I det här examensarbetet har olika modelleringsantagandens påverkan på plattbroars och lådbalkbroars dynamiska egenskaper vid modellering av 3D-skalmodeller i FEM studerats. Delar av en bro som kan tänkas behöva någon typ av koppling har analyserats, liksom de kopplingar som är passande för sammanlänkningen av dessa delar. Studien har haft fokus på hur broarnas egenfrekvenser påverkas och hur broarna svarar på passage av höghastighetståg med avseende på accelerations- och förskjutningsamplituder för de olika modelleringsantagandena. De delar av en bro som studerats är kantbalk-konsol, konsol-broplatta, broplatta-stöd, lådbalk-broplatta och lastinföringspunkter-broplatta. Dessa delar har modellerats på olika sätt där till exempel förenklingar i modelleringen jämförts med modeller som är mer lika verkligheten. Resultatet visar att vid tågpassage ger vissa förenklingar från fall till fall responser som kan anses vara mer på den konservativa sidan. I övrigt är dock skillnaderna i respons sammantaget inte så stora. Resultatet visar också på att olika inställningar på kopplingar inte har så stor betydelse på studerade broars egenfrekvenser.

Low-density armour often uses ceramic materials, as their high compressive strength and relatively low weight make the material ideal for moving in the field. The ballistic protection works by redirecting the plastic flow of the projectile radially, which reduces penetration. The main drawback of using ceramics is their brittle behaviour, causing rapid crack propagation. When subjected to ballistic impacts, the ceramic fails catastrophically by spalling and cracking. The fracture behaviour is essential to model correctly to predict the effectiveness of armor systems. In this experiment, a notched specimen was used to investigate mode I fracture. The setup is similar to an open edge on impact experiment where the fracture propagation is initiated by the impact of a projectile fired by an air pressure gun. To avoid spallation, the projectile velocities were kept low to only initiate crack development from bending. For velocities below 15 m/s, a single crack develops across the specimen. For higher velocities between 15-75 m/s, the behaviour is different for short and long projectiles. For short projectiles, a straight crack develops before bifurcating when the projectile and ceramic lose contact. For longer projectiles, the crack bifurcates at the initiation. It forms a pointed ellipse up to the point when the projectile and ceramic lose contact, at which point it behaves the same as for shorter projectiles. Simulations were conducted using LS-Dyna and Impetus AFEA with four different material models. Two different fracture formulations were also used. Erosion was used in LS-Dyna, while erosion and node-splitting were used in Impetus AFEA. Simulations in both LS-Dyna and Impetus AFEA could reproduce experimental results. Simulations show that bifurcation highly depends on the materials' tensile strength. The transition from straight to bifurcating cracks emerges in a small velocity range, allowing for the possibility of calibrating the simulations to experiments. A possibility for comparing the crack development in simulations and the experimental setup besides crack patterns is the crack mouth opening displacement (CMOD). Measurements of CMOD with photon doppler velocimetry (PDV) correlated well with the simulations. / Komplexa skydd använder sig ofta av keramiska material då keramer har stark kompressionsstyrka och relativt låg vikt, vilket gör dem idealiska för att röra sig i fält. Ballistiskt skygg verkar genom att omdirigera projektilens plastiska flöde radiellt, vilket reducerar risk för penetration. Största nackdelen med keramiska material är deras spröda beteende. På grund av materialets tidsberoende beteende är materialegenskaperna svåra att bestämma. När materialet utsätts för ballistisk belastning orsakar det ofta katastrofartad sprickbildning. Sprickbeteendet är därför ett viktigt fenomen att bestämma för att förutsäga effektiviteten hos skyddsmaterialet. I detta experiment används en uppställning med ett skårad provkropp för att studera sprickutvecklingen av mod I sprickor. Uppställningen har likheter med kant anslags experiment där sprickutbredningen initieras med hjälp en cylindrisk projektil. För att begränsa brottbeteendet till mod I använder sig uppställningen av låga projektilhastigheter mellan 15 och 75 m/s för att initiera sprickor genom böjning. För hastigheter under 15 m/s utvecklades endast raka sprickor som propagerade över hela provkroppen. För hastigheter mellan 15 och 75 m/s skiljer sig beteendet mellan långa och korta projektiler. För korta projektiler delar sig sprickan när projektilen studsar mot provkroppen. För långa projektiler delar sig sprickan i två redan vid initiering och bildar en spolform upp till den punkt då projektilen tappar kontakt med provkroppen varefter beteendet mellan kort och lång projektil är likartat. Simuleringar utfördes med LS-Dyna och Impetus AFEA med fyra olika materialmodeller. Två olika brottformuleringar användes. Erosion användes i LS-Dyna, medan erosion och node-splitting användes i Impetus AFEA. Simuleringar i både LS-Dyna och Impetus AFEA kunde återskapa de experimentella resultaten. Simuleringarna visar att delningen av sprickan vid avlastning i hög grad beror på materialens draghållfasthet. Övergången från rak spricka till sprickdelningen uppstår i ett snävt hastighetetsfönster vilket ger möjlighet att kalibrera simuleringar mot experimentella resultat. En möjlighet jämföra sprickutvecklingen i simuleringar och experiment förutom sprickmönster är sprick öppnings förskjutning (CMOD). Mätningar av CMOD med fotondopplerhastighetsmätningar (PDV) överensstämmer väl med simuleringarna.

