Presented diploma thesis is concerned with problems of a stress singularity exponent and a generalized stress intensity factor determination, by dint the stress field in the vicinity of the stress concentrator can be consecutively determined. This task is possible to sectionalize into three parts. The first part summarizes basic information about linear anisotropic materials, deals with fundamentals of the linear elastic fracture mechanics and introduces its generalization to the case of the generalized stress intensity factors. The second part is dedicated to a special theory of anisotropic elasticity - Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism (LES). Furthermore, a theory of the psi-integral is introduced, by dint the stress intensity factor is determined. The final part applies the LES theory and the psi-integral to the concrete material configuration of a crack on the bimaterial interface, a special example of a sharp bimaterial notch. By means of analytical-numerical algorithm in ANSYS and Silverforst FNT95 software the stress singularity exponents and generalised stress intensity factors are consecutively computed.

Durch die zunehmende technologische Entwicklung des Getriebe-, Gelenkwellen-, Werkzeugmaschinen-, Kraftfahrzeug-, sowie Landmaschinenbaus steigen die zu übertragenden Leistungen und Drehmomente enorm. Dies führt zu einem wachsenden Bedarf an formschlüssigen Profilwellenverbindungen und deren erhöhter Lebensdauer und Genauigkeit. Hierbei bilden die Zahnwellenverbindungen (ZWVen) mit Evolventenflanken nach DIN 5480 /N1/ den Regelfall für eine Vielzahl der Anwendung. Abhängig von Festigkeitsüberlegungen, Herstellungsverfahren und Platzbedarf treten in der Praxis nahezu ausschließlich die folgenden zwei Grundtypen auf. Es handelt sich dabei zum Ersten um die Zahnwelle (ZW) mit freiem Auslauf.Die zweite Geometrievariante ist die Zahnwelle mit gebundenem Auslauf, die eine nach DIN 471 /N2/ genormte Sicherungsringnut (SRN) enthalten kann. Zahnwellenverbindungen dienen zur Übertragung großer, wechselnder und stoßartiger Drehmomente ohne zusätzliches Verbindungselement durch die Profilierung der Welle und Nabe. Axiale Verschiebbarkeit unter Last, Profilverschiebungsmöglichkeit, einfache Montage und Demontage sowie die Herstellung mit hochleistungsfähigen umformenden und spanenden Massenfertigungsverfahren, die die Herstellungskosten verhältnismäßig niedrig halten, sind technisch bedeutsame Eigenschaften, die zum ansteigenden Einsatz von ZWVen führen (z.B. /N1/, /Vil84/, /Koh86/ und /Wes96/). Starke Kerbwirkung und erhebliche Überdimensionierung benachbarter Gestaltungszonen sind die wesentlichen Schwachpunkte der Profilverbindungen. Eine große Anzahl (ca. 80 %) von Ausfällen im Maschinenbau ist auf Schäden an Achsen und Wellen infolge konstruktiv bedingter Kerben zurückzuführen (z.B. /N3/ und /Hai89/). Speziell im Bereich der hochbeanspruchten Profilwellen-Verbindungen kommt es auf Grund der starken Querschnittsveränderungen und der häufig angewandten Ausläufe und Formelemente, z. B. Zahn- und Keilwellen zu Kerbwirkungen, die erhebliche örtliche Spannungskonzentrationen sowohl im Zahnfußbereich und Zahnlückenauslauf als auch im Bereich der Verbindung selbst verursachen. Diese Beanspruchungskonzentrationen sind fast in der Hälfte aller Zahnwellenbrüche die häufigste Ursache für Dauerbrüche (Ermüdungs- bzw. Schwingungsbrüche) und für Schäden (bleibende Verformung, Anriss, Gewaltbruch) infolge Maximalbelastung. Hier trifft die Lastüberhöhung am Welle-Nabe-Verbindungsrand mit dem Steifigkeitssprung des Verzahnungsendes auf der Welle zusammen /Die93/. Die erwähnten Schadensfälle belegen, dass der heutige Kenntnisstand über eine beanspruchungsgerechte Auslegung von Zahnwellen noch recht lückenhaft ist. Deshalb sind neue Erkenntnisse über Form- bzw. Kerbwirkungszahlen bei Einzel- und Mehrfachkerben von scharf und weniger scharf gekerbten Zahnwellen mit Auslauf für eine treffsichere Festigkeitsberechnung erforderlich und stellen damit die Hauptschwerpunkte dieser Arbeit dar. Das vorliegende Forschungsprojekt, welches sich erstmals mit der Ermittlung der Beanspruchungen in torsions-, und biegebelasteten Zahnwellen mit freiem und gebundenem Auslauf befasst, wurde im Rahmen der Forschungsvereinigung für Antriebstechnik e.V. (FVA) unter der Nummer T 467 und dem Forschungsthema „ Ermittlung der Kerbwirkung bei Profilwellen für die praktische Getriebeberechnung von Zahnwellen“ initiiert und untersucht.