The individual monitoring of cross-country skiers’ technique-related parameters is crucial to identifying possible athlete-individual deficits that need to be corrected in order to optimize the athlete’s performance in competition. To be able to record relevant biomechanical parameters during training in the field, the development of measuring systems exploiting the athlete’s full potential is the key. Known mobile monitoring systems for measuring forces on ski poles use comparably heavy uniaxial load cells mounted on the pole with a data logger also attached to the pole or carried by the athlete. Measurements that are more accurate can be acquired using wire-based systems. However, wire-based systems are highly immobile and only usable when the athletes undergo a stationary test, e.g., on a treadmill. This paper focuses on the functional design of a measuring system using specialized, miniaturized electronics for acquiring data from strain sensors. These data are then used to determine the technique-related parameters pole force and angle of bend. The functional design is also capable of transmitting the acquired data wirelessly via Bluetooth to a smartphone that runs a proprietary app. This approach is advantageous regarding mass, dynamic behavior, analyzing functionality, and signal processing compared to the state of the art.

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Bestimmung der Messunsicherheit bei der experimentellen Spannungsanalyse mittels Metallfoliendehnungsmessstreifen. Trotz langjähriger Verfügbarkeit von Dehnungsmessstreifen und den Kenntnissen über deren Wirkungsmechanismen, inklusive der damit verbundenen Abweichungen, existieren nur wenige Betrachtungen hinsichtlich der Messunsicherheit. Vor allem die große Anzahl möglicher Einflüsse und die daraus resultierenden systematischen Abweichungen, in Kombination mit einer fehlenden Möglichkeit zur Kalibrierung, stellen eine Herausforderung und meist einen hohen Aufwand dar. Diese komplexe Ausgangssituation wird anhand theoretischer und praktischer Untersuchungen analysiert und bewertet. Dabei wird das Ziel verfolgt, eine möglichst große Menge von Messaufgaben abzudecken, ohne zugleich eine übermäßig große Messunsicherheit hinnehmen zu müssen. Nach einer umfassenden Darstellung verschiedener Abweichungen werden zunächst die Einflüsse systematisiert. Darauf aufbauend werden Randbedingungen für häufig auftretende Messaufgaben abgeleitet und als Standardszenario zusammengefasst. Im anschließenden Abschnitt werden alle Einflüsse, die im Rahmen der Arbeit nicht empirisch untersucht werden können, mit Hilfe der Randbedingungen theoretisch betrachtet. Einen wesentlichen Anteil an der resultierenden Messunsicherheit besitzen dabei die Ermüdungserscheinungen und die Rückwirkung. Relevant, jedoch von untergeordneter Bedeutung, sind die Hysterese, das Kriechen und die Querempfindlichkeit. Im empirischen Teil wird ein modifizierter Versuchsstand zur Bestimmung des k-Faktors dargestellt, mit dem zeitgleich bis zu 36 Dehnungsmessstreifen untersucht werden können. Einen Schwerpunkt dabei bildet die Mechanik des verwendeten breiten Biegebalkens. Die Auswertung zeigt, dass die Richtungsabweichung der 72 untersuchten Dehnungsmessstreifen weniger als 1° beträgt. Die Messunsicherheit bezüglich des Nullpunktes bei der Dehnungsmessung resultiert vor allem aus der temperaturbedingten Scheindehnung. Deren Korrektur mit dem Polynom laut Datenblatt ist aufgrund der Unsicherheit der thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von 0-30 °C von geringer Wirkung. Bei Langzeitmessungen ab etwa 30-50 Tagen ist trotz Abdeckung mit Polyurethan-Lack