Splitkurbelwellenmotor ist als konsequente Weiterentwicklung der Zylinderabschaltung anzusehen. Dem dauerhaft gefeuerten Primärmotor wird der bei Nichtgebrauch stillstehende Sekundärmotor bedarfsgerecht im Fahrbetrieb über die zwischen den beiden Teilmotoren sitzende Splitkupplung zugeschaltet. In der Machbarkeitsstudie werden die Wirkweise, die erforderliche Betriebsstrategie, der Funktionsbedarf der Nebenaggregate und das Verbrauchseinsparpotential simulativ analysiert. Der gekoppelte Betrieb beider Teilmotoren wird experimentell durch applikative und konstruktive Parametervariationen untersucht., The Split-Crankshaft Engine is a logical further development of cylinder deactivation engines. During driving operation, the secondary engine completely stands still for low load demands and dynamically connects on request to the permanently fired primary engine via the Split-Clutch Unit, which mounts between both partial engines. The feasibility study analyses the mode of operation, the required operation strategy, the functional requirements of the auxiliaries and the achievable efficiency potential within an extensive co-simulation. The coupled operation of both partial engines is investigated experimentally through application and design parameter variations.

This thesis comprises aerodynamic analyses on steady and dynamic stability as well as directional control characteristics of a low-aspect-ratio flying-wing configuration. The investigations are performed based on wind tunnel test data and numerical simulations. The stability and control characteristics are discussed and a relation to the underlying flow-physical phenomena is provided. The directional control characteristics are investigated for a novel outboard split flap., Die Arbeit umfasst aerodynamische Analysen zur stationären und dynamischen Stabilität und zu den Richtungssteuereigenschaften einer Nurflügelkonfiguration kleiner Streckung. Die Analysen werden auf Basis von Windkanaldaten und numerischen Simulationen durchgeführt. Die Stabilitäts- und Steuereigenschaften werden diskutiert und ein Bezug zu den zugrundeliegenden strömungsphysikalischen Phänomenen wird hergestellt. Die Giersteuereigenschaften werden für eine neuartige Spreizklappe untersucht.

Oscillatory flow through a hexagonal sphere pack is investigated by means of direct numerical simulation. The flow state on the pore scale is determined for given Hagen and Womersley numbers, and the Reynolds number scaling of the friction drag and the accelerative, viscous and convective pressure drag components is investigated. Models are proposed for the superficial velocity and dissipation rate in nonlinear / linear unsteady flow through porous media., Die oszillierende Strömung durch eine hexagonale Kugelpackung wird mittels direkter numerischer Simulation untersucht. Der Strömungszustand wird für gegebene Hagen- und Womersley-Zahlen bestimmt, und die Reynolds-Zahl-Skalierung des Reibungswiderstands und der Beschleunigungs-, viskosen und konvektiven Druckwiderstandsanteile wird untersucht. Es werden Modelle für die Filtergeschwindigkeit und Dissipationsrate in nichtlinearen / linearen instationären Strömungen durch poröse Medien vorgeschlagen.

This thesis aims at making the locomotion capabilities of humanoid robots more versatile and robust. In particular, additional hand support during fast biped walking is investigated. Although the presented results are transferable to similar systems, this thesis is closely related to the particular research prototype LOLA developed at the Chair of Applied Mechanics, TUM. The performance of the proposed solution is demonstrated through various simulations and real-world experiments., Ziel der Arbeit ist es die Fortbewegung humanoider Roboter vielseitiger und robuster zu machen. Hierbei wird im Speziellen das zusätzliche Abstützen mit den Händen während des schnellen zweibeinigen Gehens untersucht. Obwohl die Ergebnisse auch auf ähnliche Systeme übertragen werden können, steht diese Arbeit in engem Zusammenhang mit dem Roboter LOLA des Lehrstuhls für Angewandte Mechanik, TUM. Die Leistung der vorgestellten Lösung wird durch Simulationen und reale Experimente demonstriert.