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Alzheimer's disease (AD) is a national priority, with nearly six million Americans affected at an annual cost of $200 billion and no available cure. A better understanding of the mechanisms underlying AD is crucial to combat its high and rising incidence and burdens. Most cases of AD are thought to have a complex etiology with numerous genetic and environmental factors influencing susceptibility. Recent genome-wide association studies (GWAS) have confirmed roles for several hypothesized genes and have discovered novel loci associated with disease risk. However, most GWAS-implicated genetic variants have displayed modest individual effects on disease risk and together leave substantial heritability and pathophysiology unexplained. As a result, new paradigms focusing on biological pathways have emerged, drawing on the hypothesis that complex diseases may be influenced by collective effects of multiple variants – of a variety of effect sizes, directions, and frequencies – within key biological pathways. A variety of tools have been developed for pathway-based statistical analysis of GWAS data, but consensus approaches have not been systematically determined. We critically review strategies for genetic pathway analysis, synthesizing extant concepts and methodologies to guide application and future development. We then apply pathway-based approaches to complement GWAS of key AD-related endophenotypes, focusing on two early, hallmark features of disease, episodic memory impairment and brain deposition of amyloid-β. Using GWAS and pathway analysis, we confirmed the association of APOE (apolipoprotein E) and discovered additional genetic modulators of memory functioning and amyloid-β deposition in AD, including pathways related to long-term potentiation, cell adhesion, inflammation, and NOTCH signaling. We also identified genetic associations to amyloid-β deposition that have classically been understood to mediate learning and memory, including the BCHE gene and signaling through the epidermal growth factor receptor. These findings validate the use of pathway analysis in complex diseases and illuminate novel genetic mechanisms of AD, including several pathways at the intersection of disease-related pathology and cognitive decline which represent targets for future studies. The complexity of the AD genetic architecture also suggests that biomarker and treatment strategies may require simultaneous targeting of multiple pathways to effectively combat disease onset and progression.

The thesis is focused on a test on determination of the fracture-mechanical parameters of quasi-brittle materials, especially concrete. What is referred to as the wedge-splitting test is considered, for which a variety of shapes of notched specimen can be used. This work is exclusively focused on the cylinder-shaped specimen of diameter 150 mm and breadth of 100 mm. The test is performed virtually using Atena 2D FEM software. Progress of failure is observed during loading of the specimen for various notch lengths. The amount of energy released for the development the failure outside of the tested cross-sectional area (weakened by the notch) is quantified and the size of the fracture process zone is investigated. The described analysis is performed for several material sets witch differ in cohesive properties of the quasi-brittle material expressed via the so-called characteristic length. Suitable proportions of the test specimen are sought, in order to avoid the failure and thus also the energy dissipation outside of the specimen ligament area during the experimental tests, which shall lead to more accurate estimates of fracture-mechanical parameters of the tested material.

This master´s thesis deals with the problem of measuring flow, especially using the method of Q/H characteristics. It describes the thin-plate weir and mentions specific channels. The master´s thesis suggests options of monitoring flow capacity in fixed proffiles with free surface. The master´s thesis also includes an experiment, which is focused on simulation of substandard tributary flowing proportions before weirs for determining their effect on Q/H characteristcs. The experiment is carried out on a thin-plate weir with a rectangular notch at the Department of Water Structures at the Faculty of Civil Engeneering in Brno. Another part of the master´s thesis is data processing to get an idea about the impact of the phenomenon in real applications. Finally, options are recommended for follow-up research.

