This diploma thesis deals with evolutionary algorithms used for travelling salesman problem (TSP). In the first section, there are theoretical foundations of a graph theory and computational complexity theory. Next section contains a description of chosen optimization algorithms. The aim of the diploma thesis is to implement an application that solve TSP using evolutionary algorithms.

The solution of the diploma thesis is the office block in Blansko. Building is suggested for using as insurance company. This building is located in a particular territory which had precisely limited the possibilities of the construction. There are three aboveground floors. The building is designed like reinforced concrete frame with complete masonry type THERM. The building is built on drilled piles that are connected fundamental grate. The facade is made as ceramic aired facade. The building has a flat roof with classical succession layer and is stabilized by gravel. The building is designed for fifty people.

In most breeding programmes breeders use phenotypic data obtained in breeding trials to rank the performance of the parents or progeny on pre-selected performance criteria. Through this ranking the best candidates are identified and selected for breeding or production purposes. Best Linear Unbiased Prediction (BLUP), is an efficient selection method to use, combining information into a single index. Unbalanced or messy data is frequently found in tree breeding trial data. Trial individuals are related and a degree of correlation is expected between individuals over sites, which can lead to collinearity in the data which may lead to instability in certain selection models. A high degree of collinearity may cause problems and adversely affect the prediction of the breeding values in a BLUP selection index. Simulation studies have highlighted that instability is a concern and needs to be investigated in experimental data. The occurrence of instability, relating to collinearity, in BLUP of tree breeding data and possible methods to deal with it were investigated in this study. Case study data from 39 forestry breeding trials (three generations) of Eucalyptus grandis and 20 trials of Pinus patula (two generations) were used. A series of BLUP predictions (rankings) using three selection traits and 10 economic weighting sets were made. Backward and forward prediction models with three different matrix inversion techniques (singular value decomposition, Gaussian elimination - partial and full pivoting) and an adapted ridge regression technique were used in calculating BLUP indices. A Delphi and Clipper version of the same BLUP programme which run with different computational numerical precision were used and compared. Predicted breeding values (forward prediction) were determined in the F1 and F2 E. grandis trials and F1 P. patula trials and realised breeding performance (backward prediction) was determined in the F2 and F3 E. grandis trials and F2 P. patula trials. The accuracy (correlation between the predicted breeding values and realised breeding performance) was estimated in order to assess the efficiency of the predictions and evaluate the different matrix inversion methods. The magnitude of the accuracy (correlations) was found to mostly be of acceptable magnitude when compared to the heritability of the compound weighted trait in the F1F2 E. grandis scenarios. Realised genetic gains were also calculated for each method used. Instability was observed in both E. grandis and P. patula breeding data in the study, and this may cause a significant loss in realised genetic gains. Instability can be identified by examining the matrix calculated from the product of the phenotypic covariance matrix with its inverse, for deviations from the expected identity pattern. Results of this study indicate that it may not always be optimal to use a higher numerical precision programme when there is collinearity in the data and instability in the matrix calculations. In some cases, where there is a large amount of collinearity, the use of a higher precision programme for BLUP calculations can significantly increase or decrease the accuracy of the rankings. The different matrix inversion techniques particularly SVD and adapted ridge regression did not perform much better than the full pivoting technique. The study found that it is beneficial to use the full pivoting Gaussian elimination matrix inversion technique in preference to the partial pivoting Gaussian elimination matrix inversion technique for both high and lower numerical precision programmes. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2013. / gm2014 / Genetics / unrestricted

