No description available.

Scientific Workflows bieten flexible Möglichkeiten für die Modellierung und den Austausch komplexer Arbeitsabläufe zur Analyse wissenschaftlicher Daten. In den letzten Jahrzehnten sind verschiedene Systeme entstanden, die den Entwurf, die Ausführung und die Verwaltung solcher Scientific Workflows unterstützen und erleichtern. In mehreren wissenschaftlichen Disziplinen wachsen die Mengen zu verarbeitender Daten inzwischen jedoch schneller als die Rechenleistung und der Speicherplatz verfügbarer Rechner. Parallelisierung und verteilte Ausführung werden häufig angewendet, um mit wachsenden Datenmengen Schritt zu halten. Allerdings sind die durch verteilte Infrastrukturen bereitgestellten Ressourcen häufig heterogen, instabil und unzuverlässig. Um die Skalierbarkeit solcher Infrastrukturen nutzen zu können, müssen daher mehrere Anforderungen erfüllt sein: Scientific Workflows müssen parallelisiert werden. Simulations-Frameworks zur Evaluation von Planungsalgorithmen müssen die Instabilität verteilter Infrastrukturen berücksichtigen. Adaptive Planungsalgorithmen müssen eingesetzt werden, um die Nutzung instabiler Ressourcen zu optimieren. Hadoop oder ähnliche Systeme zur skalierbaren Verwaltung verteilter Ressourcen müssen verwendet werden. Diese Dissertation präsentiert neue Lösungen für diese Anforderungen. Zunächst stellen wir DynamicCloudSim vor, ein Simulations-Framework für Cloud-Infrastrukturen, welches verschiedene Aspekte der Variabilität adäquat modelliert. Im Anschluss beschreiben wir ERA, einen adaptiven Planungsalgorithmus, der die Ausführungszeit eines Scientific Workflows optimiert, indem er Heterogenität ausnutzt, kritische Teile des Workflows repliziert und sich an Veränderungen in der Infrastruktur anpasst. Schließlich präsentieren wir Hi-WAY, eine Ausführungsumgebung die ERA integriert und die hochgradig skalierbare Ausführungen in verschiedenen Sprachen beschriebener Scientific Workflows auf Hadoop ermöglicht. / Scientific workflows provide a means to model, execute, and exchange the increasingly complex analysis pipelines necessary for today's data-driven science. Over the last decades, scientific workflow management systems have emerged to facilitate the design, execution, and monitoring of such workflows. At the same time, the amounts of data generated in various areas of science outpaced hardware advancements. Parallelization and distributed execution are generally proposed to deal with increasing amounts of data. However, the resources provided by distributed infrastructures are subject to heterogeneity, dynamic performance changes at runtime, and occasional failures. To leverage the scalability provided by these infrastructures despite the observed aspects of performance variability, workflow management systems have to progress: Parallelization potentials in scientific workflows have to be detected and exploited. Simulation frameworks, which are commonly employed for the evaluation of scheduling mechanisms, have to consider the instability encountered on the infrastructures they emulate. Adaptive scheduling mechanisms have to be employed to optimize resource utilization in the face of instability. State-of-the-art systems for scalable distributed resource management and storage, such as Apache Hadoop, have to be supported. This dissertation presents novel solutions for these aspirations. First, we introduce DynamicCloudSim, a cloud computing simulation framework that is able to adequately model the various aspects of variability encountered in computational clouds. Secondly, we outline ERA, an adaptive scheduling policy that optimizes workflow makespan by exploiting heterogeneity, replicating bottlenecks in workflow execution, and adapting to changes in the underlying infrastructure. Finally, we present Hi-WAY, an execution engine that integrates ERA and enables the highly scalable execution of scientific workflows written in a number of languages on Hadoop.

The paper presents a meso-scopic modeling framework for the simulation of three-phase composite consisting of a brittle cementitious matrix and reinforcing AR-glass yarns impregnated with epoxy resin. The construction of the model is closely related to the experimental program covering both the meso-scale test (yarn tensile test and double sided pull-out test) and the macro-scale test in the form of tensile test on the textile reinforced concrete specimen. The predictions obtained using the model are validated using a-posteriori performed experiments.