zudem die feuchtigkeitsspezifische Nullpunktdrift von Bedeutung. Die Empfindlichkeit der Dehnungsmessung wird durch die losspezifische Streuung des k-Faktors dominiert und ist nicht zeitabhängig. Abschließend werden alle untersuchten Einflüsse zusammengefasst und verglichen. Dadurch wird offensichtlich, dass durch gezielte Einschränkung der zulässigen Lastwechselzahl und der mechanischen Eigenschaften des Messobjektes im Standardszenario die Messunsicherheit um 23 % reduzierbar ist. Zusätzlich wird die Anpassung der Randbedingungen an eine Langzeitmessung mit erweitertem Temperaturbereich demonstriert.:1 Einleitung 1.1 Motivation und Zielstellung 1.1.1 Motivation 1.1.2 Zielstellung und Abgrenzung der Arbeit 1.2 Verfahrensweise und Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen 2.1 Abschätzung der Messunsicherheit 2.1.1 Systematik der Messabweichungen 2.1.2 Grundlagen der Messunsicherheit 2.1.3 Messunsicherheit nach GUM und GUM S1 2.1.4 Messaufgabenspezifische Messunsicherheit 2.2 Metallfolien-DMS 2.2.1 Messprinzip 2.2.2 Ursachen für Messabweichungen 2.2.3 Maßnahmen zur Reduzierung von Abweichungen 2.3 Statistische Methoden 2.3.1 Design of Experiments (DoE) 2.3.2 Statistische Methoden zur Versuchsauswertung 3 Entwurf eines Standardszenarios 3.1 Definition des Standardszenarios 3.2 Randbedingungen für das Standardszenario 3.2.1 Mensch 3.2.2 Messmittel 3.2.3 Versuchsdurchführung 3.2.4 Messobjekt 3.2.5 Umgebungsbedingungen 3.3 Ursachen und Effekte im Standardszenario 3.3.1 Applikation 3.3.2 Messmittel 3.3.3 Versuch 3.3.4 Umgebung 3.4 Angewandte Methoden zur Reduzierung von Abweichungen 3.4.1 Kompensationsverfahren 3.4.2 Korrektion von Abweichungen 4 Theoretische Betrachtung der Messunsicherheiten 4.1 Vorgehensweise bei der Abschätzung der Messunsicherheit 4.2 Messmittel 4.2.1 Messverstärker 4.2.2 Rauschen 4.3 Versuch 4.3.1 Querdehnungsempfindlichkeit 4.3.2 Ermüdungsverhalten 4.3.3 Hysterese 4.3.4 Kriechen 4.3.5 Rückwirkung 4.3.6 Linearität 4.4 Umgebungseinflüsse 4.4.1 Thermospannung 4.4.2 Thermische Drift 5 Empirische Untersuchung zur Messunsicherheit 5.1 Versuchsplanung 5.1.1 Versuchsbeschreibung 5.1.2 Versuchsmaterial und Personal 5.1.3 Versuchsplan 5.1.4 Versuchsablauf 5.2 Versuchsaufbau zur Bestimmung des k-Faktors 5.2.1 Theoretische Grundlagen zum Versuch 5.2.2 Probenmechanik des breiten Biegebalkens 5.2.3 Praktische Umsetzung der 4-Punkt-Biegung 5.3 Langzeitversuch 5.3.1 Versuchsaufbau und Datenerfassung 5.3.2 Umgebungsbedingungen 5.4 Auswertung der Versuche 5.4.1 Richtungsabweichung 5.4.2 Grundwiderstand 5.4.3 Nullpunkt 5.4.4 k-Faktor 6 Messunsicherheit für das Standardszenario und Zusammenfassung 6.1 Zusammenfassung des Standardszenarios 6.1.1 Messunsicherheit Standardszenario 6.1.2 Anpassung des Standardszenarios 6.2 Zusammenfassung und Ausblick 6.2.1 Zusammenfassung 6.2.2 Ausblick Literaturverzeichnis Anhang A Nichtlinearität der Wheatstoneschen Messbrücke B Tabellen zum Standardszenario C Herleitungen zur theoretischen Abschätzung D Bestimmung der Materialkennwerte E Daten der einzelnen Messstellen des Versuchs F Ergänzungen zum Versuch G Ergänzungen zur Auswertung des Versuchs / This thesis deals with the determination of the measurement uncertainty in experimental stressanalysis using metal foil strain gauges. Despite the availability of strain gauges for many years and the knowledge of their mechanisms of action, including the associated errors, only a few considerations exist with regard to the measurement uncertainty. Particulary the large number of possible influences and the resulting systematic errors, in combination with a lack of possibility for calibration, represent