Le monde est actuellement confronté à une transition du marché de l'énergie qui est influencée notamment par la dynamique de la croissance économique globale, les négociations relatives aux changements climatiques et des prix de plus en plus volatils. Cette évolution rapide des réglementations et de la macro-économie transformera les conditions de la demande d'énergie, obligeant les gouvernements à acquérir un ensemble croissant d'outils quantitatifs pour mieux évaluer les résultats de leurs politiques fiscales. Cette thèse aborde cette problématique en analysant, par une approche basée sur les élasticités, les différentes facettes de la demande d'énergie dans le but d'achever une consommation énergétique durable. Cette approche est complémentée par l'analyse par grappes, la décomposition structurelle ainsi que par diverses outils économétriques appliques conjointement à l'échelle mondiale et nationale. Une attention particulière est faite sur la modélisation de la demande des marchés subsidiés notamment des pays du Conseil de Coopération du Golfe Arabique / The world is currently witnessing a transition in the energy scene that is significantly characterized by global economic growth dynamics, climate change negotiations and volatile energy prices. Rapidly evolving regulatory and macro-economic environments heavily impact on the demand-side of energy, forcing governments to acquire an ever-increasing set of quantitative tools to better assess the results of their taxation policies.This thesis addresses some of these issues by analyzing various facets of energy demand in order to generate sensible demand and price elasticities with real-life applications in sustainable energy management. For that purpose, a combination of cluster, decomposition and multiple econometric analysis is undertaken at global, regional and country-specific levels for households complemented by a policy analysis. A special focus is made on modeling consumer demand behavior for resource-rich economies of the Gulf Cooperation Countries, and the potential impact of removing residential electricity subsidies on the net societal welfare of Saudi Arabia.

The development of the site allows to connect different residential areas by pedestrian and biking routes; to remove the barrier created by the site, which destroys integral space of the town; and to create a communication axis with the hill Barbořina. At present the site is defined as an agricultural area for further development. As it is no longer used on purpose, it can be considered as brownfield. The proposal is to create a park area, which will become a part of the urban fabric, will create space for new activities and will solve communication problems, such as lack of pedestrian and bicycle connection between the town and Barbořina.

Abstract  This thesis is based on the problems surrounding the building permit process that many in the construction industry is experiencing. When you are going to build something new, change a building or demolish a building, you need a building permit from the municipality where the measure is to be carried out. The purpose of the work is to identify the shortcomings that applicants in Malmö municipality experience with the building permit process. And what building permit applicants in Malmö municipality experienced were good and bad with their case and building permit process. Some shortcomings are long processing times, which is a problem and problem with drawings and documents, as well as other problems during the building permit process. The purpose is also to see what solutions are available to these problems, and solutions to shorten the processing times and have a more efficient building permit process. Several methods have been used to identify the perceived shortcomings in the municipality's building permit process. The study is partly based on an interview with Malmö municipality building permit officer which was conducted orally, and partly on a questionnaire that was sent to private individuals to find out which steps in the building permit process they found difficult to perform. Information about applicants comes from Malmö Municipality's city planning office during public documents. The questionnaire was sent out via email to 102 private individuals who applied for a building permit between the years 2019-2021. 