Critical infrastructure networks are vital for society, and their failure can lead to severe consequences. The primary goal of this thesis is to devise efficient sampling-based algorithms for assessing network reliability, with a specific focus on their application to power grids. In this regard, we expand two widely employed variance reduction techniques, namely subset simulation and cross entropy method. Critical network components can be identified as a by-product of these algorithms by estimating the component importance measures using failure samples., Die Bedeutung kritischer Infrastrukturnetzwerke für die Gesellschaft ist unbestreitbar, und ein Ausfall kann schwerwiegende Konsequenzen nach sich ziehen. Das Hauptziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung effizienter, stichprobenbasierter Algorithmen zur Bewertung der Netzwerkzuverlässigkeit, insbesondere mit Fokus auf deren Anwendung in Stromnetzen. Hierbei erweitern wir zwei weit verbreitete Techniken zur Varianzreduktion, nämlich die Subset Simulation und die Cross Entropy Methode. Durch die Schätzung von Ausfallstichproben können wir dabei kritische Netzwerkkomponenten identifizieren und ihre Bedeutungswerte bestimmen.

Produzierende Unternehmen müssen in der Lage sein, die Auswirkungen von Änderungen in der Produktion effizient zu analysieren, um ihre Wettbewerbsfähigkeit durch eine schnelle Umsetzung von Änderungen sicherzustellen. Um in jedem Anwendungsfall eine effiziente und bedarfsorientierte Analyse von Änderungsauswirkungen in der Produktion zu ermöglichen, stellt die Arbeit eine modulare Methodik bestehend aus 21 detaillierten Analysemodulen und einer ganzheitlichen Konfigurationsmethodik vor., Manufacturing companies need to be able to efficiently analyze the impact of changes in production in order to ensure competitiveness by implementing changes quickly. To enable an efficient and customized manufacturing change impact analysis in each use case, the thesis presents a modular methodology consisting of 21 detailed analysis modules and a holistic configuration methodology.

This thesis deals with the decomposition of periodic signals into their fundamental parameters. Three different observers (esFAO, mFAO, tFAO) are developed. Hereby, each observer has unique characteristics. All observers are designed to estimate amplitudes and phase angles of a predefined number of harmonic components out of the periodic signal as well as its fundamental angular frequency. All observers are further developed such that they imply the estimation of offset., Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Zerlegung von periodischen Signalen in ihre fundamentalen Parameter. Drei verschiedene Beobachter (esFAO, mFAO, tFAO) werden entwickelt. Dabei hat jeder Beobachter einzigartige Eigenschaften. Alle Beobachter sind so konzipiert, dass sie die Amplituden und Phasenwinkel einer fixen Anzahl von harmonischen Komponenten des Signals sowie dessen fundamentale Winkelfrequenz schätzen. Alle Beobachter werden so erweitert, dass sie auch Offsets schätzen können.

This research focuses on the topological structures and advanced control methods for multilevel inverters (MLIs) applications. The dissertation is structured into two main parts. The first part focuses on upgrading established commercialized topologies to enable nine-level operation, with a specific emphasis on addressing structural complexity and enhancing converter efficiency. The second part focuses on exploiting the powerful of model predictive control (MPC) in the challenging multi objective control problem of MLI applications while proposing new MPC methods., Diese Forschung konzentriert sich auf die topologischen Strukturen und fortschrittlichen Regelungsmethoden für Anwendungen von Multilevel-Wechselrichtern (MLI). Die Dissertation ist in zwei Hauptteile gegliedert. Der erste Teil befasst sich mit der Aufrüstung etablierter, kommerzieller Topologien, um einen Neun-Level-Betrieb zu ermöglichen. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Bewältigung der strukturellen Komplexität und der Verbesserung der Wandlereffizienz. Der zweite Teil befasst sich mit der Nutzung der Leistungsfähigkeit der modellprädiktiven Regelung (MPC) bei dem anspruchsvollen Mehrobjektiv-Regelungsproblem von MLI-Anwendungen und schlägt neue MPC-Methoden vor.

