Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Carlos Eduardo Vaz Rossell / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T10:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_Moises_D.pdf: 2341942 bytes, checksum: 15b4471c1a44c4b51fad94e70bd4ebc4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho, realizou-se o estudo da produção de etanol anidro por meio do processo de destilação extrativa, tomando por base uma usina sucroalcooleira que processa 15000 toneladas de cana por dia. Utilizou-se como ferramenta computacional o software Aspen Plus®, o qual possui recursos computacionais que permitem compatibilizar as simulações com processos reais. Nas simulações deste trabalho foram utilizados os solventes monoetilenoglicol e o líquido iônico cloreto de 1- metilimidazólio, assim como os modelos de estágios de equilíbrio e de não equilíbrio. Os resultados da análise de sensibilidade para utilização do solvente monoetilenoglicol na coluna de destilação extrativa, em alta temperatura, apresentou economia de até 0,04 kg de vapor/litro de etanol anidro e de 0,37 kg de vapor/litro de etanol anidro ao alimentar o etanol hidratado produzido em colunas de destilação diretamente em colunas extrativas, sem estocagem e sem necessidade de aquecimento deste etanol hidratado. As colunas de destilação extrativa e de recuperação, do processo de destilação extrativa, apresentaram eficiências globais de 71,68% e 64,25%, respectivamente, segundo a correlação de O¿Connell. Foi realizado o estudo do consumo energético em colunas que operavam com pressões de 1,0 atm, 0,7 atm, 0,5 atm e 0,3 atm produzindo etanol anidro com fração mássica de 0,997. Os resultados mostraram que as colunas que operam em pressões menores que a atmosférica apresentaram redução na razão de refluxo em mais de 4,5 vezes e redução no consumo de vapor de 39,62%. Ao comparar o consumo de vapor em sistema que utiliza coluna extrativa e de recuperação, com pressão de 1,0 atm ou com pressão de 0,3 atm, foi constatado que a redução na pressão de operação das colunas gerou um excedente de vapor de 1,845 MWh. Os resultados também mostraram que o consumo de energia de uma bomba de vácuo necessária para gerar baixa pressão em colunas extrativa e de recuperação é menor que 1,5% para os diferentes níveis de pressão. O estudo com o solvente líquido iônico cloreto de 1-metilimidazólio apresentou redução mássica de utilização do solvente igual a 41,16%, demonstrado por meio da razão S/F igual a 0,353 para o líquido iônico e de 0,60 para o monoetilenoglicol. O estudo com o cloreto de 1-metilimidazólio mostrou a redução do consumo de vapor no processo em 27,3%, em relação ao solvente monoetilenoglicol, somadas as colunas extrativa e de recuperação. Foi realizada a simulação do modelo de não equilíbrio, levando em consideração parâmetros específicos das bandejas. Os resultados mostraram que a energia consumida no modelo de estágios de não equilíbrio apresentou aumento de 92,5% em relação ao modelo estágio de equilíbrio / Abstract: In this work, the study of the production of anhydrous ethanol by means of the extractive distillation process was carried out, based on a sugar and alcohol plant that processes 15,000 tons of sugar cane per day. The software Aspen Plus® was used as a computational tool, which has computational resources that adapt the simulations with real processes. In this study¿s simulations monoethylene glycol and the ionic liquid 1- methylimidazolium were used as solvents, as well as models of equilibrium and nonequilibrium. The results of the sensitivity analyses when using monoethylene glycol as the solvent, in the extractive distillation column, at high temperature, showed savings of up to 0.04 kg of steam / liter of anhydrous ethanol, and 0.37 kg of steam / liter of anhydrous ethanol when feeding the hydrous ethanol produced in the distillation columns directly into the extractive columns without the need for storage and of heating that hydrous ethanol. The extractive distillation and recovery columns, of the extractive distillation process, have shown overall efficiencies of 71.68% and 64.25%, respectively, according to the O'Connell correlation. We have conducted the study of energy consumption in columns operating at pressures of 1.0 atm, 0.7 atm, 0.5 atm and 0.3 atm producing anhydrous ethanol with a mass fraction of 0.997. The results have shown that the columns operating at pressures lesser than the atmospheric one decreased the reflux ratio more than 4.5 times, and the steam consumption by 39.62%. When comparing the steam consumption