19 people participated, which corresponds to a response rate of 18.6%. The types of building permits that have been investigated are new construction of ancillary buildings, extensions of ancillary buildings and extensions of detached houses. The results from the study have led to suggestions for improvement measures, based on the questionnaire responses, five major areas in the process were identified as insufficient. Many had problems with long processing times, there are many who apply for a building permit even if the municipality adheres to statutory processing times. If the municipality were to employ more staff, it could help to shorten the processing time, but it takes a lot of money to complete and there should be people to hire. Many also find it difficult to know which documents and drawings will be submitted with the application to the municipality, which some often consider to be unreasonably many requirements and documentation. Another problem is that private individuals can submit applications and drawings even if they do not have previous knowledge of the construction environment or architecture. Applications must be checked by a professional before the case is submitted to the municipality. The last area that many considered to be a problem is contact and communication with the building permit officer or the municipality. Many find it difficult to get in touch with administrators. A better communication system is needed as this usually takes time when external parties need to be involved in a case. Keywords: Building permit, Building permit process, Building permit documents, Complete documents, Malmö municipality, Planning and Building Act, National Board of Housing, Building and Planning, application process / Sammanfattning Detta examensarbete grundar sig i problematiken kring bygglovsprocessen som många i byggbranschen upplever. När man ska bygga något nytt, ändra eller riva en byggnad behövs ett bygglov från kommunen där åtgärden ska utföras. Syftet med arbetet är att identifiera de brister som sökande i Malmö kommun upplever med bygglovsprocessen. Samt vad bygglovssökare i Malmö upplevde var bra respektive dåligt med deras ärende och bygglovsprocess. Några brister är långa handläggningstider, som är ett av problemen och det andra är problem med ritningar och handlingar, samt andra problem under bygglovsprocessen. Syftet är även att se vilka lösningar som finns för dessa problem,    och hitta nya lösningar för att korta ner handläggningstiderna och få en effektivare bygglovsprocess.  För att identifiera de upplevda bristerna i kommunens bygglovsprocess har flera metoder använts. Studien grundar sig delvis på en intervju med Malmö kommun bygglovshandläggare som utfördes muntligt, och delvis på en enkätundersökning som skickades till privatpersoner för att ta reda på vilka steg i bygglovsprocessen som de fann svåra att utföra. Uppgifter om sökande kommer från Malmö kommuns stadsbyggnadskontoret under offentliga handlingar. Enkäten skickades ut via mejl till 102 privatpersoner som ansökte om bygglov mellan år 2019-2021. 19  personer deltog som motsvarar en svarsfrekvens på 18,6 %. Bygglovs typerna som undersökts är nybyggnad av komplementbyggnad, tillbyggnad av komplementbyggnad samt tillbyggnad av enbostadshus Resultaten från studien har lett fram till förslag på förbättringsåtgärder, baserat på enkätsvaren identifierades fem stora områden i processen som otillräckliga. Många hade problem med långa handläggningstider, det är många som ansöker om bygglov även om kommunen håller sig till lagstadgade handläggningstider. Om kommunen skulle anställa fler personal kan det hjälpa att förkorta handläggningstid, men det behövs stor ekonomi för att slutföra samt ska det finnas personer att anställa. Många har också svårt att veta vilka handlingar och ritningar som kommer att lämnas in med ansökan till kommunen, vilket vissa ansåg ofta var orimligt många krav och dokumentationer. Ett annat problem är att privatpersoner kan skicka in ansökan och ritningar även om de inte har tidigare kunskaper i byggmiljö eller arkitektur. Ansökningar måste kontrolleras av en professionell innan ärendet lämnas in till kommunen. Det sista området som många ansåg var problem är kontakt och kommunikation med bygglovshandläggare eller kommunen. Många har svårt att komma i kontakt med administratörer. Ett bättre kommunikationssystem behövs då detta vanligtvis tar tid när externa parter behöver involveras i ett ärende.