En förväntad ökning av jordens befolkning ställer den redan ökande fiberkonsumtionen på sin spets. Bomull är en av de mest frekvent använda textilfibrerna men dess vatten- och kemikalieanvändning i framställningsprocessen har lett till förödande konsekvenser för människa och miljö. Flera alternativa, hållbara fibrer behöver därmed introduceras på marknaden. Garn av papper från råvaran abacá har länge använts till textila ändamål till följd av dess goda mekaniska egenskaper. På senare år har intresset för fibern ökat främst på grund av dess miljömässiga fördelar i jämförelse med bomull. Garn av papper är dock styvt och känns strävt mot huden. För att vidga pappersgarnets användningsområden måste därför dess taktila egenskaper förbättras genom någon typ av behandling. Textilproduktion är kemikaliekrävande och flertalet av kemikalierna som används är miljö- och hälsofarliga. Det är därför av intresse att hitta en mekanisk metod för mjukgöring snarare än en kemisk. En sådan mjukgöring har därav utvecklats och undersökts inom projektets ramar. Mjukgöringen är en smärglingsbehandling i garnform där garnet leds genom en bladspännare utrustad med två sandpapper som smärgeldukar. Behandlingen ämnar öka antalet utstickande fiberändar och på så vis efterlikna känslan av ett stapelfibergarn. Genom att garnet behandlas redan i garnstadiet kan det sedan användas till valfri textil konstruktionsteknik. För att undersöka effekten av smärglingsbehandlingen har studien delats in i två delar. Den ena delen undersöker två klassiska denimvävar av 100 % papper där väftgarnet i den ena väven har smärglats en gång medan väftgarnet i den andra är obehandlat. Kawabata Evaluation System (KES) har använts för att objektivt analysera vävarnas taktila egenskaper, alltså hur de känns vid beröring. För att undersöka hur vävens ytstruktur förändrats till följd av behandlingen har provkropparna fotograferats i svepelektronmikroskop (SEM) och ljusmikroskop. Studiens andra del undersöker effekten av upprepade smärglingsbehandlingar på garn. Pappersgarner som behandlats mellan noll och fem gånger undersöks dels gällande dess mekaniska egenskaper men även visuellt i SEM och med hjälp av ljusmikroskop. Behandlingen förväntas minska garnets styrka. För att kontrollera om de behandlade garnerna är tillräckligt starka för att användas i en industriell vävprocess trots den mekaniska degraderingen jämfördes deras styrka med ett referensgarn av bomull. Majoriteten av resultaten från KES-testerna visar på att det inte är någon skillnad mellan en obehandlad väv och en väv vars väftgarn är smärglat en gång. Den behandlade väven är dock lättare att komprimera och har en större initial tjocklek än den obehandlade väven. Detta tyder på att smärglingen kan ha ändrat garnernas diameter vilket resulterat i högre invävning och därmed ökad vikt och tjocklek. Den visuella undersökningen av garnerna i ljusmikroskop pekar mot ett ökat antal utstickande fiberändar i takt med ökat antal behandlingar. Dock är skillnaden mellan det osmärglade garnet och det garn som enbart smärglats en gång liten. Dragprovning av garn visar att det pappersgarn som smärglats fem gånger har signifikant lägre brottkraft än de övriga pappersgarnerna men är starkare än referensgarnet i bomull. Detta styrker förväntningen om att smärgling försämrar styrkan på garnet men visar också att de behandlade garnerna, trots den minskade styrkan, bör vara tillräckligt starka för att användas som väftgarn i maskinell vävning. Fiberändarnas effekt i en denimväv behöver undersökas vidare för att en slutsats kring hur de påverkar den taktila komforten ska kunna dras. Metoden för garnsmärgling är i sin initiala fas och flera parametrar behöver undersökas närmare innan metoden skulle kunna implementeras på industriell skala som en metod för mjukgöring av pappersgarn med syfte att främja den framtida fibermångfalden. / An expected population increase and rising consumption of textile fibres creates a demand for both new materials and processes. Cotton is one of the most frequently used fibres but its use is resource intensive both in terms of water and chemical agents. To meet these demands a range of alternative, sustainable fibres need to be developed and introduced into the market. Due to its good mechanical properties paper yarns produced from the abacá plant have long been used in textile applications. In recent years it has also garnered increased interest as a result of its environmental benefits in comparison to cotton. However, paper yarns tend to be stiff and feel coarse in contact with skin. In order for paper yarns to have larger fields of use its tactile qualities must therefore be improved. The production of textiles is generally reliant on the use of chemicals that in varying degree pose threats both to human health and the environment as a whole. It would therefore be beneficial to develop a method for the softening of paper yarns that is based on a mechanical approach, rather than a chemical one. In this project a mechanical method of softening paper yarns has been developed and tested. The softening process is an altered approach to conventional emery grinding and is performed on yarn rather than fabric. The yarn is guided through a leaf tensioner fitted with two sand papers with the purpose to increase the number of protruding fibre ends, thereby reproducing the feel of staple fibre yarns. In order to investigate the effects of the emery grinding two classical denim weaves were produced from 100 % paper yarn. The weft yarn in one of the weaves was emery ground once while the other was left untreated. Kawabata Evaluation System (KES) was used to objectively analyze the tactile qualities of the differently treated weaves. In addition to KES-tests Scanning Electron Microscopy and light microscopy was utilized for a visual analysis. Since it would also be of interest to study the effects of repeated treatments, yarn treated up to five times was inspected both visually and mechanically. The emery grinding process is expected to decrease the strength of the yarn. To check whether the emery ground yarns were strong enough to be used in an industrial weaving process, its strength was compared to a cotton yarn previously used as a weft yarn in a denim weave. Results from KES show no significant changes concerning the majority of parameters tested on the weaves. The treated weave is however easier to compress and presents an increase in initial thickness when compared to the untreated one. This indicates that the emery grinding may have altered the yarns diameter resulting in a higher crimp in the weave causing an increase in the weight and thickness of the fabric. The visual inspection of the yarns using a digital microscope point to an increase in protruding fibre ends as the number of treatments increase. The difference between untreated paper yarn and yarn that had been emery ground once was however small. The tensile test shows that yarn that had been treated five times had a significantly lower tensile strength compared to the other paper yarns but was still stronger than the cotton yarn. This indicates that emery grinding does indeed decrease the tensile strength of the paper yarn, but that it still should be strong enough to be used in industrial weaving. Paper yarn treated more than once would have to be studied further in order to come to a conclusion about their impact on the tactile comfort of the weave. The method of emery grinding is in its initial phase and a number of parameters can be assumed to have an effect on the results of the process. In the interest of creating more diversity in textile fibres the effects of these parameters would all have to be explored before this method can be implemented on an industrial scale for the softening of paper yarns.