in the system using an extraction and recovery column, with a pressure of 1.0 atm or a pressure of 0.3 atm, it was found that the reduction in the column operating pressure generated 1.845 MWh of steam surplus. The results have also shown that the power consumption of a vacuum pump needed to generate a low-pressure in the extraction and recovery columns is lesser than 1.5% for different levels of pressure. The study of the ionic liquid solvent 1-methylimidazolium chloride had a mass reduction of solvent usage equal to 41.16%, shown by the S / F ratio equal to 0.353 for the ionic liquid and 0.60 for MEG. The study with 1-methylimidazolium chloride revealed that the steam consumption reduction in the process is 27.3%, compared to the monoethylene glycol solvent, combining the extraction and recovery columns. The simulation model of the non-equilibrium has been carried out taking into account specific parameters of the trays. The results showed that the power consumption in the nonequilibrium stage model displayed an increase of 92.5% compared to the equilibrium stage model. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Im Bereich der Umformtechnik leisten Simulationsmodelle in allen Phasen der Lebenszyklen von Werkzeug und Maschine Unterstützung beispielsweise bei der Auslegung von Bauteilen und Baugruppen, der Bewertung des Maschinenverhaltens oder von Prozessergebnissen oder auch zur Bestimmung von Prozess- und Antriebsparametern. Dennoch kommen heute bei der Simulation des Umformprozesses Methoden zur Berücksichtigung des ganzheitlichen Systemverhaltens nur unzureichend zur Anwendung, wodurch die Auswirkungen der Interaktion zwischen Prozess und Maschine bei der Optimierung von Systemen, Komponenten und Stellgrößen noch immer weitgehend vernachlässigt werden. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Erweiterung der Methoden der Systemsimulation, um fehlerhaften Vorhersagen bei der Auslegung, Entwicklung und dem Betrieb von Maschinen und Werkzeugen der Blechumformung entgegenzuwirken. Am Beispiel einer hydraulischen Presse werden Möglichkeiten zur prozessbezogenen energetischen Optimierung von Antriebssystemen durch die Integration von messdatenbasierten Verlustmodellen im Maschinenmodell und zur Bestimmung von Ziehkissenkraftsollwerten anhand einer gekoppelten Simulation von Maschine und Prozess entwickelt.:I Inhaltsverzeichnis I II Formelzeichen und Abkürzungen IV II.1 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV II.2 Griechische Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V II.3 Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V 1 Einleitung 1 2 Stand der Technik 3 2.1 Herstellung von Blechumformteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1 Methodenplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1.2 Lebenszyklus von Umformwerkzeugen . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Pressmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2.1 Produktprozess Tiefziehpresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.2 Typen und Bauformen von Einzelpressen . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.3 Systeme zur Bereitstellung der Niederhalterkraft . . . . . . . . . . 9 2.3 Tiefziehpressen mit hydraulischen Antrieben . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3.1 Stößelantrieb durch Verdrängersteuerung . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.2 Hydraulische Ziehkissenantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4 Pressenkenngrößen und Genauigkeitsverhalten in Pressensystemen . . . 14 2.4.1 Genauigkeitskenngrößen der Tiefziehpresse . . . . . . . . . . . . 15 2.4.2 Genauigkeit hydraulischer Zieheinrichtungen in einfachwirkenden Pressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.5 Energetische Analyse und Optimierung von Pressmaschinen . . . . . . . 17 2.6 Wechselwirkungen zwischen Maschine, Werkzeug und Prozess . . . . . . 18 2.7 Wirtschaftlichkeit beim Tiefziehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.8 Simulationsmethoden im Umfeld der Blechumformung . . . . . . . . . . . 22 2.9 Das virtuelle Werkstück . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.10 Das virtuelle Werkzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.10.1 Prozessmodell mit der Methode der finiten Elemente . . . . . . . . 