<p>Graphs are a natural choice for understanding the associations between variables, and assuming a probabilistic embedding for the graph structure leads to a variety of graphical models that enable us to understand these associations even further. In the realm of high-dimensional data, where the number of associations between interacting variables is far greater than the available number of data points, the goal is to infer a sparse graph. In this thesis, we make contributions in the domain of Bayesian graphical models, where our prior belief on the graph structure, encoded via uncertainty on the model parameters, enables the estimation of sparse graphs.</p> <p><br></p> <p>We begin with the Gaussian Graphical Model (GGM) in Chapter 2, one of the simplest and most famous graphical models, where the joint distribution of interacting variables is assumed to be Gaussian. In GGMs, the conditional independence among variables is encoded in the inverse of the covariance matrix, also known as the precision matrix. Under a Bayesian framework, we propose a novel prior--penalty dual called the `graphical horseshoe-like' prior and penalty, to estimate precision matrix. We also establish the posterior convergence of the precision matrix estimate and the frequentist consistency of the maximum a posteriori (MAP) estimator.</p> <p><br></p> <p>In Chapter 3, we develop a general framework based on local linear approximation for MAP estimation of the precision matrix in GGMs. This general framework holds true for any graphical prior, where the element-wise priors can be written as a Laplace scale mixture. As an application of the framework, we perform MAP estimation of the precision matrix under the graphical horseshoe penalty.</p> <p><br></p> <p>In Chapter 4, we focus on graphical models where the joint distribution of interacting variables cannot be assumed Gaussian. Motivated by the quantile graphical models, where the Gaussian likelihood assumption is relaxed, we draw inspiration from the domain of precision medicine, where personalized inference is crucial to tailor individual-specific treatment plans. With an aim to infer Directed Acyclic Graphs (DAGs), we propose a novel quantile DAG learning framework, where the DAGs depend on individual-specific covariates, making personalized inference possible. We demonstrate the potential of this framework in the regime of precision medicine by applying it to infer protein-protein interaction networks in Lung adenocarcinoma and Lung squamous cell carcinoma.</p> <p><br></p> <p>Finally, we conclude this thesis in Chapter 5, by developing a novel framework to compute the marginal likelihood in a GGM, addressing a longstanding open problem. Under this framework, we can compute the marginal likelihood for a broad class of priors on the precision matrix, where the element-wise priors on the diagonal entries can be written as gamma or scale mixtures of gamma random variables and those on the off-diagonal terms can be represented as normal or scale mixtures of normal. This result paves new roads for model selection using Bayes factors and tuning of prior hyper-parameters.</p>

Cette thèse réunit en trois articles mon intérêt éclectique pour la théorie des graphes. Le premier problème étudié est la conjecture de Erdos-Faber-Lovász: La réunion de k graphes complets distincts, ayant chacun k sommets, qui ont deux-à-deux au plus un sommet en commun peut être proprement coloriée en k couleurs. Cette conjecture se caractérise par le peu de résultats publiés. Nous prouvons qu’une nouvelle classe de graphes, construite de manière inductive, satisfait la conjecture. Le résultat consistera à présenter une classe qui ne présente pas les limitations courantes d’uniformité ou de régularité. Le deuxième problème considère une conjecture concernant la couverture des arêtes d’un graphe: Si G est un graphe simple avec alpha(G) = 2, alors le nombre minimum de cliques nécessaires pour couvrir l’ensemble des arêtes de G (noté ecc(G)) est au plus n, le nombre de sommets de G. La meilleure borne connue satisfaite par ecc(G) pour tous les graphes avec nombre d’indépendance de deux est le minimum de n + delta(G) et 2n − omega(racine (n log n)), où delta(G) est le plus petit nombre de voisins d’un sommet de G. Notre objectif a été d’obtenir la borne ecc(G) <= 3/2 n pour une classe de graphes la plus large possible. Un autre résultat associé à ce problème apporte la preuve de la conjecture pour une classe particulière de graphes: Soit G un graphe simple avec alpha(G) = 2. Si G a une arête dominante uv telle que G \ {u,v} est de diamètre 3, alors ecc(G) <= n. Le troisième problème étudie le jeu de policier et voleur sur un graphe. Presque toutes les études concernent les graphes statiques, et nous souhaitons explorer ce jeu sur les graphes dynamiques, dont les ensembles d’arêtes changent au cours du temps. Nowakowski et Winkler caractérisent les graphes statiques pour lesquels un unique policier peut toujours