The paper presents a meso-scopic modeling framework for the simulation of three-phase composite consisting of a brittle cementitious matrix and reinforcing AR-glass yarns impregnated with epoxy resin. The construction of the model is closely related to the experimental program covering both the meso-scale test (yarn tensile test and double sided pull-out test) and the macro-scale test in the form of tensile test on the textile reinforced concrete specimen. The predictions obtained using the model are validated using a-posteriori performed experiments.

This paper presents a mathematical model to predict the distribution of yarn tension and the balloon shape as a function of spindle speed in the ring spinning process. The dynamic yarn path from the delivery rollers to the winding point on the cop has been described with a non-linear differential equation system. These equations have been integrated with a Runge–Kutta method using MATLAB software. Since the numerical solution of the equations strongly depends on initial values, an algorithm of sensitivity analysis has been developed to predict the right choice of initial values in order to find a stable solution. For model validation purposes, the yarn tension has been measured between delivery rollers and yarn guide. Furthermore, a high-speed camera has been used to capture the balloon shape at different spindle angular velocities in order to compare the theoretically determined balloon shape with the one that actually occurs on the machine.

Zur Untersuchung der Schädigungs- und Versagensmechanismen eines in Beton eingebetteten Multifilamentgarns im Auszugversuch wurde die Schallemissionsanalyse zur Identifizierung und Lokalisierung von Filamentbrüchen eingesetzt. Im ersten Schritt wurden dazu die Schall emittierenden Ursachen (Filamentriss, Filamentablösung und Mikroriss im Beton) für eine Differenzierung charakterisiert. Es wurden Versuche zur Erzeugung von isolierten Signalen durchgeführt, welche mit Hilfe der Signal- und Frequenzanalyse untersucht wurden. Bei dem durchgeführten Garnauszugversuch konnte eine hohe Lokalisierungsgenauigkeit der Filamentbrüche erzielt werden. Der Schädigungsverlauf des Garns während des Auszugversuchs konnte detailliert untersucht werden.

Zur Charakterisierung der Mikrostruktur wurde die Geometrie des Verbundes aus REM-Aufnahmen ausgewertet, sowie die Verbundwirkung einzelner Filamente aus Filament-Pull-Out-Versuchen abgeleitet. Die gewonnenen Parameter bilden die Grundlage für die Modellierung von Garnauszugs- und Rissüberbrückungsmodellen. Unabhängig davon wurde ein Filament-Matrix-Verbund-Gesetz simuliert. Die Übereinstimmungen zwischen der Simulation und der experimentellen Untersuchung des Ausziehverhaltens werden in dem Artikel diskutiert. / The microstructure is characterized by analysing the bond geometrically and experimentally. The data to evaluate these two ways are from SEMimages and filament-pull-out-tests. Based on these data yarn-pull-out-models and crack-bridging-models are calculated. In addition a filament-matrix-bond-law is simulated independently. The correlation between the simulation and the experimental analysis of the pull-out behaviour is discussed in this paper.