25 2.10.2 Elastische Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.10.3 Elastische Modellerweiterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.11 Die virtuelle Presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.11.1 FE-Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.11.2 Mehrkörpersimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.11.3 Mixed-Model-Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.12 Der virtuelle Umformprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.12.1 Kopplungskonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.12.2 Black-Box-Ersatzsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.12.3 Dynamische Modell-Reduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.12.4 Model-Code-Migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.12.5 Gekoppelte Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.13 Zusammenfassung und Defizite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3 Zielstellung und Vorgehensweise 42 4 Einordnung der Simulationsmethoden in den Produktprozess hydraulischer Pressen 44 5 Versuchsumgebung 48 5.1 Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.1.1 Tiefziehpresse Röcher RZP250 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.1.2 Servomechanische Spindelpresse Dunkes ES 4 - 160/120 . . . . . 49 5.2 Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.3 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.3.1 Messsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.3.2 Messgrößen im Versuchswerkzeug Rechteckwanne . . . . . . . . 51 5.3.3 Messgrößen an der Demonstratormaschine . . . . . . . . . . . . . 51 5.3.4 Messgrößen zur Bewertung simulierter und realer Bauteile . . . . . 52 5.4 Simulations- und Entwicklungsumgebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6 Energetische Bewertung und Optimierung hydraulischer Pressenantriebe 55 6.1 Verdrängersteuerung als Haupt- und Ziehkissenantrieb in Pressen . . . . 55 6.2 Verluste in Verdrängersteuerungseinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2.1 Bewertungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2.2 Messkonzept am Stößelantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.2.3 Messergebnisse der MPE des Stößelantriebs . . . . . . . . . . . . 60 6.2.4 Messmethode und -aufbau an den Ziehkissenantrieben . . . . . . 62 6.2.5 Messergebnisse am Ziehkissenantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.3 Beschreibung von Messdaten für die Integration in MMS Modellen . . . . . 64 6.3.1 mehrdimensionale Kennfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.3.2 Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.3.3 Two-Line Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.3.4 Vergleich und Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6.4 Wirkungsgradoptimierte Steuerung hydraulischer Verdrängerantriebe . . . 69 6.5 Integration von Verlustmodellen in die virtuelle Presse . . . . . . . . . . . 70 6.5.1 Verlustmodelle des Stößelantriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.5.2 Verlustmodell des Ziehkissenantriebes . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.5.3 Verlustbehaftetes Modell des Stößelantriebes . . . . . . . . . . . . 75 6.5.4 Einachsiges Modell der Maschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 6.5.5 Abbildungsgenauigkeit des Maschinenmodells . . . . . . . . . . . 78 6.6 Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6.6.1 Auswirkung der Antriebssteuerung auf den Energieverbrauch von MPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6.6.2 Bewertung des Energieverbrauchs von Produktionszyklen . . . . . 82 6.7 Methode zur Auslegung und Bewertung von Verdrängersteuerungsantrieben in Pressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 7 Bestimmung von Sollkräften hydraulischer Mehrpunktzieheinrichtungen 89 7.1 Regelgenauigkeit hydraulischer Ziehkissen . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 7.2 Prozessbeeinflussende Maschineneigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 91 7.2.1 Elastisches Verhalten der Demonstratormaschinen bei statischer Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 7.2.2 Regelgenauigkeit der Ziehkissenantriebe mit Ventilsteuerung . . . 94 7.3 Methoden zur Realisierung des virtuellen Umformprozesses . . . . . . . . 96 7.3.1 Kopplungstechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7.3.2 Kopplungstopologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 7.4 Untersuchung von Methoden Umsetzung des virtuellen Umformprozesses 98 7.4.1 Eingesetzte Modelle für die Methodenuntersuchung . . . . . . . . 99 7.4.2 Umsetzung der gekoppelten Simulation . . . . . . . . . . . . . . . 101 7.4.3 Umsetzung der Modell-Code-Migration . . . . . . . . . . . . . . . 105 7.4.4 Stabilität der gekoppelten Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 7.4.5 Abbildungsgenauigkeit der Model-Code-Migration . . . . . . . . . . 