In the present work, two numerical tools are under scrutiny. Both were made to study the atmospheric re-entry of a spacecraft: DEBRISK computes the trajectory and the survivability of the spacecraft as well as its fragments, and ELECTRA calculates the trajectory of the spacecraft and its fragments, as well as the associated on-ground risk of human casualty. However, they differ in some of their functionalities and their physical models, leading to a difference in the trajectories, thus in the impact points locations for the same spacecraft. This work has multiple purposes. First, the influence of several simulation parameters are studied in both tools in order to determine a correction law for the trajectory of the spacecraft in ELECTRA, making it imitate the DEBRISK trajectory. To do so, a large dataset is built then manipulated, and a verification process is realised to quantify the accuracy of the correction law. Successive iterations of the method show a decent improvement in the ELECTRA trajectory, yet uncertainties around the correction and the low applicability of the law lead to try a new promising method based on a live data reading of the flight parameters from DEBRISK to ELECTRA. Finally, the influence of the shielding of the buildings on the human casualty risk computation, symbolised by a protection coefficient in ELECTRA is studied. Results show that considering this, protection coefficients can multiply up by five the risk of casualty. A technical documentation was written for potential future works on the same subject. / I detta arbete studeras två numeriska verktyg som utformats för att studera det atmosfäriska återinträdet av en rymdfarkost: DEBRISK beräknar rymdfarkostens bana och överlevnadsförmåga såväl som dess fragment, och ELECTRA beräknar rymdfarkostens bana och dess fragment, samt tillhörande risk för olycksfall på marken. De skiljer sig åt i vissa av sina funktioner och sina fysiska modeller, vilket leder till skillnader i banorna, alltså i nedslagspunkterna för samma rymdfarkost. Detta arbete har flera syften. Först studeras påverkan av flera simuleringsparametrar i båda verktygen för att bestämma en korrigeringslag för rymdfarkostens bana i ELECTRA, vilket gör att den imiterar DEBRISK-banan. För att göra detta byggs en stor datamängd som sedan manipuleras, och en verifieringsprocess realiseras för att kvantifiera korrigeringslagens korrekthet. Successiva iterationer av metoden visar en viss förbättring av ELECTRA-banan, men osäkerhet kring korrigeringen och den låga tillämpligheten av lagen leder till att en ny lovande metod, baserad på en direkt dataavläsning av flygparametrarna från DEBRISK till ELECTRA, provats. Slutligen studeras inverkan av avskärmningen av byggnaderna på riskberäkningen av mänskliga olyckor, symboliserad med en skyddskoefficient i ELECTRA. Resultaten visar att med tanke på detta kan skyddskoefficienter multiplicera upp med en faktor fem risken för olyckor. En teknisk dokumentation skrevs för potentiella framtida arbeten om samma ämne.

För musikaliskt uttryck finns få verktyg så viktiga som dynamik. Framförandet av stark dynamik på ett akustiskt instrument kommer från fysisk ansträngning, vilket kan göra musik utmanande att spela. Syftet med detta arbete var att identifiera utmaningar som finns i den andra satsen av Launy Grøndahls trombonkonsert, dynamiskt och speltekniskt för en trombonist och att hitta sätt att hantera dessa. Metoden utgjordes av en analys av konsertsatsen och konsultering med Kungl. Musikhögskolans trombonlärare i samband med individuell trombonövning. I analysen hittades sex specifika utmaningar; lågt tempo, stark dynamik, täta fraseringar och en melodi utan pauser i övre delen av trombonens register. Detta reflektionsarbete gav förståelse för hur dessa utmaningar tillsammans gör denna trombonkonserts andra sats fysiskt ansträngande för en trombonist att framföra. Appliceringen av råden som gavs under konsultationen gjorde satsens framförande mindre ansträngande. Att inför en utmanande passage: i) öka tempo i förväg för att därigenom minska tiden för fysisk ansträngning, ii) variera dynamik genom visualisering, iii) hantera luftförråd genom andningsmarkeringar. / <p>Launy Grøndahl, sats 2 (Quasi una Leggenda).</p><p>Akomanjetör: Erik Lanninger</p>

OPTIMUS MOTUS (R) ist ein grafischer Editor, um komplexe Bewegungsabläufe zu modellieren, zu optimieren, zu testen und schließlich als Funktionsbausteine für die SPS-Welt zu exportieren. So können SPS-Bewegungsprogramme erheblich schneller entwickelt und geändert werden als bei manueller Programmentwicklung. Die aus der Kurventechnik bekannte Bewegungsqualität kommt damit auch bei Servoantrieben zum Tragen. Das Debugging entfällt, weil die Quelltexte maschinell erzeugt werden.

