Studying the dynamic characteristics and evolution laws of the ballast bed under low-temperature, rain and snow environments has practical significance for the driving stability of railways in alpine. In this paper, a full-scale ballasted track model was constructed in a programmable temperature control laboratory, and the frequency response function (FRF) curves of the ballast bed under different temperature and humidity conditions were measured. Then the vibration characteristics and the evolution laws of the ballast bed under different conditions were analyzed. The longitudinal transfer behavior and the dissipation of the vibration energy in the ballast bed under different humidity and temperature environments were discussed combined with the finite element method. The results show that the influence of temperature on the vibration characteristics of the ballast bed is not significant in the dry and water-rich environments, but the vibration characteristics of the ballast bed in the frozen environment change dramatically with the decrease of temperature. The vibration energy is harder to dissipate in the frozen ballast bed than in the dry and water-rich ballast beds, and the frozen ballast bed is more prone to be sudden damaged when a train passes due to the significant increase in its stiffness. Thus, the performance monitoring and emergency maintenance of the ballast bed in those environments should be strengthened.

Bei der Fertigung von Siliziumwafern durch Zerteilen eines Siliziumblockes kommt das Drahttrennläppverfahren zur Anwendung. Es wird eine Erregereinheit entwickelt, die den Siliziumblock während des Schneidprozesses zu Schwingungen anregt. Die Verwendung von Piezoaktoren ermöglicht mehrachsige Schwingungen mit variabler Frequenz und Amplitude. Wesentliche Bestandteile der Arbeit sind experimentelle Untersuchungen an den Aktoren und der gesamten Erregereinheit sowie die Modellierung des Gesamtsystems mit Hilfe linearer Einzelmodelle. Es zeigt sich, dass die Aktoren bei dynamischen Anwendungen linear beschrieben werden können, während das Gesamtmodell besonders in den Resonanzbereichen aufgrund montagebedingter Einflüsse Schwächen aufweist. Abschließend wird der Einfluss der Schwingungsanregung beim Drahtsägen untersucht. Aus den Versuchen geht hervor, dass im getesteten Frequenz- und Amplitudenbereich sowohl hohe Erregerfrequenzen als auch –amplituden geringere Schnittkräfte zur Folge haben.

Bei der Fertigung von Siliziumwafern durch Zerteilen eines Siliziumblockes kommt das Drahttrennläppverfahren zur Anwendung. Es wird eine Erregereinheit entwickelt, die den Siliziumblock während des Schneidprozesses zu Schwingungen anregt. Die Verwendung von Piezoaktoren ermöglicht mehrachsige Schwingungen mit variabler Frequenz und Amplitude. Wesentliche Bestandteile der Arbeit sind experimentelle Untersuchungen an den Aktoren und der gesamten Erregereinheit sowie die Modellierung des Gesamtsystems mit Hilfe linearer Einzelmodelle. Es zeigt sich, dass die Aktoren bei dynamischen Anwendungen linear beschrieben werden können, während das Gesamtmodell besonders in den Resonanzbereichen aufgrund montagebedingter Einflüsse Schwächen aufweist. Abschließend wird der Einfluss der Schwingungsanregung beim Drahtsägen untersucht. Aus den Versuchen geht hervor, dass im getesteten Frequenz- und Amplitudenbereich sowohl hohe Erregerfrequenzen als auch –amplituden geringere Schnittkräfte zur Folge haben.

Die vorliegende Arbeit liefert eine ausführliche systematische Untersuchung der Gestellschwingungen von Rollen- und Bogen-Offsetdruckmaschinen. Sie dient dazu, die modalen Eigenschaften (Eigenfrequenzen, Eigenformen) zu identifizieren und die erzwungenen Schwingungen zu simulieren. An drei Rollen-Offsetdruckmaschinen wurden experimentelle und theoretische Modalanalysen durchgeführt. Es wurden die Einflüsse des Baugrundes, der Aufstellung und der Schraubenverbindung auf die modalen Eigenschaften analysiert. Weiterhin wurde die Standsicherheit bei seismischer Erregung überprüft. Für alle vier untersuchten Offsetdruckmaschinen wurden FE-Modelle unter Berücksichtigung ihrer Besonderheiten gebildet und mittels der Messergebnisse abgesichert. Bei Bogen-Offsetdruckmaschinen wurden erzwungene Schwingungen bei vier verschiedenen Erregungen und bei ungleichmäßiger Aufstellung simuliert. Aus den vorliegenden Resultaten können Schlussfolgerungen für die Weiterentwicklung von Druckmaschinen gezogen werden. / This work provides a detailed systematical research about the frame vibrations of web-offset-printing machines and sheetfed-offset-printing machines. It serves to identify the modal properties (natural frequencies and mode shapes) and to simulate the forced vibrations. The experimental and theoretical modal analysis have been realised at three web-offset-printing machines. The influences of the base, installation and screw connection on the modal properties have been analysed, furthermore the stand security under seismic excitation has been verified. The FE-models of all four investigated offset-printing machines have been built under consideration of their characteristics and have been updated with measurement results. Forced vibrations of sheetfed-offset-printing machines have been simulated on four different excitations and for uneven installation. The results of this work can be used for the further development of printing-machines.