110 7.4.6 Vergleich und Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 7.5 Modellbildung für die gekoppelte Simulation räumlicher Modelle . . . . . . 113 7.5.1 Kippelastisches FE-Modell des Tiefziehprozesses . . . . . . . . . 113 7.5.2 Modell der Maschine mit räumlicher Abbildung des Ziehkissens . . 114 7.5.3 Gesamtsystemmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 7.5.4 Abbildungsgenauigkeit des Gesamtsystemmodells . . . . . . . . . 116 7.6 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 7.6.1 Auswirkungen von Reglereinstellungen auf das Bauteil . . . . . . . 118 7.6.2 Bauteiloptimierung durch differenzierte Zylinderkräfte an Mehrpunktziehkissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 7.7 Bestimmung von Sollwerten für hydraulische Mehrpunktziehkissen bei hohen Geschwindigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 8 Zusammenfassung und Ausblick 126 III Literatur 128 IV Anhang 139 IV.1 Messgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 IV.2 Polynome und Parameter der Regressionsmodelle des Stößelantriebes . . 140 IV.2.1 Wirkungsgradmodell des Asynchronmotors . . . . . . . . . . . . . 140 IV.2.2 Wirkungsgradmodelle der MPE und der Pumpe . . . . . . . . . . . 140 IV.3 Nutzerdefiniertes Materialmodell Servo-Spindel-Antriebe . . . . . . . . . . 141 IV.3.1 servomechanische Spindelpresse: Modellgleichungen Stößelachse mit Lageregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 IV.3.2 servomechanische Spindelpresse: Modellgleichungen Ziehkissenachse mit Kraftregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

The annual gain of stationary solar thermal collectors can be increased by non-focusing reflectors. Such concentrators make use of diffuse irradiance. A collector’s incidence angle modifier for diffuse (diffuse-IAM) accounts for this utilization. The diffuse irra-diance varies over the collector hemisphere, which dynamically influences the diffuse-IAM. This is not considered by state-of-the-art collector models. They simply calculate with one constant IAM value for isotropic diffuse irradiance from sky and ground. This work is based on the development of a stationary, double-covered process heat flat-plate collector with a one-sided, segmented booster reflector (RefleC). This reflector approximates one branch of a compound parabolic concentrator (CPC). Optical meas-urement results of the collector components as well as raytracing results of different variants are given. The thermal and optical characterization of test samples up to 190 °C in an outdoor laboratory as well as the validation of the raytracing are discussed. A collector simulation model with varying diffuse-IAM is described. Therein, ground reflected and sky diffuse irradiance are treated separately. Sky diffuse is weighted with an anisotropic IAM, which is re-calculated in every time step. This is realized by gener-ating an anisotropic sky radiance distribution with the model of Brunger and Hooper, and by weighting the irradiance from distinct sky elements with their raytraced beam-IAM values. According to the simulations, the RefleC booster increases the annual out-put of the double-covered flat-plate in Würzburg, Germany, by 87 % at a constant inlet temperature of 120 °C and by 20 % at 40 °C. Variations of the sky diffuse-IAM of up to 25 % during one day are found. A constant, isotropic diffuse-IAM would have under-valued the gains from the booster by 40 % at 40 °C and by 20 % at 120 °C. The results indicate that the gain of all non-focusing solar collectors is undervalued when constant, isotropic diffuse-IAMs calculated from raytracing or steady-state test data are used. Process heat generation with RefleC is demonstrated in a monitored pilot plant at work-ing temperatures of up to 130 °C. The measured annual system utilization ratio is 35 %. Comparing the gains at all inlet temperatures above 80 °C, the booster increases the an-nual output of the double-covered flat-plates by 78 %. Taking all inlet temperatures, the total annual gains of RefleC are 39 % above that of the flat-plates without reflectors. A qualitative comparison of the new simulation model results to the laboratory results and monitoring data shows good agreement. It is shown that the accuracy of existing collector models can be increased with low effort by calculating separate isotropic IAMs for diffuse sky and ground reflected irradiance. The highest relevance of this work is seen for stationary collectors with very distinctive radiation acceptance.