attraper le voleur, appellés cop-win, à l’aide d’une relation <= définie sur les sommets de ce graphe: Un graphe G est cop-win si et seulement si la relation <= définie sur ses sommets est triviale. Nous adaptons ce théorème aux graphes dynamiques. Notre démarche nous mène à une relation nous permettant de présenter une caractérisation des graphes dynamiques cop-win. Nous donnons ensuite des résultats plus spécifiques aux graphes périodiques. Nous indiquons aussi comment généraliser nos résultats pour k policiers et l voleurs en réduisant ce cas à celui d’un policier unique et un voleur unique. Un algorithme pour décider si, sur un graphe périodique donné, k policiers peuvent capturer l voleurs découle de notre caractérisation. / This thesis represents in three articles my eclectic interest for graph theory. The first problem is the conjecture of Erdos-Faber-Lovász: If k complete graphs, each having k vertices, have the property that every pair of distinct complete graphs have at most one vertex in common, then the vertices of the resulting graph can be properly coloured by using k colours. This conjecture is notable in that only a handful of classes of EFL graphs are proved to satisfy the conjecture. We prove that the Erdos-Faber-Lovász Conjecture holds for a new class of graphs, and we do so by an inductive argument. Furthermore, graphs in this class have no restrictions on the number of complete graphs to which a vertex belongs or on the number of vertices of a certain type that a complete graph must contain. The second problem addresses a conjecture concerning the covering of the edges of a graph: The minimal number of cliques necessary to cover all the edges of a simple graph G is denoted by ecc(G). If alpha(G) = 2, then ecc(G) <= n. The best known bound satisfied by ecc(G) for all the graphs with independence number two is the minimum of n + delta(G) and 2n − omega(square root (n log n)), where delta(G) is the smallest number of neighbours of a vertex in G. In this type of graph, all the vertices at distance two from a given vertex form a clique. Our approach is to extend all of these n cliques in order to cover the maximum possible number of edges. Unfortunately, there are graphs for which it’s impossible to cover all the edges with this method. However, we are able to use this approach to prove a bound of ecc(G) <= 3/2n for some newly studied infinite families of graphs. The third problem addresses the game of Cops and Robbers on a graph. Almost all the articles concern static graphs, and we would like to explore this game on dynamic graphs, the edge sets of which change as a function of time. Nowakowski and Winkler characterize static graphs for which a cop can always catch the robber, called cop-win graphs, by means of a relation <= defined on the vertices of such graphs: A graph G is cop-win if and only if the relation <= defined on its vertices is trivial. We adapt this theorem to dynamic graphs. Our approach leads to a relation, that allows us to present a characterization of cop-win dynamic graphs. We will then give more specific results for periodic graphs, and we will also indicate how to generalize our results to k cops and l robbers by reducing this case to one with a single cop and a single robber. An algorithm to decide whether on a given periodic graph k cops can catch l robbers follows from our characterization.

No / A review is carried out on the characterisation and algorithmic implementation of an extended product-form approximation, based on the principle of maximum entropy (ME), for a wide class of arbitrary finite capacity open queueing network models (QNMs) with service and space priorities. A single server finite capacity GE/GE/1/N queue with R (R>1) distinct priority classes, compound Poisson arrival processes (CPPs) with geometrically distributed batches and generalised exponential (GE) service times is analysed via entropy maximisation, subject to suitable GE-type queueing theoretic constraints, under preemptive resume (PR) and head-of-line (HOL) scheduling rules combined with complete buffer sharing (CBS) and partial buffer sharing (PBS) management schemes stipulating a sequence of buffer thresholds {N=(N1,¿,NR),0<Ni¿Ni¿1,i=2,¿,R}. The GE/GE/1/N queue is utilised, in conjunction with GE-type first two moment flow approximation formulae, as a cost-effective building block towards the establishment of a generic ME queue-by-queue decomposition algorithm for arbitrary open QNMs with space and service priorities under repetitive service blocking with random destination (RS-RD). Typical numerical results are included to illustrate the credibility of the ME algorithm against simulation for various network topologies and define experimentally pessimistic GE-type performance bounds. Remarks on the extensions of the ME algorithm to other types of blocking mechanisms, such as repetitive service blocking with fixed destination (RS-FD) and blocking-after-service (BAS), are included.