There is a need of substitution woods for the use in musical instruments because of the limited availabil-ity of some commonly used tropical tonewoods. Before substitutions can be found, it is necessary to knowabout the required properties. Hence, in this paper acoustical, mechanical and physical properties of fourcommon tropical hardwoods (Indian rosewood, ziricote, African blackwood and ebony) were determinedbecause there are less literature values for some properties available, e.g. internal friction, hardness orswelling behaviour. The acoustic properties were determined by means of experimental modal analysis,the mechanical properties by means of static bending tests and tests of the Brinell hardness. For the swel-ling behaviour the volume swelling and also the differential swelling coefficients were determined. Withthe results it is possible to look for new ‘tonewoods’ or to specifically modified woods, e.g. thermally trea-ted wood, to substitute tropical wood species.

There is a need of substitution woods for the use in musical instruments because of the limited availabil-ity of some commonly used tropical tonewoods. Before substitutions can be found, it is necessary to knowabout the required properties. Hence, in this paper acoustical, mechanical and physical properties of fourcommon tropical hardwoods (Indian rosewood, ziricote, African blackwood and ebony) were determinedbecause there are less literature values for some properties available, e.g. internal friction, hardness orswelling behaviour. The acoustic properties were determined by means of experimental modal analysis,the mechanical properties by means of static bending tests and tests of the Brinell hardness. For the swel-ling behaviour the volume swelling and also the differential swelling coefficients were determined. Withthe results it is possible to look for new ‘tonewoods’ or to specifically modified woods, e.g. thermally trea-ted wood, to substitute tropical wood species.