In dieser Arbeit wird die Herstellung von Verzahnungen in Leichtbauweise aus dem Einsatzstahl 16MnCr5 mittels Laser-Strahlschmelzen systematisch untersucht. Dazu wird ein Vorgehen zur bauweisenspezifischen Parameteridentifikation erarbeitet und Tragfähigkeitskennwerte ermittelt. Zur Optimierung des Leichtbaupotenzials wird die Möglichkeit der Multimaterialfertigung untersucht. Abgeschlossen wird die Arbeit mit einer Wirtschaftlichkeitsanalyse in Abhängigkeit der Leichtbauweise., In this work, the production of gears in lightweight design from the case-hardening steel 16MnCr5 using laser powder bed fusion is systematically investigated. For this purpose, a procedure for the design-specific parameter identification is developed and load-carrying capabilities are determined. To optimize the design potential, the possibility of multi-material manufacturing is investigated. The work is concluded with an economic analysis depending on the lightweight design variant.

Es wurden digital und analog schaltende Memristoren in Form von Titandioxid zwischen Aluminium- und / oder Platin-Elektroden hergestellt. Bei digitalen Memristoren verursachte ein Temperaturanstieg ein spontanes, zurücksetzbares Schalten des elektrischen Widerstands, ein hoher Strom eine lokale Migration des Bottom-Elektroden-Materials auf die Top-Elektrode. Simulationen (Kooperation mit Politecnico di Milano) konnten ersteren Effekt durch inhomogene Ionen-Diffusion und unterschiedliche Ionenmigrations-Aktivierungsenergien im TiO2 erklären., Digital and analogue switching memristors were produced in form of titanium dioxide between aluminium and / or platinum electrodes. In the case of digital memristors, an increase in temperature caused a spontaneous, resettable switching of the electrical resistance, while a high current caused a local migration of the bottom electrode material to the top electrode. Simulations (cooperation with Politecnico di Milano) could explain the former effect by inhomogeneous ion diffusion and different ion migration activation energies in TiO2.

In this thesis, composite crushing was studied with specimens of increasing complexity in experiments and numerical simulations. Physically motivated discrete-ply models considering strain rate effects were shown to be essential for the predictive prognoses of crushing under high loading rates. However, stacked-laminate models exhibited promising results at reduced numerical costs. Further experimental and numerical studies of composites under strain rates above 5,000 1/s are recommended., In dieser Arbeit wurde Crushing von Composites an Proben zunehmender Komplexität experimentell und numerisch untersucht. Es wurde gezeigt, dass physikalisch motivierte Einzelschichtmodelle, die Dehnrateneffekte berücksichtigen, für die Prognose hochdynamischen Crushings von entscheidender Bedeutung sind. Jedoch zeigten geschichtete Laminatmodelle vielversprechende Ergebnisse bei geringerem Berechnungsaufwand. Weitere Untersuchungen von Composites unter Dehnraten über 5.000 1/s werden empfohlen.

Although anthropogenic stressors substantially impact insect biodiversity, few studies compare the drivers of trends among multiple taxa due to a lack of standardized time series data. This dissertation analyses 40 years of highly heterogeneous observation data from the central European region of Bavaria to determine occupancy changes of three insect taxa and evaluate potential drivers of trends. The effects of climate change, habitat preference, dependence on ants, and the EU Habitats Directive, among others, on butterfly, grasshopper, and dragonfly trends are discussed., Obwohl anthropogene Stressfaktoren Insekten erheblich beeinflussen, vergleichen nur wenige Studien die Ursachen für Trends verschiedener Taxa aufgrund eines Mangels an standardisierten Zeitreihendaten. Diese Dissertation analysiert 40 Jahre heterogener Beobachtungsdaten aus der zentraleuropäischen Region Bayern, um Veränderungen der Vorkommen dreier Insektentaxa festzustellen und potenzielle Ursachen für Trends zu bewerten. Unter anderem werden die Auswirkungen von Klimawandel, Ameisen-Abhängigkeit und der EU Flora-Fauna-Habitat Richtlinie diskutiert.

This thesis makes a contribution to the development of diagonal laminated timber (DLT), a composite timber product consisting of individual layers which are rotated to each other at a certain angle to optimize its stiffness properties for specific design situations and applications, such as biaxial bending due to point-supports. Therefore, DLT represents an application-optimized further development of cross laminated timber (CLT)., Diese Thesis befasst sich mit der Entwicklung von diagonal verklebtem Brettsperrholz (Diagonallagenholz - DLH), einem Laminat aus Massivholzlamellen, welche zur Anpassung der Steifigkeitseigenschaften in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet werden. DLH stellt eine anwendungsoptimierte Weiterentwicklung von Brettsperrholz (BSP) dar und erreicht bei gleichem Materialeinsatz verbesserte mechanische Eigenschaften.

