The doctoral thesis describes the possibilities of numerical modelling of hollow core concrete panels, SPIROLL type. The commercial finite element program ANSYS 13.0 is used for the modelling. The focus is on the specific flexural support of the panel and on the distribution of the shear stresses in the panel ribs near the support. The goal is to valid actually used method for homogenization of the panel’s foreheads and its influence on the shear resistance by using four numerical models. The numerical models are compared and verified with two experiments. The first experiment is vacuum loading on the hollow core slab. Second experiment is about shear loading by applying the loading blocks. Four methods for design of hollow core panels are evaluated. It is the method based on main stresses, design according EN 1992 and EN 1168 and Yang’s method of prestress effects transfer. Based on the results, a method of considering flexural support for the evaluation of hollow core panels is proposed.

Der hier vorliegende Vortrag beschreibt erste Untersuchungsergebnisse mit dem CAE-Programm "Creo Simulate" im Vergleich zum Programm "Ansys Workbench" zur Berechnung der Spannungsformzahlen sowie der örtlichen Kerbspannungen an gekerbten Konstruktionselementen. Der Vortrag beginnt mit einer Einleitung zur Geschichte der Kerbwirkungsforschung. Es werden Schadensfälle dargestellt und anschließend die Grundlagen zur Berechnung der Form- und Kerbwirkungszahlen kurz beschrieben. Es wird fortgesetzt mit der Durchführung von Konvergenz-Untersuchungen an Vollwellen mit SR-Nuten nach DIN 471 sowie an Vollwellen mit Absatz nach DIN 743 bei Zug- und Torsionsbelastung. Die Konvergenz-Berechnungsergebnisse wurden zusammengestellt und kurz kommentiert. Weiterhin wurden FE-Berechnungen zur Bestimmung der Spannungsformzahlen an Hohlwellen mit Absatz sowie an Vollwellen mit einer Kerbüberlagerung "Absatz und Querbohrung" bei Zug-, Biege, und Torsionsbelastung durchgeführt. Es wurden entsprechende Formzahldiagramme und Formzahlwerte sowie Spannungsverteilungsbilder je nach Belastungsart und Vergleichsspannungshypothese (GEH bzw. NSH) angegeben. Eine Möglichkeit zur Herabsetzung der Kerbwirkung an der kritischen Kerbstelle besteht in der absichtlichen Anwendung von Zusatzkerben, welche der Hauptkerbe benachbart sind. Derartige Entlastungskerben können zwar eine bedeutende Spannungsverminderung an der gefährdeten Stelle ergeben, an den Entlastungskerben entstehen jedoch neue Spannungsspitzen, die sich u. U. ungünstig auswirken. Zur Milderung von Kerbwirkungen durch konstruktive Entlastungskerben wurden exemplarische FEM-Untersuchungen an Vollwellen mit Absatz und an Kerbzahnwellen nach DIN 5481 bei Zug-, Biege- und Torsionsbelastung ausgeführt. Die Einflüsse der rechteckigen Form der Entlastungsnut auf die Formzahlen je Belastungsart wurden präsentiert und kurz diskutiert. Ebenfalls wurden auch die Kerbwirkungen an Evolventen-Zahnwellenverbindungen nach DIN 5480 mit freiem Auslauf und mit gebundenem Auslauf sowie mit Sicherungsringnuten nach DIN 471 untersucht, mit dem Ziel, den Ort der Spannungsmaxima und deren Verteilung, die Höhe der Kerbspannungen und den Einfluss der Sicherungsringnut auf die Spannungsüberhöhungen in den kritischen Bereichen zu erfassen. Es wurden zusätzlich weitere FE-Untersuchungen zu den Spannungsüberhöhungen an komplexen Gussbauteilen am Beispiel eines Planetenträgers für Planetengetriebe im Einatzbereich der Windkraftanlagen realisiert. Die Festlegung der Randbedingungen wurde kurz präsentiert und die sich daraus ergebenden Ergebnisse dargestellt. In diesem Vortrag wurde auch die Entwicklung eines neuen didaktischen Konzepts für die Konstruktionsausbildung zur Verbesserung der Präsentationskompetenz und Teamfähigkeit der Studierenden kurz beschrieben und über erste Erfahrungen aus der Umsetzung in die Lehrveranstaltung "CAD/CAE" berichtet. Die Studierenden erarbeiten in nach der Rundlitzenseilmethode strukturierten Gruppen unter Berücksichtigung der heterogenen Umgebung numerische Lösungen zu Variantenrechnungen von Aufgaben. Die Studierenden präsentieren ihre Ergebnisse in Form von 100-Sekunden-Vorträgen. Bei der Entwicklung dieser Methode lässt man sich durch den Karatesport inspirieren. Es wurden verschiedene Kriterien zur Bewertung der Micro-Präsentationen festgelegt und angewandt. Erste Erfahrungen mit der Umsetzung dieser Methodenkombination sind erfolgversprechend. Eine detaillierte statistisch-psychologische Evaluation dieses didaktischen Konzepts ist Ziel weiterführender Untersuchungen.