Getriebeheulphänomenen wird in der industriellen Praxis zum Teil noch immer ausschließlich mit Hilfe einer optimierten Verzahnungsauslegung zur Minimierung des Drehfehlers begegnet. Bei auffälligen Resonanzerscheinungen werden zudem Strukturoptimierungen am Getriebegehäuse und den Karosserieanbindungspunkten des Antriebsstrangs vorgenommen, ohne auf die internen Systemkomponenten verstärkt einzugehen. Zudem kann bisher die verlässliche Erkenntnis, dass zur Einhaltung akustischer Grenzwerte die Konstruktion nochmals überarbeitet werden muss, erst spät im Entwicklungsprozess während der akustischen Versuchsdurchführung an Prüfständen oder im Fahrzeug getroffen werden. Durch sogenannte Sekundärmaßnahmen, die typischerweise nicht unmittelbar das Anregungsverhalten oder die Dynamik des Antriebsstrangs, sondern den karosserieseitigen Transferpfad betreffen, kann eine Reduktion des Schalldruckpegels im Fahrzeuginnenraum in gewissen Grenzen erzielt werden. Dies ist zumeist weder aus ingenieurstechnischer Sicht noch aus Sicht steigender Entwicklungskosten als optimal zu bezeichnen. Basierend auf einem detaillierten Abgleich zwischen Experiment und Simulation, angefangen auf Einzelteilebene über die Baugruppenebene bis hin zur Methodenentwicklung der Validierung von nichtrotierenden Gesamtsystemen mittels künstlicher Anregung, werden in dieser Arbeit möglichst akkurate Simulationsergebnisse angestrebt, um die Auswirkung von akustischen Optimierungen innerhalb der Simulationsumgebung realitätsnah vorherzusagen. Schließlich wird ein Prozess vorgeschlagen, der eine getriebeinterne Transferpfadanalyse zur Identifikation sensitiver Körperschallpfade vorstellt. Mit dieser Methode wird aufgezeigt, dass es möglich ist, akustische Schwachstellen auf der Antriebsstrangseite vorherzusagen. Dabei kann zum einen akustisches Optimierungspotenzial des Welle-Lager-Systems abgeleitet werden, zum anderen werden auch die aktuellen Möglichkeiten und Grenzen der Verfahren beleuchtet.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Getriebeakustik – Einflussgrößen und Begrifflichkeiten 2.1.1 Verzahnungsanregung von unter Last stehenden Zahnrädern 2.1.2 Verzahnungsinduzierte Körper- und Luftschallweiterleitung in Fahrzeugen 2.1.3 Maßnahmen zur Reduktion von Körperschallpfaden 2.2 Strukturdynamische Analysemethoden in der Getriebeakustik 2.2.1 Numerische Modalanalyse 2.2.2 Experimentelle Modalanalyse und Betriebsschwingformanalyse 2.2.3 Unkonventionelle Methoden zur Erregung von Bauteilstrukturen 2.2.4 Computerunterstützte Modellanpassung 2.2.5 Transferpfadanalyse 2.3 Getriebesimulation 2.3.1 Getriebetypische Kontaktmodellierung 2.3.2 Finite-Element-Modellierung und Reduktionsverfahren 2.4 Fazit 3 Zielsetzung und Vorgehensweise 4 Methoden zur Analyse von Getriebekomponenten 4.1 Verzahnungsanalyse 4.2 Strukturdynamische Untersuchungen an Einzelteilen 4.3 Strukturdynamische Untersuchungen an Baugruppen 4.4 Verhalten von Wälzlagern 4.5 Fazit 5 Methode zur Gesamtsystemvalidierung 5.1 Modellierung des Getriebesystems mit Prüfstandsanbindung 5.2 Getriebeinterne Anregung mittels Zahnaktor 5.2.1 Voruntersuchungen 5.2.2 Implementierung einer torsionalen Anregung in Frontgetrieben 5.2.3 Simulative und experimentelle Untersuchungen 5.3 Fazit 6 Getriebeinterne Transferpfadanalyse 6.1 Identifikation sensibler Körperschalltransferpfade 6.2 Optimierungsansätze 6.3 Fazit 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Literaturverzeichnis / Gear whine phenomena are typically mitigated by optimising gear design to minimise Transmission Error. Additionally, structural optimisations on the gearbox housing and on the gearbox-to-chassis mounts may be conducted most likely without a detailed consideration of internal components‘ dynamics. Moreover, it is not unusual that in the final stages of drivetrain developments when the gearbox is tested on test benches or in vehicles NVH targets are not met. The countermeasures applied often do not alter the source of excitation nor the dynamics of the drivetrain at this stage, but the vehicle transfer paths through the chassis. Thus, sound power level reduction may be exclusively limited to vehicle transfer path improvements. In most cases this is not regarded as an optimal solution neither from an engineering perspective nor from the commercial point of view due to increased development costs. Based on detailed correlation activities where simulation has been run against measurement the work strives to achieve accurate gearbox NVH predictions to forecast more realistically the effect of design optimisations. The correlation approach starts on single component level moving on to sub-assembly level and finally up to the development of a method which is able to artificially excite the entire but non-rotating drivetrain. After various successful correlation studies, a process has been elaborated which proposes a gearbox internal transfer path analysis to identify potentially critical structure-borne noise paths. The method illustrates the capability of successfully predicting weak spots at the active side of a drivetrain early in the development process. Additional room for improvement can be derived when implementing this method by considering the rotating components of a drivetrain such as gear blanks, shafts and bearings.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Getriebeakustik – Einflussgrößen und Begrifflichkeiten 2.1.1 Verzahnungsanregung von unter Last stehenden Zahnrädern 2.1.2 Verzahnungsinduzierte Körper- und Luftschallweiterleitung in Fahrzeugen 2.1.3 Maßnahmen zur Reduktion von Körperschallpfaden 2.2 Strukturdynamische Analysemethoden in der Getriebeakustik 2.2.1 Numerische Modalanalyse 2.2.2 Experimentelle Modalanalyse und Betriebsschwingformanalyse 2.2.3 Unkonventionelle Methoden zur Erregung von Bauteilstrukturen 2.2.4 Computerunterstützte Modellanpassung 2.2.5 Transferpfadanalyse 2.3 Getriebesimulation 2.3.1 Getriebetypische Kontaktmodellierung 2.3.2 Finite-Element-Modellierung und Reduktionsverfahren 2.4 Fazit 3 Zielsetzung und Vorgehensweise 4 Methoden zur Analyse von Getriebekomponenten 4.1 Verzahnungsanalyse 4.2 Strukturdynamische Untersuchungen an Einzelteilen 4.3 Strukturdynamische Untersuchungen an Baugruppen 4.4 Verhalten von Wälzlagern 4.5 Fazit 5 Methode zur Gesamtsystemvalidierung 5.1 Modellierung des Getriebesystems mit Prüfstandsanbindung 5.2 Getriebeinterne Anregung mittels Zahnaktor 5.2.1 Voruntersuchungen 5.2.2 Implementierung einer torsionalen Anregung in Frontgetrieben 5.2.3 Simulative und experimentelle Untersuchungen 5.3 Fazit 6 Getriebeinterne Transferpfadanalyse 6.1 Identifikation sensibler Körperschalltransferpfade 6.2 Optimierungsansätze 6.3 Fazit 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Literaturverzeichnis