This thesis presents a set of novel approaches for efficient and effective optimization of open-loop shallow geothermal systems. The approaches enable the optimization of individual systems and multiple neighboring systems, addressing key aspects such as optimal well placement and sizing. The thesis provides valuable tools to a wide range of stakeholders, especially researchers and practitioners engaged in thermal groundwater management., Diese Arbeit stellt neue Ansätze zur effizienten und effektiven Optimierung von offenen oberflächennahen geothermischen Systemen vor. Die Ansätze ermöglichen die Optimierung individueller und auch mehrerer benachbarter Systeme, wobei Schlüsselaspekte wie die optimale Platzierung und Dimensionierung von Brunnen berücksichtigt werden. Die Arbeit bietet wertvolle Werkzeuge für verschiedene Akteure, insbesondere für Forscher und Praktiker, die sich mit thermischem Grundwassermanagement beschäftigen.

This thesis investigates the potential benefit of a resilience engineering approach and its reasoning for enhancing road safety in the context of automated vehicle introduction using the functional resonance analysis method (FRAM). The thesis is publication-based, representing mixed methods research. The findings are integrated concerning system design and validation, method evaluation, and industrial application., Diese Arbeit untersucht den potenziellen Nutzen eines Resilience-Engineering-Ansatzes und dessen Schlussfolgerungen für die Erhöhung der Verkehrssicherheit im Zusammenhang mit der Einführung automatisierter Fahrzeuge unter Verwendung der funktionalen Resonanzanalysemethode (FRAM). Die Arbeit ist publikationsbasiert und umfasst gemischte Forschungsmethoden. Die Ergebnisse werden in Bezug auf Systemdesign und -validierung, Methodenbewertung und industrielle Anwendung integriert.

This dissertation addresses the modeling and forecasting of the ionosphere by incorporating space weather observations and applying machine learning techniques to construct nonlinear modeling functions. High-resolution ionosphere models for different forecast horizons are developed, taking into account the quantification of uncertainties. The resulting confidence intervals allow, for example, reliable assessment of the estimated ionospheric corrections in GNSS applications., Diese Dissertation befasst sich mit der Modellierung und Vorhersage der Ionosphäre unter Einbeziehung von Weltraumwetterbeobachtungen und der Anwendung von Techniken des maschinellen Lernens. Es werden unter Berücksichtigung der Quantifizierung von Unsicherheiten, hochaufgelöste Ionosphärenmodelle für verschiedene Vorhersagehorizonte entwickelt. Die daraus resultierenden Konfidenzintervalle ermöglichen beispielsweise eine zuverlässige Bewertung der geschätzten Ionosphärenkorrekturen bei GNSS-Anwendungen.

In this thesis, active layer morphology for the NFA-based photovoltaics is investigated with grazing-incidence X-ray scattering techniques. The active layer morphology was tuned using a solvent additive, and the relationship between morphology and device performance is elaborated. Furthermore, insights into the morphology evolution during the active layer formation processes were studied in situ. Besides, the morphology degradation is studied in an OSC via operando measurements., In dieser Arbeit wird die Morphologie der aktiven Schicht für die NFA-basierte Photovoltaik mit Röntgenstreuungstechniken bei flachem Einfall untersucht. Die Morphologie der aktiven Schicht wurde durch Zugabe eines Lösungsmittels angepasst, und der Zusammenhang zwischen Morphologie und Geräteleistung wird erläutert. Darüber hinaus wurden Einblicke in die Entwicklung der Morphologie während der Bildungsprozesse der aktiven Schicht in situ untersucht. Zudem wird die Degradation der Morphologie in einer OSC mittels Operando-Messungen untersucht.

