Es werden differenzierbare zufällige Felder zweiter Ordnung untersucht und Vorschläge zur Versuchsplanung von Beobachtungen der abgeleiteten Felder unterbreitet. Von einem gewissen Standpunkt aus werden die folgenden Fragen beantwortet: Wie viele Informationen liefern Beobachtungen von Ableitungen für die Vorhersage des zugrunde liegenden Stochastischen Feldes? Wie beeinflusst eine a priori Wahl der Kovarianzfunktion das Informationsverhältnis zwischen verschiedenen abgeleiteten Feldern im Hinblick auf die Vorhersage? Als Zielfunktion wird das so genannte "imse-update" für den besten linearen Prädiktor betrachtet. Den zentralen Teil stellt die Untersuchung von Versuchsplänen mit (asymptotisch) verschwindenden Korrelationen dar. Hier wird insbesondere der Einfluss der Maternschen Klasse und J-Besselschen Klassen von Kovarianzfuntionen untersucht. Ferner wird der Einfluss gleichzeitiger Beobachtung von verschiedenen Ableitungen untersucht. Schließlich werden einige empirische Studien durchgeführt, aus denen einige praktische Ratschläge abgeleitet werden.

Es werden differenzierbare zufällige Felder zweiter Ordnung untersucht und Vorschläge zur Versuchsplanung von Beobachtungen der abgeleiteten Felder unterbreitet. Von einem gewissen Standpunkt aus werden die folgenden Fragen beantwortet: Wie viele Informationen liefern Beobachtungen von Ableitungen für die Vorhersage des zugrunde liegenden Stochastischen Feldes? Wie beeinflusst eine a priori Wahl der Kovarianzfunktion das Informationsverhältnis zwischen verschiedenen abgeleiteten Feldern im Hinblick auf die Vorhersage? Als Zielfunktion wird das so genannte "imse-update" für den besten linearen Prädiktor betrachtet. Den zentralen Teil stellt die Untersuchung von Versuchsplänen mit (asymptotisch) verschwindenden Korrelationen dar. Hier wird insbesondere der Einfluss der Maternschen Klasse und J-Besselschen Klassen von Kovarianzfuntionen untersucht. Ferner wird der Einfluss gleichzeitiger Beobachtung von verschiedenen Ableitungen untersucht. Schließlich werden einige empirische Studien durchgeführt, aus denen einige praktische Ratschläge abgeleitet werden.

Die Arbeit abstrahiert bekannte Konzepte der endlichdimensionalen Optimierung im Hinblick auf deren Anwendung in Banachräumen. Hierfür werden zunächst grundlegende Elemente der Funktionalanalysis wie schwache Konvergenz, Dualräume und Reflexivität vorgestellt. Anschließend erfolgt eine kurze Einführung in die Thematik der Fréchet-Differenzierbarkeit und eine Abstraktion des Begriffs der partiellen Ordnungsrelation in normierten Räumen. Nach der Formulierung eines allgemeinen Existenzsatzes für globale Optimallösungen von abstrakten Optimierungsaufgaben werden notwendige Optimalitätsbedingungen vom Karush-Kuhn-Tucker-Typ hergeleitet. Abschließend wird eine hinreichende Optimalitätsbedingung vom Karush-Kuhn-Tucker-Typ unter verallgemeinerten Konvexitätsvoraussetzungen verifiziert.

In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir schwache Lösungen, die zu einem geeigneten Sobolevraum gehören, q-elliptischer und parabolischer Systeme partieller Differentialgleichungen auf deren Regularität für den Fall 1 / In the present work we study the regularity of weak solution to q-elliptic and parabolic systems partial differential equations in appropriate Sobolev spaces in case 1

Die Arbeit abstrahiert bekannte Konzepte der endlichdimensionalen Optimierung im Hinblick auf deren Anwendung in Banachräumen. Hierfür werden zunächst grundlegende Elemente der Funktionalanalysis wie schwache Konvergenz, Dualräume und Reflexivität vorgestellt. Anschließend erfolgt eine kurze Einführung in die Thematik der Fréchet-Differenzierbarkeit und eine Abstraktion des Begriffs der partiellen Ordnungsrelation in normierten Räumen. Nach der Formulierung eines allgemeinen Existenzsatzes für globale Optimallösungen von abstrakten Optimierungsaufgaben werden notwendige Optimalitätsbedingungen vom Karush-Kuhn-Tucker-Typ hergeleitet. Abschließend wird eine hinreichende Optimalitätsbedingung vom Karush-Kuhn-Tucker-Typ unter verallgemeinerten Konvexitätsvoraussetzungen verifiziert.

This thesis is devoted to the study of optimal control problems governed by a quasistatic, thermoviscoplastic model at small strains with linear kinematic hardening, von Mises yield condition and mixed boundary conditions. Mathematically, the thermoviscoplastic equations are given by nonlinear partial differential equations and a variational inequality of second kind in order to represent the elastic, plastic and thermal effects. Taking into account thermal effects we have to handle numerous mathematical challenges during the analysis of the thermoviscoplastic model, mainly due to the low integrability of the nonlinear terms on the right-hand side of the heat equation. One of our main results is the existence of a unique weak solution, which is proved by means of a fixed-point argument and by employing maximal parabolic regularity theory. Furthermore, we define the related control-to-state mapping and investigate properties of this mapping such as boundedness, weak continuity and local Lipschitz continuity. Another major result is the finding that the mapping is Hadamard differentiable; a main ingredient is the reformulation of the variational inequality, the so called viscoplastic flow rule, as a Banach space-valued ordinary differential equation with non-differentiable right-hand side. Subsequently, we consider an optimal control problem governed by thermoviscoplasticity and show the existence of a minimizer. Finally, close this thesis with numerical examples. / Diese Arbeit ist der Untersuchung von Optimalsteuerproblemen gewidmet, denen ein quasistatisches, thermoviskoplastisches Model mit kleinen Deformationen, mit linearem kinematischen Hardening, von Mises Fließbedingung und gemischten Randbedingungen zu Grunde liegt. Mathematisch werden thermoviskoplastische Systeme durch nichtlineare partielle Differentialgleichungen und eine variationelle Ungleichung der zweiten Art beschrieben, um die elastischen, plastischen und thermischen Effekte abzubilden. Durch die Miteinbeziehung thermischer Effekte, treten verschiedene mathematische Schwierigkeiten während der Analysis des thermoviskoplastischen Systems auf, die ihren Ursprung hauptsächlich in der schlechten Regularität der nichtlinearen Terme auf der rechten Seite der Wärmeleitungsgleichung haben. Eines unserer Hauptresultate ist die Existenz einer eindeutigen schwachen Lösung, welches wir mit Hilfe von einem Fixpunktargument und unter Anwendung von maximaler parabolischer Regularitätstheorie beweisen. Zudem definieren wir die entsprechende Steuerungs-Zustands-Abbildung und untersuchen Eigenschaften dieser Abbildung wie die Beschränktheit, schwache Stetigkeit und lokale Lipschitz Stetigkeit. Ein weiteres wichtiges Resultat ist, dass die Abbildung Hadamard differenzierbar ist; Hauptbestandteil des Beweises ist die Umformulierung der variationellen Ungleichung, der sogenannten viskoplastischen Fließregel, als eine Banachraum-wertige gewöhnliche Differentialgleichung mit nichtdifferenzierbarer rechter Seite. Schließlich runden wir diese Arbeit mit numerischen Beispielen ab.