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The presentation describes the development of a new mountain bicycle pedal with a special magnetic safety locking mechanism by means of the finite element method (FEM). It starts with a description of the predecessor mountain bike pedal “Enduro” from magped GmbH and sets out the development objectives for the new pedal named “Enduro2”. The complete development activities like load determination and load assumptions, FEM analysis of the initial draft, subsequent optimization steps for strength improvement and mass reduction, bearing design and analysis, and prototype testing are described. The presentation ends with a chapter about creating computer generated images for marketing material of the pedal. The presentation is structured as follows: 1. Introduction: -Description of the predecessor mountain bike pedal “Enduro1” by magped GmbH -The magnetic safety locking mechanism -Overview of the magped GmbH product portfolio -Short magped GmbH company presentation -Development objectives and initial design draft of the successor pedal model “Enduro2” 2. Determination of the load cases for design & optimization: -Loads for bicycle pedals acc. to DIN ISO 4210 -Chosen load cases and qualification test program 3. Strength analysis and weight optimization of the pedal axis: -Pre-optimization steps -Optimized shape: Theoretical consideration of the pedal axis -Optimized design description -Obtained mass reduction -User tips for shape / notch stress optimization -Comparison with the axis of a competitor 4. Strength analysis and weight optimization of the pedal body: -Challenges in pedal body design -Computed load cases -Design result and mass savings 5. Bearing design and analysis: -Sliding bearing layout -Ball bearing layout: Bearing forces computation by FEM due to over-determined system -Description of the Creo Simulate FEM model -Bal bearing life span 6. Product testing: -Test program performed by the zedler-institute -Testing of the first test batch of pedals with hollow bored axis -Testing of the first test batch of pedals without hollow bored axis 7. Realized mass savings: -Magped Enduro1 and Enduro2 on the balance and comparison with the magped Gravel pedal 8. Creation of marketing material for the final product: -Still image creation -Photorealistic rendering containing FEM loading sequences / Der Vortrag beschreibt die Entwicklung eines neuen Mountainbike-Pedals mit einer speziellen magnetischen Sicherheitsverriegelung mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM). Er beginnt mit einer Beschreibung des Vorgänger-Mountainbike-Pedals 'Enduro' der magped GmbH und legt die Entwicklungsziele für das neue Pedal mit dem Namen 'Enduro2' dar. Die gesamten Entwicklungsaktivitäten wie Lastermittlung und Lastannahmen, FEM-Analyse des ersten Entwurfs, nachfolgende Optimierungsschritte zur Festigkeitsverbesserung und Massenreduzierung, Lagerauslegung und -analyse sowie Prototypentests werden beschrieben. Die Präsentation endet mit einem Kapitel über die Erstellung computergenerierter Bilder für die Verwendung in Marketingmaterial des Pedals. Gliederung des Vortrages: 1. Einleitung: -Beschreibung des Vorgänger-Mountainbike-Pedals 'Enduro1' der magped GmbH -Die magnetische Sicherheitsverriegelung des Pedals -Überblick über das Produktportfolio der magped GmbH -Kurze Firmenpräsentation der magped GmbH -Entwicklungsziele und erster Designentwurf des Nachfolgemodells 'Enduro2' 2. Ermittlung der Lastfälle für Design & Optimierung: -Belastungsfälle für Fahrradpedale nach DIN ISO 4210 -Ausgewählte Lastfälle und Qualifikations-Testprogramm 3. Festigkeitsanalyse und Gewichtsoptimierung der Pedalachse: -Vor-Optimierungsschritte -Optimierte Form: Theoretische Betrachtung der Pedalachse -Beschreibung der optimierten Form -Erzielte Massenreduzierung -Anwendertipps zur Form- / Kerbspannungsoptimierung -Vergleich mit der Achse eines Wettbewerbers 4. Festigkeitsanalyse und Gewichtsoptimierung des Pedalkörpers: -Herausforderungen bei der Konstruktion von Pedalkörpern -Berechnete Lastfälle -Konstruktionsergebnis und Gewichtseinsparung 5. Lagerkonstruktion und -analyse: -Auslegung der Gleitlager -Auslegung der Kugellager: Berechnung der Lagerkräfte durch die FEM aufgrund des statisch überbestimmten Systems -Beschreibung des Creo Simulate FEM-Modells -Lebensdauer der Kugellager 6. Produktprüfung: -Testprogramm, durchgeführt durch das zedler-Institut -Erprobung der ersten Versuchscharge von Pedalen mit hohlgebohrter Achse -Prüfung der ersten Versuchscharge von Pedalen ohne hohlgebohrte Achse 7. Realisierte Masseneinsparung: -Magped Enduro1 und Enduro2 auf der Waage und Vergleich mit dem magped Gravel-Pedal 8. Erstellung von Marketingmaterial für das Endprodukt: -Erstellung von computergenerierten Fotos -Fotorealistisches Rendering mit FEM-Belastungssequenzen