Mit Hilfe von experimentellen und analytischen Untersuchungen sollen verschiedene Möglichkeiten zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von elastomeren Werkstoffen durch modifizierte Prüfverfahren ermittelt werden. Zu den Zielen gehören die Quantifizierung des Einflusses der Grundflächenreduktion auf den Bettungsmodul, die Verringerung der Anzahl der Lastzyklen sowie die Anpassung der Prüfgeschwindigkeiten an die jeweiligen Elastomereigenschaften., Experimental and analytical studies are used to identify optimization approaches for improving the sustainability of elastomeric materials through modified test procedures. Various aspects of the test procedures are optimized, aiming to quantify the influence of base area reduction on bedding modulus, reduce the number of load cycles and tailor the test speeds to the elastomeric material properties.

In this thesis, we develop algorithms for the formally verified controller synthesis of nonlinear disturbed systems. We combine reachability analysis and optimization to obtain a formally verified controller. By using approximations of reachable sets where possible, we save computational effort without compromising formal safety guarantees. The algorithms reduce the user input and yield improved controllers compared to previous work. Their applicability is demonstrated using several examples., In dieser Dissertation werden Algorithmen für die formal verifizierte Regler-Synthese von nichtlinearen, gestörten Systemen entwickelt. Dazu wird Erreichbarkeitsanalyse mit Methoden der Optimierung kombiniert. Durch die Approximation erreichbarer Mengen wo möglich reduziert sich der Rechenaufwand ohne Aufgabe formaler Garantien. Die Algorithmen reduzieren die Nutzereingabe und liefern verbesserte Regler im Vergleich zu Vorarbeiten. Deren Anwendbarkeit wird in mehreren Beispielen demonstriert.

This work presents a holistic method to design the battery of a battery-electric long-haul truck, including cell selection, battery modeling and validation, load profile generation, battery life simulation and an analysis of the impact of the battery thermal design. Results show that using a status-quo lithium-ion cell, battery-electric trucks can mimic diesel truck operation in a cost-competitive manner, with negligible payload losses and no volume constraints onboard the vehicle, provided that 1MW charging is available during the mandatory driver rest period., Diese Arbeit präsentiert eine Methode zur Batterieauslegung für batterieelektrische Lkw im Fernverkehr, einschließlich Zellauswahl, Batteriemodellierung und -validierung, Lastprofilerstellung, Batterielebensdauersimulation und Thermosystemauslegung. Die Ergebnisse zeigen, dass batterieelektrische Lkw mit einer status-quo Lithium-Ionen-Zelle Kostenparität, Nutzlastparität und Bauraumparität mit Diesel Lkw erreichen, wenn während der obligatorischen Ladepause 1 MW Ladeleistung verfügbar ist.

This thesis investigates flame propagation in H2-CO-air mixtures in a 6m channel. The impact of CO on flame propagation in fuel compositions ranging from 15-40vol.-% was examined. Results showed higher CO-contents extended the detonation regime in fuel-rich conditions. Inhomogeneous mixtures showed no accelerating effect in obstructed configurations, and the unobstructed channel showed a decelerating effect. The accelerating effect of concentration gradients decreased with increasing CO-content., Diese Arbeit untersucht die Ausbreitung von Flammen in H2-CO-Luft-Mischungen in einem 6m langen Kanal mit rechteckigem Querschnitt. Der Einfluss von CO auf die Flammenausbreitung wurde in Brennstoffzusammensetzungen von 15-40vol.-% untersucht, einschließlich homogener und inhomogener Mischungen. Die Ergebnisse zeigten, dass höhere CO-Gehalte den Detonationsbereich in brennstoffreichen Bedingungen erweiterten. Inhomogene Mischungen zeigten keinen beschleunigenden Effekt in behinderten Konfigurationen, und der unbehinderte Kanal zeigte einen verlangsamenden Effekt. Der beschleunigende Effekt von Konzentrationsgradienten nahm mit steigendem CO-Gehalt ab.

Die Dissertation setzt sich mit der Fragestellung der Vergleichbarkeit von Gesundheitseinwirkungen an der lokalen Adresse von Personen auseinander und adressiert dabei ebenfalls die Fragestellung des gesetzlichen und gesellschaftlichen Akzeptanzniveaus unterschiedlicher Schadensexpositionen., This dissertation addresses the comparability of health effects at the local address of individuals and simultaneously addresses the subject of the legal and social acceptance levels of different health exposures.