Ausgedehnte dissipative Systeme können fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht instabil gegenüber Oszillationen bzw. Wellen oder raumzeitlichem Chaos werden. Die komplexe Ginzburg-Landau Gleichung (CGLE) stellt ein universelles Modell zur Beschreibung dieser raumzeitlichen Strukturen dar. Diese Arbeit ist der theoretischen Analyse komplexer Muster gewidmet. Mittels numerischer Bifurkations- und Stabilitätsanalyse werden Instabilitäten einfacher Muster identifiziert und neuartige Lösungen der CGLE bestimmt. Modulierte Amplitudenwellen (MAW) und Super-Spiralwellen sind Beispiele solcher komplexer Muster. MAWs können in hydrodynamischen Experimenten und Super-Spiralwellen in der Belousov-Zhabotinsky-Reaktion beobachtet werden. Der Grenzübergang von Phasen- zu Defektchaos wird durch den Existenzbereich der MAWs erklärt. Mittels der selben numerischen Methoden wird Bursting vom Fold-Hopf-Typ in einem Modell der Kalziumsignalübertragung in Zellen identifiziert.

In this thesis we investigate the formation of patterns in a simple activator-inhibitor model supplemented with an inhibitory nonlocal coupling term. This model exhibits a wave instability for slow inhibitor diffusion, while, for fast inhibitor diffusion, a Turing instability is found. For moderate values of the inhibitor diffusion these two instabilities occur simultaneously at a codimension-2 wave-Turing instability. We perform a weakly nonlinear analysis of the model in the neighbourhood of this codimension-2 instability. The resulting amplitude equations consist in a set of coupled Ginzburg-Landau equations. These equations predict that the model exhibits bistability between travelling waves and Turing patterns. We present a study of interfaces separating wave and Turing patterns arising from the codimension-2 instability. We study theoretically and numerically the dynamics of such interfaces in the framework of the amplitude equations and compare these results with numerical simulations of the model near and far away from the codimension-2 instability. Near the instability, the dynamics of interfaces separating small amplitude Turing patterns and travelling waves is well described by the amplitude equations, while, far from the codimension-2 instability, we observe a locking of the interface velocities. This locking mechanism is imposed by the absence of defects near the interfaces and is responsible for the formation of drifting pattern domains, i.e. moving localised patches of travelling waves embedded in a Turing pattern background and vice versa.

No description available.

In large and complex systems, failures can have dramatic consequences, such as black-outs, pandemics or the loss of entire classes of an ecosystem. Nevertheless, it is a centuries-old intuition that by using networks to capture the core of the complexity of such systems, one might understand in which part of a system a phenomenon originates. I investigate this intuition using spectral methods to decouple the dynamics of complex systems near stationary states into independent dynamical modes. In this description, phenomena are tied to a specific part of a system through localized eigenvectors which have large amplitudes only on a few nodes of the system's network. Studying the occurrence of localized eigenvectors, I find that such localization occurs exactly for a few small network structures, and approximately for the dynamical modes associated with the most prominent failures in complex systems. My findings confirm that understanding the functioning of complex systems generally requires to treat them as complex entities, rather than collections of interwoven small parts. Exceptions to this are only few structures carrying exact localization, whose functioning is tied to the meso-scale, between the size of individual elements and the size of the global network. However, while understanding the functioning of a complex system is hampered by the necessary global analysis, the prominent failures, due to their localization, allow an understanding on a manageable local scale. Intriguingly, food webs might exploit this localization of failures to stabilize by causing the break-off of small problematic parts, whereas typical attempts to optimize technological systems for stability lead to delocalization and large-scale failures. Thus, this thesis provides insights into the interplay of complexity and localization, which is paramount to ascertain the functioning of the ever-growing networks on which we humans depend.

We study cellular automata as discrete dynamical systems and in particular investigate under which conditions two cellular automata are topologically conjugate. Based on work of McKinsey, Tarski, Pierce and Head we introduce derivative algebras to study the topological structure of sofic shifts in dimension one. This allows us to classify periodic cellular automata on sofic shifts up to topological conjugacy based on the structure of their periodic points. We also get new conjugacy invariants in the general case. Based on a construction by Hanf and Halmos, we construct a pair of non-homeomorphic subshifts whose disjoint sums with themselves are homeomorphic. From this we can construct two cellular automata on homeomorphic state spaces for which all points have minimal period two, which are, however, not topologically conjugate. We apply our methods to classify the 256 elementary cellular automata with radius one over the binary alphabet up to topological conjugacy. By means of linear algebra over the field with two elements and identities between Fibonacci-polynomials we show that every conjugacy between rule 90 and rule 150 cannot have only a finite number of local rules. Finally, we look at the sequences of finite dynamical systems obtained by restricting cellular automata to spatially periodic points. If these sequences are termwise conjugate, we call the cellular automata conjugate on all tori. We then study the invariants under this notion of isomorphism. By means of an appropriately defined entropy, we can show that surjectivity is such an invariant.