a challenge and usually a high expense. This complex initial situation is analysed and evaluated on the basis of theoretical and practical investigations. The aim is to cover as many measurement tasks as possible without having to accept an excessively high measurement uncertainty at the same time. After a comprehensive presentation of various errors, the influences are first systematized. Based on this, boundary conditions for frequently occurring measurement tasks are derived and summarized as a standard scenario. In the following section, all influences that cannot be investigated empirically within the scope of the work are considered theoretically with the help of the boundary conditions. The fatigue damage and the reinforcement effect have a significant share in the resulting measurement uncertainty. Relevant, but of secondary importance, are hysteresis, creep and transverse sensitivity. In the empirical part, a modified test rig for determining the k-factor is presented, with which up to 36 strain gauges can be measured simultaneously. One focus is on the mechanics of the wide bending beam used. The evaluation shows that the error due to misalignment of the 72 examined strain gauges is less than 1°. The measurement uncertainty with regard to the zero-point in the strain measurement results primarily from the thermal output of the strain gauge. Its correction with the polynomial according to the data sheet is of little effect due to the uncertainty of the thermal expansion coefficients in the temperature range of 0-30 °C. In the case of long-term measurements from about 30-50 days, the moisture-specific zero-point drift is also significant despite covering in polyurethane lacquer. The sensitivity of the strain measurement is dominated by the batch-specific scatter of the k-factor and is not time-dependent. Finally, all examined influences are summarised and compared. This illustrates that the measurement uncertainty can be reduced by 23 % in the standard scenario by specifically limiting the permissible number of load cycles and mechanical properties of the test object. In addition, the adaptation of the boundary conditions to a long-term measurement with extended temperature range is demonstrated.:1 Einleitung 1.1 Motivation und Zielstellung 1.1.1 Motivation 1.1.2 Zielstellung und Abgrenzung der Arbeit 1.2 Verfahrensweise und Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen 2.1 Abschätzung der Messunsicherheit 2.1.1 Systematik der Messabweichungen 2.1.2 Grundlagen der Messunsicherheit 2.1.3 Messunsicherheit nach GUM und GUM S1 2.1.4 Messaufgabenspezifische Messunsicherheit 2.2 Metallfolien-DMS 2.2.1 Messprinzip 2.2.2 Ursachen für Messabweichungen 2.2.3 Maßnahmen zur Reduzierung von Abweichungen 2.3 Statistische Methoden 2.3.1 Design of Experiments (DoE) 2.3.2 Statistische Methoden zur Versuchsauswertung 3 Entwurf eines Standardszenarios 3.1 Definition des Standardszenarios 3.2 Randbedingungen für das Standardszenario 3.2.1 Mensch 3.2.2 Messmittel 3.2.3 Versuchsdurchführung 3.2.4 Messobjekt 3.2.5 Umgebungsbedingungen 3.3 Ursachen und Effekte im Standardszenario 3.3.1 Applikation 3.3.2 Messmittel 3.3.3 Versuch 3.3.4 Umgebung 3.4 Angewandte Methoden zur Reduzierung von Abweichungen 3.4.1 Kompensationsverfahren 3.4.2 Korrektion von Abweichungen 4 Theoretische Betrachtung der Messunsicherheiten 4.1 Vorgehensweise bei der Abschätzung der Messunsicherheit 4.2 Messmittel 4.2.1 Messverstärker 4.2.2 Rauschen 4.3 Versuch 4.3.1 Querdehnungsempfindlichkeit 4.3.2 Ermüdungsverhalten 4.3.3 Hysterese 4.3.4 Kriechen 4.3.5 Rückwirkung 4.3.6 Linearität 4.4 Umgebungseinflüsse 4.4.1 Thermospannung 