Die Anlage DRESDYN dient in erster Linie der Erforschung des planetaren Dynamo-Effektes. Für die Untersuchungen wird ein zylindrischer Behälter mit 2 Meter Innendurchmesser und 2 Meter Länge vollständig mit flüssigem Natrium gefüllt. Zur Erzielung des Dynamoeffektes vollführt der Behälter eine Rotation bis zu 10 Hz und eine Präzession bis zu 1 Hz, wobei der Winkel zwischen den jeweiligen Achsen zwischen 45 und 90° liegt. Während der Versuche entsteht im Behälter ein komplexes dynamisches Druckfeld, sowie Temperaturgradienten, was zu komplexen überlagerten Spannungszuständen führt. Desweiteren entstehen während der Rotation des Behälters und der massiven Rahmenkonstruktionen große Massenkräfte, welche z.B. in Form vom gyroskopischen Moment beschrieben werden können. Die Strukturzuverlässigkeit der Anlage muss gewährleistet sein, was vielerlei Nachweise nach sich zieht. Es wird erläutert wie die Knotenlasten mittels MKS (MBSim) berechnet wurden und wie mittels FEM (ANSYS) an linearen und nichtlinearen Modellen verschiedene Analysen durchgeführt wurden. Zusätzlich wird eine Möglichkeit der Anwendung der FKM-Richtlinie auf die Ergebnisse von ANSYS mit Hilfe von MathCad Prime kurz erklärt, wobei durch die Rückführung die Auslastungsgrade direkt im ANSYS Modell angezeigt werden können. Zusätzlich werden Untersuchungen und Modellabgleiche (Nichtlinearitäten z.B. reibungsbehaftete Kontakte) an einem skalierten Prototyp der Verriegelungseinrichtung geplant, was ebenfalls vorgestellt wird. Der Vortrag soll einen Aufschluss über die für die Entwicklung der Anlage angewendeten Methoden geben, sowie einige interessante mittels MKS und FEM gelöste Aufgaben vorstellen.

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Ocean noise pollution is an invisible but growing threat. There are many sources of sound in the ocean but human underwater radiated noise, in particular from shipping is one of the most prominent one. Ocean noise pollution can interfere or sometimes even directly harm marine life.  This thesis is in collaboration with Kongsberg Maritime which aims to develop an underwater radiated noise prediction method for the ELegance pod system. In particular, the focus is on the noise generated as a direct effect of the permanent magnet motor vibrations. Kongsberg wants to be able to calculate the underwater radiated noise for different pod geometries and engine configurations in order to find an optimal operating speed of the electric motor. The underwater radiated noise prediction is carried out using two methods. The first one is a 2-way coupled fluid-structure interaction harmonic response model, dealing with the vibrations. In addition, the flow induced noise is evaluated using CFD combined with Ffowcs-Williams Hawkings acoustic analogy.  The harmonic response model is used to calculate the sound in terms of a frequency response, which can be translated to revolutions per minute of the rotor. This allows Kongsberg to identify rotor speeds where the operation may or may not be optimal. The flow induced noise is investigated for a typical transit speed. The results show this noise is multiple orders of magnitude smaller than the sound caused by the vibrations. This together with the fact that the computational cost of CFD is large suggests that the flow induced noise is not something Kongsberg needs to consider at an early design stage. Neither the propeller nor cavitation is considered in this thesis, due to the limited computational resources but also that Kongsberg designs propellers that are vessel specific. These sources of sound become important when considering the full acoustic profile of a propulsion unit of this type.

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This master thesis work was aimed to enhance the designing of robots using cloud technologies. Analytical review of software to design robots, including PDM systems, was made. The specific features of such systems are presented and necessary modules are selected for designing the robot manipulator using CAD and PDM tools. 3D model of industrial robot was created using Semens NX CAD software. All the standards and regulatory documents related to the robotics design were considered. The design sequence of the robot manipulator with reference to standards (GOST 2.103-68 and GOST 19.102-77) is described. The project structure was created with use of Siemens Teamcenter PDM software and cloud technologies. / Данная магистерская диссертация направлена на внедрение технологий проектирования робототехнических систем в облаке. Спроектирован робот манипуляционного типа, создана электронная структура проекта в облаке с использованием программы PDM, проект размещен и организован для дальнейшего развития в облаке.

<p>Cellular structural mechanics play a key role in homeostasis by transducing mechanical signals to regulate gene expression and by providing adaptive structural stability for the cell. The alteration of nuclear mechanics in various laminopathies and in natural aging can damage these key functions. Arterial endothelial cells appear to be especially vulnerable due to the importance of shear force mechanotransduction to structure and gene regulation as is made evident by the prominent role of atherosclerosis in Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS) and in natural aging. Computational models of cellular mechanics may provide a useful tool for exploring the structural hypothesis of laminopathy at the intracellular level. This thesis explores this topic by introducing the biological background of cellular mechanics and lamin proteins in arterial endothelial cells, investigating disease states related to aberrant lamin proteins, and exploring computational models of the cell structure. It then presents a finite element model designed specifically for investigation of nuclear shear forces in arterial endothelial cells. Model results demonstrate that changes in nuclear material properties consistent with those observed in progerin-expressing cells may result in substantial increases in stress concentrations on the nuclear membrane. This supports the hypothesis that progerin disrupts homeostatic regulation of gene expression in response to hemodynamic shear by altering the mechanical properties of the nucleus.</p>