L'étude présente les méthodes pour identifier et simuler les défauts de fabrication tridimensionnels. Les méthodologies ont été élaborées sur la base des travaux antérieurs, tels que la méthode de simulation MMP (Model of Manufactured Part) présentée par F. Villeneuve et F. Vignat, associée à la méthode de la double mesure présentée par S. Tichadou.Dans cette thèse, la première méthode proposée, basée sur la méthode des petits déplacements (TPD) est présentée et permet l'identification des défauts de fabrication. Cette méthode permet de distinguer les défauts d'usinage et les défauts de positionnement d'un lot de pièces au cours d’un processus de fabrication. Les résultats obtenus dans cette méthode représentent les dispersions géométriques des pièces usinées. En outre, une méthode d’analyse modale de défauts a été réalisée pour analyser les défauts de forme d'une pièce mesurée sur une MMT avec un nombre restreint de points de mesure (10 points sur chaque surface usinée). Les résultats montrent que les modes des défauts de forme sont obtenus correctement (bombé, ondulation, vrillage, etc.)En raison de l'importance du rôle du défaut de positionnement dans la qualité d'un produit en cours de fabrication, ensuite deux indicateurs simples ont été proposés pour évaluer la qualité globale d’un montage de fixation de pièces.Par ailleurs, un modèle permettant de simuler les défauts de positionnement d'une pièce fixée sur un mandrin à trois mors a été développé. Le modèle final de simulation est une combinaison de trois méthodes: plan d’expérience, simulation par éléments finis, et simulation de Monte Carlo. Pour la méthode des plans d’expérience, trois facteurs, qui sont supposés être les plus importants dans les défauts de positionnement, sont utilisés dans le modèle. Les résultats obtenus à partir des simulations sont exprimés sous forme de distributions et de paramètres statistiques caractéristiques. Ceux-ci sont ensuite utilisés pour effectuer les simulations en appliquant la méthode de Monte Carlo.Enfin, un modèle global est proposé, pour simuler la gamme de fabrication d’une pièce fraisée. Ce modèle permet de vérifier la gamme choisie avec des tolérances fonctionnelles de la pièce imposée. De plus, cette méthode permet de vérifier une gamme de fabrication en garantissant les tolérances fonctionnelles imposées ou une utilisation inverse qui permet de déterminer les tolérances garantissant un nombre de pièces usinées hors des zones de tolérance. / The research presents methodologies to identify and simulate manufacturing defects in three-dimension. The methodologies have been developed based on the previous works, such as the MMP (Model of Manufactured Part) simulation method presented by F. Villeneuve and F. Vignat, and the double measurement method is presented by S. Tichadou.In this thesis, the first proposed method based on the Small Displacement Torsor (SDT) concept is presented for identification of manufacturing defects. This method allows distinguishing the machining defects and positioning defects of a batch of parts during a process plan. The results obtained in this method represent geometric dimension errors of machined parts. In addition, we applied the parameterization method, which is usually used to analyze form defects of a part measured on a CMM with hundreds of measurement points, to complete the analysis of the form defects with a restricted number of measurement points (10 points on each machined surface). Even though this number appears to be low, the modes of the form defects are almost obtained (comber, undulation, twist, etc).Because of the important role of the positioning defect in the quality of a product during manufacturing, we then propose two simple indicators for evaluating the global quality of a fixture.Furthermore, we developed a model for simulating positioning defects of a workpiece fixed on a three-jaw chuck. The model is a combination of three methods: design of experiments, finite element simulation, and Monte Carlo simulation. Three factors, which are assumed to be the most important in positioning defects, are used in this model. Based on the simulated results, the influences of these factors are estimated. The results obtained from simulations can be expressed by form of distributions or statistical parameters. These allow using simulation of tolerance analysis based on Monte Carlo simulation.Finally, a model is developed based on MMP for tolerance analysis. This model allows us to verify a given process plan with functional tolerances of the machined part by determination of a number of machined parts out of tolerance zones or determine functional tolerances of a batch of machined parts based on a given process plan (without functional tolerances) and a number of rejected parts per million.