In dieser Arbeit werden folgende Arbeiten vorgestellt: ● Aufbau eines Schockwellenlabors für unterschiedliche Einsatzzwecke für eine Nettoexplosivmasse von bis zu 20 kg, bezogen auf NSH 711 (C4 nach MIL-Standard), ● Klärung der Ursachen des Probenverlustes bei Schockwellensyntheseexperimenten ab Überschreitung eines gewissen materialabhängigen Grenzdruckes unter Verwendung von in der Literatur vorgegebenen Standardmethoden sowie eine wissenschaftlich fundierte Prob-lembehebung auf der Basis empirischer Theorien, ● Berechnung der Zustandsgrößen Druck (p), Temperatur (T) sowie Zeit (t) unter den ge-wählten Versuchsbedingungen für unterschiedliche Problemstellungen und Materialien mit Kontrollmöglichkeiten sowie ● Gewährleistung des maximal möglichen Phasenumwandlungsgrades für die entsprechende Hochdruckphase. Insgesamt wurden im Verlauf der Entwicklungsarbeiten im Schockwellenlabor 122 Spren-gungen durchgeführt. Die Drücke betragen dabei zwischen 15 GPa und ca. 180 GPa. Es gelangen zahlreiche erfolgreiche Synthesen der Hochdruckphasen gamma-Si3N4 sowie rs-AlN mit Probenmengen von 0,2g bis zu 7,3g Hochdruckphase pro Versuch. Es wurden auf Basis der Rankine-Hugoniot-Zustandsgleichung drei empirische Grundprinzipien der Schockwellensynthese entwickelt, welche es nunmehr gestatten, die Schockwellenversuche reproduzierbar sowie gut kontrollierbar zu gestalten. Dies sind die „Vermeidung von Mach-Effekten“, die „Impedanzkorrektur der Probeneinheit“ sowie die „Kontrolle der adiabatischen Dekompression“. In mehr als 100 Experimenten, welche mit der impedanzkorrigierten Probeneinheit durchgeführt wurden, trat in keinem Fall Probenverlust auf, Gasdichtheit konnte teilweise hergestellt werden. Dies war unabhängig von dem erreichten Druck oberhalb des technisch bedingten Mindestdruckes von 15 GPa innerhalb der Probeneinheit möglich. Es wurden Versuche sowohl mit der Reflektionsmethode als auch mit der Impedanzmethode durchgeführt sowie für besondere Experimente dünne Metallplatten zwischen Flugplatte und Containeroberseite verwendet. In allen genannten Fällen sind die unterschiedlichen Druck- und Temperaturbedingungen in den Proben eindeutig verifizierbar. Weiterhin gelang es im Rahmen dieser Arbeit erstmals, sowohl Calciumcarbonat als auch Kaolinit (sogenannte fluidreiche Phasen) bis in den Druckbereich p> 100 GPa unter unterschiedlichen Temperaturen dynamisch zu belasten, ohne dass die empfindlichen Proben Ent-gasungs- bzw. Zerfallserscheinungen (Calcit) bzw. Aufschmelzungen (Kaolinit) aufwiesen. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die Schocktemperatur zu richten, um den Druckaufbau nicht durch eine zu starke Aufheizung der Probe zu reduzieren (sogenanntes Knudson-Problem). Jede zukünftige Erhöhung des Druckes macht gleichzeitig eine Reduzierung der relativen Schocktemperatur erforderlich. Diese experimentellen Erfolge sind lediglich in dem Falle möglich, wenn im Schockwellenlabor folgende Grenzbedingungen eingehalten werden: ● Die Schockgeschwindigkeit Us ist größer als die Schallgeschwindigkeit