År 2016 var världsproduktionen av textilfibrer mer än 100 miljoner ton. Mycket av textilierna hamnar till slut i hushållssoporna som i Sverige förbränns till energiåtervinning; textilier som egentligen hade kunnat återanvändas eller materialåtervinnas. Textilåtervinning delas vanligtvis upp i tre olika kategorier: mekanisk, kemisk och termisk återvinning. Mekanisk återvinning är en typ av down cycling, som idag endast sker i liten skala. Ett av problemen som gör att mekanisk återvinning inte tillämpas i större utsträckning är att fibrerna i processen deformeras och blir för korta för att kunna spinnas till garn. Detta leder till en försämrad fiberkvalité i jämförelse med jungfruliga fibrer, vilket gör att återvinningsprocessen idag inte är hållbar ur ett ekonomiskt perspektiv.   I projektet har textila tillverkningsmetoder i form av garnspinning och trikåtillverkning undersökts för att se hur val av metoder kan främja en återvinningsprocess. En jämförelse av spinnmetoder gjordes mellan ett egentillverkat ringspunnet garn av samma sorts bomullsfibrer som i ett färdigtillverkat rotorspunnet garn. Från resultat av dragprovning gick det att utläsa att ringspunnet garn var starkare än rotorspunnet garn gällande både brottlast, brottöjning och tenacitet. Emellertid kunde ingen signifikant skillnad beräknas i varken brottlast eller brottöjning i testet av trikåvaror som stickats av vardera garnsort. Däremot fick trikåvara av rotorspunnet garn en större fiberförlust än motsvarande trikå av ringspunnet i test av nötningshärdighet.   Vid mätning av fiberlängd upptäcktes det att ett rotorspunnet garn innehåller kortare fibrer än ett ringspunnet garn, vilket betyder att fibrerna har förkortats i rotorspinningsprocessen då de båda garnen tillverkats från samma förgarn. Visuell analys av fibrerna från de olika processtegen genomfördes genom mikroskopering för att undersöka eventuell fysisk deformation. I analysen gick det att urskilja formförändringar hos fibrerna från de båda garnsorterna men man har inte kunnat bekräfta att de formförändringarna har en direkt koppling till möjligheten för mekanisk återvinning.   Ur ett hållbarhetsperspektiv behövs mer forskning på tillverkningsmetoders påverkan på återvinning av textil och möjligheten för återspinning. Detta skulle kunna möjliggöra att det redan i tillverkningsprocessen kan göras smarta val för ett materials cirkulära kretslopp. Det bör tittas närmare på hur processer kan göras ekonomiskt hållbara, även skillnader i miljöpåverkan hos de olika tillverkningsprocesserna bör undersökas. / 2016 was the year the world market of textile fibers surpassed the volume of 100 million tonnes. In Sweden today, lots of textiles end up in the garbage bin, later used for energy recovery even though most of the material could be reused or recycled. Textile recycling is often categorized in mechanical, chemical and thermal recycling. Mechanical recycling is a type of down cycling, which today only takes place on a small scale. One of the reasons, is the deformation of the fiber in the recycling process. When the textile fibers are mechanically processed their length become too short for the following re-spinning of yarn. This results in a deteriorated fiber quality in comparison with virgin fibers and complicates the vision of an economically sustainable recycling process.   In this thesis an investigation of how textile manufacturing processes affect a possible recycling process was made. Cotton fibers were spun to yarn by a ring spinning machine and compared with a prefabricated rotor spun yarn made of same sort of cotton fiber and later knitted in a circular knitting machine. The manufacturing processes influence on the mechanical properties of the yarns and the knitted fabrics were tested using a tensile testing machine and a Martindale tester. From the result of tensile testing the yarn, it was found that the ring spun yarn was stronger than the rotor spun in breaking strength, elongation and tenacity. Meanwhile no statistically differences in breaking strength and elongation in the knitted fabrics could be calculated. In the abrasion resistant test the knitted fabric of rotor spun yarn showed a greater loss in fiber than the knitted fabric of the ring spun.   Moreover a visual analysis of the fibers from various process steps was made by microscopy to investigate any physical deformation of the fibers. The fibers from the ring spun yarn was more wave- formed compared with fibers from the roving, while the tip of the fibers were flattened and less natural twisted in the rotor spun yarn. In the knitted fabrics, the fibers from the rotor spun yarn showed similar shape like the ones from the spinning process but the ring spun fibers were tip shaped. In addition an investigation of fiber length of fibers from roving, ring spun yarn and rotor spun yarn was made. The result showed a lower mean value of fibers from rotor spun yarn, which could cause problem in a future recycling process.   In conclusion, from a sustainability perspective more research is required on the impact of manufacturing processes on recycling of textile fibers. This could enable the possibility to make better choices in manufacturing, which would prolong the life of the textile fiber and minimize the environmental footprints.