This thesis is mainly focused on pricing securities of selected capital protected funds. In its theoretical part, there are summarized approaches and principals that are generally used for derivatives pricing because capital protected funds' securities contain embedded options. Emphasis is put on risk-neutral pricing using Monte Carlo simulation at that point because complicated pay-off functions of these funds are hard to be evaluated analytically. There are also presented main approaches to constructions and portfolio management of these funds from their portfolio manager's viewpoint. Finally, there is made an overview of basic types of capital protected funds issued both in The Czech republic and Europe. Analytical part is focused on evaluation of selected capital protected funds. There is applied a standard approach that is based on a simulation of Geometric Brownian Motion with constant conditional variance and correlation in contrast with an advanced approach where the conditional variance and conditional correlation matrix are simulated as well. That is accomplished with GARCH-in-mean and DCC-GARCH models. Estimated prices are compared with real market prices and there is also performance of the standard models compared with performance of advanced ones.

Der komplexe Verarbeitungsprozess endlosfaserverstärkter Textilthermoplaste beeinflusst maßgeblich die resultierende textile Struktur und damit im gleichen Maße die strukturellen Eigenschaften des Verbundes. Zur vollständigen Ausschöpfung des vielversprechenden Potentials dieser innovativen Werkstoffgruppe ist es daher notwendig, die Fertigungssimulation in den Entwicklungsprozess zu integrieren. In der vorliegenden Arbeit wird eine qualitative als auch quantitative Beschreibung der komplexen Deformationsphänomenologie von Textilthermoplasten beim Thermoformen vorgenommen, wobei die eingehende Analyse der lokalen Textilthermoplaststruktur und -verformung fokussiert wird. Auf Grundlage eines umfangreichen experimentellen Prüfprogramm wird abschließend zur modellbasierten Beschreibung der Deformationsvorgänge ein neuartiges Multi-Skalen-Modell entwickelt, mit dem sich die auftretende Phänomenologie virtuell wiedergeben lässt.

Die Mehrkörpersimulation (MKS) kommt in immer mehr Bereichen zum Einsatz. Bis vor einigen Jahren war das Thema fast ausschließlich im Automobilbereich wichtig. Heute wird der Ansatz in fast allen Bereichen der Technik, in dem „Bewegungsabläufe“ eine Rolle spielen, eingesetzt. Im Gegensatz zur Finite Elemente (FE)-Methode, für die eine detaillierte Bauteiltopologie mit einer Vielzahl von Elementen nötig ist, können mit MKS-Systemen selbst komplexe mechanische Systeme mit einer relativ geringen Anzahl an Freiheitsgraden abgebildet werden. Das Programm Adams hat diese Entwicklung maßgeblich mit gestaltet. Neben den Erweiterungen im Bereich der Solver und anderer mathematischer Formulierungen war immer die einfache Benutzerführung, die Integration von weiteren Simulationstechnologien und auch die Entwicklung von Spezialanwendungen ein wichtiges Thema der Entwicklung. Im Rahmen dieses Vortrages wird der Einsatz von Adams an Hand von Beispielen demonstriert. Weiterer Schwerpunkt ist die Erweiterung der Modelle durch Berücksichtigung der elastischen Materialeigenschaften einzelner Bauteile. Die Kopplung zur Lebensdauerberechnung an Hand von Beispielen schließt den Beitrag ab.