des betreffenden Stoffes. ● Die erzielten Drücke sind höher als das Hugoniot-Elastic-Limit des betreffenden Stoffes und somit im Bereich des plastischen Verhaltens. ● Die maximale Porosität k des Impedanzpulvers ist kleiner als die Mie-Grüneisen-Grenze des betreffenden Stoffes. ● Die maximalen Drücke sind geringer als der Bulk-Modulus des betreffenden Stoffes und die Schallgeschwindigkeit im dichten Medium ist größer als die Schockgeschwindigkeit (Bereich der so genannten „schwachen Schockwellen“). ● Es wird ein Impedanzpulver-Probe-Verhältnis von >9:1 verwendet. ● Weiterhin stellt für die Schockwellensyntheseexperimente unter Vermeidung der freien adiabatischen Dekompression die Schocktemperatur (die Temperatur im Bereich des konstanten Druckes) die ausschlaggebende Größe dar. Für die Berechnung wurde entschieden, die Software MatLab zu verwenden. Die Berechnungen folgen den Grundlagen der linearen Algebra. Für die Berechnung der Zustandsgleichung wurden im Rahmen dieser Arbeit folgende vereinfachende Annahmen verifiziert: ● Unter den genannten Bedingungen gilt der lineare Zusammenhang zwischen Partikelge-schwindigkeit Up und Schockgeschwindigkeit Us. ● Unter den Bedingungen des Freiberger Schockwellenlabors sind die Unterschiede zwischen der gespiegelten Hugoniot und der release-adiabat-Kurve sehr gering, es kann an deren Stelle die gespiegelte Hugoniot verwendet werden. ● Die maximalen Drücke sind niedriger als der Schmelzpunkt auf der Hugoniot, sämtliche in dieser Arbeit dargestellten Berechnungen betreffen die beteiligten Stoffe im festen Zustand. Die impedanzkorrigierte Probeneinheit ist nicht zum Messen von Zustandsgleichungen geeignet, die Methoden „vollständige Probenrückgewinnung“ sowie „Messung der Zustands-gleichung“ schließen sich gegenseitig aus.:Motivation 1 1 Einführung 5 1.1 Das Hochdruckforschungszentrum (FHP) der Dr. Erich-Krüger-Stiftung 5 1.2 Möglichkeiten zur Erzeugung hoher dynamischer Drücke sowie zur Schockwel-lensynthese 24 1.3 Aufgaben des neuen Schockwellenlabors in Freiberg 31 2 Aufbau und Betrieb des neuen untertägigen Schockwellen- labors der TU Bergakademie Freiberg 35 2.1 Sprengarbeiten unter Bergrecht an einer Hochschule 35 2.2 Rechtliche Situation des Schockwellenlabors an der TU Bergakademie Freiberg 39 2.3 Lage und Dimensionierung des Schockwellenlabors 47 2.4 Ausrüstung des Labors 51 3. Physikalische Grundlagen 58 3.1 Verwendete Sprengstoffe 58 3.2 Detonation des Sprengstoffes und die Rankine-Hugoniot- Zustandsgleichung 60 3.2.1 Die Druck-Partikelgeschwindigkeits-Beziehung 64 3.2.2. Die Beziehung zwischen Druck und Differenz der spezifischen Volumina 66 3.2.3. Die Beziehung zwischen Druck und Differenz der spezifischen Inneren Energien 67 3.3 Plane-Wave-Generator (PWG) mit Flyer-Plate 69 3.3.1. Aktiver PWG 73 3.3.2. Passiver PWG 73 3.4 Beschleunigung der Flugplatte 74 3.5 Kollision der Flugplatte mit dem Probencontainer 77 3.6 Mie-Grüneisen-EoS und die Berechnung der Schocktemperatur 82 3.7 Verdichtung poröser Materialien 89 3.8 Schockwellenreflektionen 94 3.8.1 