4.4.2 Thermische Drift 5 Empirische Untersuchung zur Messunsicherheit 5.1 Versuchsplanung 5.1.1 Versuchsbeschreibung 5.1.2 Versuchsmaterial und Personal 5.1.3 Versuchsplan 5.1.4 Versuchsablauf 5.2 Versuchsaufbau zur Bestimmung des k-Faktors 5.2.1 Theoretische Grundlagen zum Versuch 5.2.2 Probenmechanik des breiten Biegebalkens 5.2.3 Praktische Umsetzung der 4-Punkt-Biegung 5.3 Langzeitversuch 5.3.1 Versuchsaufbau und Datenerfassung 5.3.2 Umgebungsbedingungen 5.4 Auswertung der Versuche 5.4.1 Richtungsabweichung 5.4.2 Grundwiderstand 5.4.3 Nullpunkt 5.4.4 k-Faktor 6 Messunsicherheit für das Standardszenario und Zusammenfassung 6.1 Zusammenfassung des Standardszenarios 6.1.1 Messunsicherheit Standardszenario 6.1.2 Anpassung des Standardszenarios 6.2 Zusammenfassung und Ausblick 6.2.1 Zusammenfassung 6.2.2 Ausblick Literaturverzeichnis Anhang A Nichtlinearität der Wheatstoneschen Messbrücke B Tabellen zum Standardszenario C Herleitungen zur theoretischen Abschätzung D Bestimmung der Materialkennwerte E Daten der einzelnen Messstellen des Versuchs F Ergänzungen zum Versuch G Ergänzungen zur Auswertung des Versuchs

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Der stetig anwachsende Bedarf und die innovative Weiterentwicklung im Bereich der Großdieselmotoren als Antrieb für Schiffe und Generatoranlagen erfordert ebenfalls die Weiterentwicklung der Abgasturbolader. Hohe Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit ist nur durch moderne Fertigungsverfahren und einer optimalen Ausnutzung der eingesetzten, hochwertigen Werkstoffe zu erreichen. Dies gilt insbesondere für die integralen Radialturbinenräder in Abgasturboladern, die aufgrund der hohen Betriebsbelastungen einen zentralen Punkt bei der Auslegung darstellen. Lebensdauerbegrenzend ist die hochzyklische Ermüdung aufgrund Resonanzschwingungen an der Beschaufelung der Turbinenräder. Die vorliegende Arbeit soll die Auslegungsmethodik zur Berechnung und Beurteilung der zu erwartenden Schwingbeanspruchungen der Turbinenräder im Hinblick der realen Geometrie verbessern. Dazu wird ein einfaches Berechnungsmodell zur Identifizierung der kritischen Schaufelmoden und Bestimmung der Schwingbeanspruchungen im integralen Turbinenrad erarbeitet. Das Modell wird auf vorhandene Turbinenräder angewendet und aus den Ergebnissen werden Hinweise für eine systematische Beurteilung der Schaufelmoden, Knotendurchmesser und Schaufelgestaltung bezüglich der kritischen Schwingbeanspruchungen angegeben. Desweiteren wird der Einfluss der Verstimmung (engl. Mistuning) des Schwingverhaltens realer, integraler Turbinenräder ausführlich im Hinblick auf die Schwingbeanspruchungen untersucht. Die wesentlichen Ursachen für die Verstimmung sind die innerhalb der Fertigungstoleranzen auftretenden Geometrieabweichungen der Schaufeln. Dabei wird ein Überblick über die typischen Geometrie- und Frequenzabweichungen Radialturbinen gegeben und Auswirkungen auf das Schwingverhalten des Rades wie Lokalisierung der Schwingformen und Amplitudenüberhöhungen ermittelt und in einen systematischen Zusammenhang mit den geometrischen Ursachen, der Komplexität der Schaufelschwingformen und Knotendurchmesser gestellt. Es zeigt sich, dass unter gewissen Voraussetzungen bei Radialturbinen KD0 und KD1 Schwingformen weniger sensibel auf die Verstimmung reagieren. Hieraus können Hinweise für die Verbesserung des Auslegungsprozess abgeleitet werden. Die Kenntnis über das reale Schwingverhalten verstimmter Turbinenräder ermöglicht die korrekte Auswahl geeigneter Schaufeln zur Applikation von Dehnmessstreifen, wodurch eine sichere Beurteilung der Betriebsbeanspruchungen erst möglich wird.