Synthetische Hochleistungswerkstoffe, in Faserform, haben sich bisher in Gebieten wie dem Freizeitsport (Klettersport, Segelsport), Seetechnik (Ankerleinen, Zugleinen) und Schutzausrüstung (Ballistik, Arbeitsschutzbekleidung) bewehrt. Die Einführung von Hochleistungsfasern in weiteren Anwendungsfeldern wird durch Schwachstellen im Materialverhalten der Fasern selbst verhindert. So gilt unter Anwendern und Entwicklern das Problemfeld des inneren Verschleißes der textilen Halbzeuge bei Belastung auf Zug und Biegung, durch gegenseitiges Schädigen der Garne, als Haupthindernis zur weiteren Verbreitung von Textilstrukturen aus synthetischen Hochleistungspolymeren. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Lebensdauer von z.B. Seilen und Bändern aus Hochleistungsfasern signifikant erhöht werden kann, falls es gelingt, bestimmte Schädigungsmechanismen wie Alterung durch Strahlung, aggressive Medieneinflüsse und inneren Verschleiß auszuschließen bzw. zu mindern. Da eine, wie auch immer geartete, nachträgliche Ausrüstung oder Modifizierung der Hochleistungsfasern durch den Weiterverarbeiter (z.B. Seilerei, Weberei, Konfektionär etc.) oder individuelle Bereitstellungen durch die Hersteller ausgeschlossen ist, werden für die Erarbeitung von Lösungsansätzen folgende Randbedingungen vorgeschlagen: die Modifikation des Endverbundes erfolgt nicht durch Veränderungen an der Hochleistungsfaser, sondern durch zusätzlich eingebrachte Hilfsfasern. Das Einbringen der Hilfsfasern soll mit in der Textiltechnik üblicher Weise vorhandener Maschinentechnik möglich sein. Die Ausrüstung der Hilfsfasern erfolgt vorrangig durch Additive, primär mittels Compoundierung im Schmelzspinnprozess. Die vorliegende Arbeit wird zunächst versuchen die Auswirkungen dynamischer Belastungsprozesse auf textile Zug- und Tragmittel aus Hochleistungsfasern zu erfassen. Nach Aufnahme des Schadbildes werden dann die ausgerüsteten Hilfsfasern charakterisiert, d.h. es werden solche mechanischen und physikalischen Parameter erfasst und deren Änderung beschrieben, welche in dem zu erwartenden tribologischen System aus Hochleistungsfaser und Hilfsfasern ausschlaggebend sind. / Advanced synthetic materials, in the shape of synthetic high-performance fibers, are well established in areas such as leisure sports (climbing, sailing), maritime technology (anchor lines, load lines) and reinforced protective equipment (ballistics, protective work clothing). The introduction of high-performance fibers in other fields of application is hindered by deficiencies in the material behavior of the fibers themselves. Whereas the problem of inner wear of the textile-semi-finished products, due to tension and bending loads, causes mutual harm to the fibers. This is considered being the main obstacle to the further spread of textile structures made of synthetic high-performance polymers among users and developers. It can be assumed that a significantly increase of lifetime, of e.g. fiber ropes and narrow fabrics, can be achieved if it succeeds, to exclude certain damage mechanisms such as aging resulting from radiation, aggressive media influences and inner wear. Since any subsequently equipment or modification of high-performance fibers by the manipulators (e.g. rope factory) or individual deployments by the manufacturer are excluded, the following general conditions are suggested for the development of approaches in this work. The modification of the final textile product is not been carried out due to changes on the high-performance fiber, but by additionally introduced assisting fibers. Introducing the assisting fibers to the textile product needs to be carried out on textile technology in common ways on existing machinery. The modification of the assisting fibers will be carried out, primarily through commercially available additives, during compounding in the melt spinning process. This paper will first attempt to capture the effect of dynamic load processes on textile-based tension and hoist members, made of high-performance fibers. After recording the damage structure, the equipped assisting fibers are characterized then. The investigations are including such mechanical and physical parameters, which are crucial in the expected tribological system of high-performance fiber and assisting fibers.