Remote driving can be leveraged as a fallback for an automated driving. However, it also brings challenges that raise vehicle safety concerns. The goal of this thesis is to introduce shared control to assist the driver in obstacle avoidance. Two shared control concepts are presented and compared to direct control in a user study., Remote Driving kann als eine Rückfallebene für eine automatisierte Fahrfunktion genutzt werden. Es bringt jedoch auch Herausforderungen mit sich, die Bedenken hinsichtlich der Fahrzeugsicherheit aufwerfen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Shared Control einzuführen, um den Fahrer bei der Hindernisvermeidung zu unterstützen. Zwei Shared Control Konzepte werden vorgestellt und in einer Nutzerstudie mit der direkten Steuerung verglichen.

Die Arbeit zeigt die Entwicklung eines kompakten volloptischen Zugangskonzeptes alternativ zum Bowditch Design für Großmotoren in stationären und mobilen Anwendungen. Realisiert wird dies durch eine direkt in den Zylinderkopf integrierte 180° Fisheye Optik zusammen mit einem seitlichen optischen Zugang. Erste charakteristische optische Messungen der Verbrennung von nachhaltigen Kraftstoffen, bestätigen die erfolgreiche Umsetzung an Großgasmotoren mit 42,3l und 4,8l Hubvolumen., The work shows the development of a compact fully optical access as an alternative to the Bowditch design for large-bore engines in stationary and mobile applications. This is being realized by a 180° fisheye optic directly integrated into the cylinder head together with a lateral optical access. First characteristic optical measurements of the combustion of sustainable fuels confirm the successful implementation in the large-bore gas engines with 42.3l and 4.8l displacement.

This dissertation explores optimizing urban bus systems with automated and electric buses. Key findings include operator benefits in developed countries, user cost savings in crowded routes, and the need for advanced algorithms in mixed-fleet operations., In dieser Dissertation wird die Optimierung von Stadtbussystemen mit automatisierten und elektrischen Bussen untersucht. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehören die Vorteile für die Betreiber in den Industrieländern, die Kosteneinsparungen für die Nutzer auf überfüllten Strecken und der Bedarf an fortschrittlichen Algorithmen für den Betrieb mit gemischten Flotten.

Die entwickelte beanspruchungs- und kompetenzorientierte Personaleinsatzplanung berücksichtigt physische und psychische Aspekte der Mitarbeitenden in der taktgebundenen manuellen Montage und trägt zum Erhalt der Leistungsfähigkeit und Gesundheit bei. Die Anwendungsmethode unterstützt bei der Erstellung von Mitarbeitenden- und Arbeitsplatzprofilen und deren Matching im Planungstool zur Generierung von Einsatzplänen. Zudem können Mitarbeitende die reale Beanspruchung über eine App rückmelden., The developed strain- and competence-oriented employee scheduling takes into account physical and mental aspects of employees in the cycle-based manual assembly and contributes to the preservation of performance and health. The application method supports creating employee and workplace profiles as well as their matching in the planning tool for the generation of employee schedules. In addition, employees can provide feedback on their real workload via an app.

Rekuperation kann zu Problemen an Radbremsen führen. Der Gesetzgeber sieht eine Limitierung des durch Radbremsen emittierten Feinstaub vor. Es werden die realen Fahrleistungen von Elektrofahrzeugen untersucht und Modelle vorgestellt, die Fahrzeuge und Bremsen im Rahmen von Bremstests abbilden. Der Einsatz alternativer Bremsenkonzepte wird untersucht. Neben geänderten Anforderungen werden der Einsatz von Rekuperation bei Bremstest sowie Strategien zur Aufrechterhaltung von dieser untersucht., Recuperation can lead to problems with wheel brakes. Legislature provides for a limitation of particulate matter emitted by wheel brakes. Therefore, real driving performance of electric vehicles is examined and models which depict both vehicles and brakes in braking tests are introduced. The usage of alternative brake concepts is examined. In addition to modified requirements, the usage of recuperation in braking tests as well as strategies for maintaining it are examined.