The factor of precision has always been the mastermind of the shooting sport. With new shooters coming into the field every day and with more aspiring shooters bringing laurels, a help of technology for training can make a difference. When advanced systems like the SCATT, Electronic Target Systems, etc. are marked for the people of the higher background, an easy handle autonomous system for self-monitoring training of precision improvement has always been a question of far reach. This project is about developing an external removable device, which will monitor and evaluate the shooter efficiency of gripping weapon, measure by pressure given at the contact points of the weapon. In the contact points, such as the trigger, the hand grip, cheek rest, butt plate and the hand rest; we use force sensitive resistors, which are connected to an automatic monitoring system built over an Arduino platform. The system analyses the shots based on the variation in the pressure at each point of contact for every shot. By further analysis and consolidation, the average pressure over a range of shots, an optimal pressure point can be fixed individually for the respective shooter. This pressure points are used as references, by rating them in comparison with the corresponding shot acquired in the target. The system includes a pre-designed training program, which autonomously monitors and trains the shooter to achieve the optimum grip in every shot, thereby increasing the accuracy and precision in a sequence of shots. With time, it helps the body to develop a muscle memory based on controlled training and learn the rhythm of applying optimum pressure to achieve better results. / <p>Noted the puBlication content is patented.</p>

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to evaluate the effect of two cavity preparation on fracture resistande of two CAD/CAM ceramic on Finite Element Analysis, Coronal deformation, Fracture Resistance and Fracture Mode over human molar teeth restored with esthetic indirect restoration. Forty-eight human molars were select and randomly divided into the following four groups (n=12): Group 1: conventional onlay (with occlusal and proximal box), leucite glass ceramic (IPS-Empress CAD, Ivoclar Vivadent); group 2: conservative onaly (without occlusal and proximal box), leucite glass ceramic (IPS-Empress CAD, Ivoclar Vivadent); group 3: convencional onlay, lithium-disilicate glass ceramic (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent); group 4: conservative onlay, lithium-disilicate glass ceramic (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent). Cuspal deformation (&#956;S) was measured at 100N and Maximum fracture load by strain gauges (n = 7 teeth), Fracture Resistance (N) was measured by axial compression test and Fracture mode were recorded based on the degree of tooth structure and restoration damagemin four types (n = 12 teeth) and the Stress distributions was mesasure for all groups on Finite Element Analysis. The CS, Fracture resistance and Fracture mode were statistically analyzed using Tukey test and ANOVA two-way (p = 0.05). The Coronal deformation (CD) at 100N the Tukey s test showed that leucite ceramic restorations had significantly higher deformation than lithium-disilicate ceramic restorations, irrespective of cavity preparation (P<0.001). At maximum fracture load showed that lithium-disilicate ceramic restorations had significantly higher deformation than leucite ceramic restorations, irrespective of cavity preparation (P<0.001). The Fracture resistance and Fracture mode showed that the presence of box had no significant effect for leucite ceramic restoration (P=0.375), however the presences of box on disilicate ceramic restorations reduced significantly the fracture resistance (P<0.001). The disilicate ceramic restorations had significantly higher fracture resistance than leucite ceramic restoration (P <0.001) irrespective of cavity preparation. Fracture mode distributions showed that the leucite disilicate ceramic resulted in more severe fracture mode irrespective of cavity preparation. Whithin the limitations of this study, it was observed that the conservative onlay increase fracture resistence and the complex restored with a leucite-reinforced ceramics has less coronal deformation and fracture