Reguläre Reflektionen 95 3.8.1.1 Reflektion an einer freien Oberfläche sowie adiabatische Dekompression 95 3.8.1.2 Reflektion an einer Materialgrenze 99 3.8.2 Irreguläre Reflektionen (Mach-Effekte) 102 3.9 Impedanzmethode 103 3.10 Reflektionsmethode beziehungsweise „ramp compression“ 107 3.11 Phasenumwandlungen aus schockwellenphysikalischer Sicht 112 4. Detaillierter Aufbau der Versuchsanordnung sowie Funktion der Einzelbestandteile 115 4.1 Versuchsanordnung 115 4.2 Explosiveinheit mit PWG und Arbeitsladung 116 4.2.1 Plane-Wave-Generator 116 4.2.2 Arbeitsladung 120 4.2.3 Flugplatte 122 4.2.4 Schaumstoffeinlage 123 4.2.5 Distanzring 124 4.2.6 Beschleunigung der Flugplatte 124 4.3. Probeneinheit 127 4.3.1 Probencontainer 129 4.3.2 Cu-Folie 131 4.3.3 Metallpulver und Probe 132 4.3.4 Probenhalter 135 4.3.5 Probenstempel 135 4.3.6 Schraubenboden 136 4.3.7 Stahlronde 136 4.3.8 HARDOX‐Unterlage 137 5. Berechnung der Zustandsgleichungen für die Impedanzmethode mit Hilfe der Software MatLab 139 5.1 Randbedingungen 139 5.2 Tests der Möglichkeit der Verwendung der getroffenen Annahmen 142 5.2.1 Gültigkeit der linearen Up‐Us‐Relation anstelle quadratischer Gleichungen 141 5.2.2 Verwendung der gespiegelten Hugoniot anstelle der adiabatischen Entspannungskurve 144 5.3 Berechnung der Hugoniot-EoS für die Kollision der Flugplatte mit dem Probencontainer 145 5.4 Berechnung der Kenngrößen „Druck“ und „Dichte“ für das Metallpulver mit Hilfe der Rankine‐Hugoniot‐EoS 152 5.5 Überprüfung der mit MatLab berechneten Zustandsgrößen 156 5.6 Berechnung der Kenngröße „Schocktemperatur“ für Kupferpulver im festen Zustand mit Hilfe der Mie‐Grüneisen‐EoS 158 5.7 Erstellen des X‐t‐Diagramms sowie Berechnung der Kenngröße „Schockdauer“ mit Hilfe linearer Gleichungssysteme 162 6. Empirisch methodische Weiterentwicklungen der Synthesemethoden 169 6.1 Vermeidung von Mach-Effekten 169 6.2 Impedanzkorrektur der Probeneinheit 173 6.2.1 Zerstörung des Probencontainers infolge ungünstiger Impedanzverhältnisse 173 6.2.2 Die Impedanzfunktion als zeit- und ortsaufgelöster Bestandteil der Hugoniot‐EoS 175 6.2.3 Konsequenzen der orts‐ und zeitabhängigen Impedanz- funktion für die Materialauswahl der Probeneinheit 180 6.3 Die Rolle der adiabatischen Dekompression unter Einbeziehung zusätzlicher Volumina. 183 7. Anwendungen 197 7.1 Untersuchungen des Microjettings 197 7.2 Reflektionsmethode mit Impedanzkorrigierter Probeneinheit und gekapseltem Reflektor 207 7.2.1 Versuchsaufbau 207 7.2.2 Testergebnisse 209 7.2.3 Berechnung der Druck‐ und Temperaturbedingungen für die Reflektionsmethode mit Hilfe der Software MatLab 211 7.2.3.1 Berechnung des p=f(Up)-Diagramms 211 7.2.3.2 Berechnung der Temperatur sowie der Geschwindigkeiten Up und Us 215 7.3 Halidbasierte Schockwellenbeanspruchung fluidreicher Phasen 222 7.4 Synthese von rs-AlN sowie -Si3N4 222 7.5 Upscaling der impedanzkorrigierten Probeneinheit mit vollständiger Probenrückgewinnung 223 7.5.1 Versuchsaufbau 223 7.5.2 Ergebnisse 225 8. Schlussfolgerungen 229 9. Danksagung 234 Literaturverzeichnis 235