Die effektive sowie effiziente Planung von Energieeffizienzmaßnahmen hat große Bedeutung für Produktionsunternehmen. Die um energetische Betrachtungen erweiterte Materialflusssimulation wird in diesem Kontext zunehmend als Werkzeug zur Untersuchung komplexer Wechselwirkungen von Material- und Energieflüssen in Fabriken eingesetzt. Die vorliegende Arbeit hat die Konzeptionierung und Systematisierung einer Methodik zur Ausgestaltung derartiger Simulationsstudien speziell in Umplanungsprojekten zur Energieeffizienzsteigerung zum Inhalt. Unter besonderer Beachtung entscheidungstheoretischer Ansätze soll es diese ermöglichen, unabhängig von der jeweils eingesetzten Simulationslösung projektspezifische Ausprägungen für die relevanten Gestaltungsaspekte einer Simulationsstudie in diesem Problemfeld zu bestimmen (z. B. zur Art und Weise der Modellierung des Energieverbrauchs). Das entwickelte Lösungskonzept besteht aus einem 13 Schritte umfassenden Vorgehensmodell sowie neun Lösungsmodulen zur Unterstützung von Entscheidungen hinsichtlich der Ausprägung ausgewählter Gestaltungsaspekte. Auf diesem Wege wird der gesamte Prozess von der Entwicklung einer Effizienzmaßnahme über die eigentliche Simulationsanwendung (in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 3633 Blatt 1:2014) bis hin zur finalen Investitionsentscheidung unterstützt. Exemplarisch wurde die im Ergebnis der Arbeit stehende Methodik an drei Fallstudien erprobt. Dabei konnten alle definierten Anforderungen erfolgreich geprüft werden. / Effective and efficient planning of energy efficiency measures is of great importance to manufacturing companies. Material flow simulation that has been extended to also include energy is increasingly used in this context as a tool for the analysis of complex interactions between material flows and energy flows in factories. This thesis deals with the conception and the systemization of a methodology for designing such simulation studies specifically in re-planning projects that aim for energy efficiency improvements. Taking basic approaches from decision theory into particular consideration, it is intended to provide guidance in deciding on the project-specific manifestation for relevant characteristics of a simulation study in this problem area (e.g. the manner to model energy consumption), regardless of the utilised simulation solution. The developed solution comprises a 13 steps spanning process model as well as nine solution modules to support decisions concerning the choice of manifestation for selected characteristics. In this way, the entire process from the development of an energy efficiency measure through the actual application of simulation (following VDI guideline 3633 Part 1:2014) to the eventual investment decision is assisted. The results of this thesis were exemplarily tested in three case studies. All initially defined requirements could thereby be positively verified.

Die Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren ist geprägt von einer Steigerung der Effizienz, optimaler Betriebslaststeuerung, einer Absenkung des spezifischen Verbrauchs und der Erfüllung geltender Abgasemissionsgesetzgebung. Die Optimierung des Ladungswechsels spielt dabei eine entscheidende Rolle. Eine Möglichkeit den Ladungswechsel optimal zu beeinflussen, ist der Einsatz von variablen Ventiltrieben zur Veränderung der Ventilhubbewegung sowie zur Verstellung der Steuerzeiten. thyssenkrupp Dynamic Components entwickelt und stellt Schiebenockensysteme als diskret schaltbare Ventiltriebsysteme her, welche die verschiedenen Ventilhubanforderungen über unterschiedliche Nockenprofile auf dem Schiebeelement nebeneinander abbilden können. Im Entwicklungs- und Auslegungsprozesses kommt eine Simulation des Bewegungs-, Beschleunigungs- und Abbremsverhaltens sowie der Kraftverläufe beim Verstellvorgang mittels einer Mehrkörpersimulation (MKS) in der Software alaska/ModellerStudio zum Einsatz. In diesem Beitrag wird das MKS-Modell des Schiebelements sowie der Abgleich des Modells mit Versuchen vorgestellt. Es folgt eine Darstellung von Optimierungsmöglichkeiten bereits in der Simulationsumgebung, bei denen die Kontaktnormalkräfte und Beschleunigungen in mehreren Iterationsschleifen auf den gewünschten Anwendungsfall angepasst werden können. Unter Berücksichtigung der Fertigungs- und Lagertoleranzen sowie des Verschleißverhaltens kann das System mit diesem Simulationstool bereits virtuell abgeprüft werden. / The advancement of internal combustion engines is characterized by an increase in efficiency, optimum operating load control, a reduction in specific consumption and compliance with applicable exhaust emission legislation. Optimization of the charge change plays a decisive role in this. One way of optimally influencing the charge change is to use variable valve trains to change the valve lift and adjust the timing. thyssenkrupp Dynamic Components develops and manufactures sliding cam systems as discretely switchable valve train systems that can feature the various valve lift requirements side by side via different cam profiles on the sliding element. A simulation of the motion, acceleration and deceleration behavior as well as the force curves during the sliding process by means of a multi-body simulation (MBS) in the alaska/ModellerStudio is applied in the development and design process. This presentation shows the MBS model of the sliding cam and the comparison of the model with test results. Various optimization options in the simulation environment present, how the contact normal forces and accelerations can be adapted in several iteration loops to the desired application. Taking into account the manufacturing and bearing tolerances as well as the wear behavior, this simulation tool allows to virtually check the sliding cam system.