mode. / O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da morfologia do preparo cavitário na distribuição de tensões, comportamento biomecânico e resistência à fratura de molares restaurados indiretamente por dois sistemas cerâmicos. Quarenta e oito terceiros molares inferiores hígidos e com formas semelhantes extraídos foram divididos em 4 grupos (n=12) resultantes da combinação de dois fatores em estudo: 1- tipo de sistema cerâmico: Leucita (IPS-Empress CAD, Ivoclar Vivadent Ltda) e Dissilicato de Lítio (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent Ltda); 2- Protocolo restaurador: onlay convencional e onlay conservador. A deformação coronal (&#956;S) na carga de 100N e carga máxima a fratura foi medida por strain gauges (n= 7). A resistência à fratura (N) foi medida pelo teste de compressão axial e o modo de falha foi avaliado de acordo a destruição da estrutura dental e restauração em quatro tipos (n=12) e a distribuição de tensões foram analisadas em quatro grupos pelo método de análise de Elementos Finitos. A deformação coronal (DC), resistência à fratura (RF) e modo de falha (MF), foram analisados estatisticamente usando análise de variância ANOVA two-way e Teste de Tukey (p&#706;0,05). A análise de variância ANOVA two-way mostrou que a DC, em uma carga de 100N, apenas o fator restauração cerâmica (p<0,001) teve efeito significativo, na qual a cerâmica reforçada por leucita teve significantemente maior deformação que a cerâmica reforçada por dissilicato de lítio (p<0,001). Além disso, os preparos feitos com caixas proximal e oclusal resultaram em uma deformação similar do preparo sem as caixas (p<0,001). Na carga máxima à fratura apenas o fator tipo de cerâmica (p<0,001) tiveram efeito significativo no teste de RF, na qual as restaurações de dissilicato de lítio tiveram maior deformação que a leucita (p<0,001). Os testes de RF, mostraram que a presença das caixas não teve efeito significativo nas cerâmicas reforçadas por leucita (p=0,375), enquanto que a presença das caixas proximais e oclusais nas restaurações de cerâmica reforçada por dissilicato de lítio tiveram diminuição significativa na RF (p<0,001). As cerâmicas de dissilicato de lítio tiveram significantemente maior RF do que as cerâmicas de leucita (p<0,001). E no MF, a restaurações de dissilicato de lítio resultaram em fraturas mais catastróficas independente da geometria do preparo cavitário. De acordo com as limitações deste estudo in vitro e computacional, foi observado que o preparo mais conservador aumenta a resistência à fratura e o complexo restaurador com cerâmica reforçada por leucita teve menor deformação coronal e menor modo de falha. / Mestre em Odontologia

The presented dissertation is focused on research in the field of dowels and design of concrete pavements using the finite element method. The theory part describes the history and the currently used techniques in the world and in the Czech Republic. The practice part of the dissertation contains a description of design methods, diagnostics of concrete pavements by using FWD and a description of laboratory tests on beams with inserted dowels. The results of measurements and modelling are verified on real operating conditions on testing fields. Based on the dissertation results, the amendment of the Czech standard ČSN 73 6123-1 regarding the position of dowels were proposed and approved. In addition, methodological guidelines of the Ministry of Transport regarding the measurements of the dowels and tie bars position and diagnostic by FWD was approved. The conclusion of the work summarizes and emphasizes the results of the dissertation.

Aim of this thesis is a verification of possibility to measure displacement in small range using sensor based on the principle of strain gauge. For testing purspose, an evaluating unit was designed, made and assembled. This unit contains analog/digital converter, LCD and it has an abbility to move measuring plane using stepper motor. Next part of this thesis is about testing new prototype of strain gauge sensor, including evaluation of results of measuring. The performed measurements were measuring linearity, time stability and repeatability. Based on the results of the measurements, the possibility of using this type of length measuring device was confirmed for further development.