Ziel der Dissertation war die Schaffung einer Simulationskette, die auf Basis der Charakteristika eines Schaumes eine Vorhersage über die Verteilung der Eigenkreisfrequenzen dieser Schaumsorte ermöglicht. Zur Validierung der Simulationskette dienen an verschiedenen Schaumproben gemessene Eigenkreisfrequenzen für Längs- und Biegeschwingungen. Die Modellierung erfolgte als räumlicher stochastischer Prozess mithilfe der harmonischen Synthese. Notwendige Eingangsgrößen konnten anhand von CT-Scans der Proben bestimmt werden. Zur Bestimmung der Eigenkreisfrequenzen wurden eindimensionale Ansätze wie der Rayleigh-Quotient und die Finite Cell Method (FCM) als dreidimensionaler Ansatz getestet. Es konnte gezeigt werden, dass die FCM in Verbindung mit den modellierten räumlichen Prozessen die gemessenen Verteilungen der Eigenkreisfrequenzen gut abbilden kann. Der eindimensionale Berechnungsansatz eignet sich ebenfalls, jedoch nur für homogene und isotrope Schäume.:Einleitung 1.1 Einordnung 1.2 Charakterisierung von Schäumen 1.3 Motivation 1.4 Aufgaben und Aufbau der Arbeit 2 Wahrscheinlichkeitsrechnung und stochastische Prozesse 2.1 Wahrscheinlichkeitsrechnung und Zufallsvariablen 2.1.1 Wahrscheinlichkeitsrechnung 2.1.2 Zufallsvariablen 2.2 Stochastische Prozesse 2.2.1 Kenngrößen stochastischer Prozesse 2.2.2 Eigenschaften stochastischer Prozesse 2.2.3 Spektralanalyse stationärer stochastischer Prozesse 2.2.4 Schätztheorie 3 Analyse der Schaumproben 3.1 Probekörper 3.2 Auswertung der CT-Daten 3.2.1 Kalibrierung der Grauwerte 3.2.2 Verteilungsfunktion und Mittelwert 3.2.3 Varianz des Schwankungsanteils und mittlerer Füllgrad 3.2.4 Leistungsdichtespektrum und Autokorrelation 3.2.5 Porendurchmesser und Anisotropie 3.2.6 Flächeninhalt und Flächenträgheitsmoment 3.3 Messung des dynamischen Verhaltens 3.3.1 Theoretische Grundlagen zur Auswertung 3.3.2 Vorbereitung der Proben 3.3.3 Längseigenkreisfrequenzen 3.3.4 Biegeeigenkreisfrequenzen 3.3.5 Fazit 4 Simulationsmodelle zur Nachbildung von Schäumen 4.1 Vorüberlegungen zur Modellierung 4.2 Theoretische Grundlagen zur Erzeugung eindimensionaler stochastischer Prozesse 4.2.1 Karhunen-Loeve-Transformation . 4.2.2 Harmonische Synthese 4.2.3 Ergebnisse für Flächeninhaltsprozesse 4.3 Simulation mehrdimensionaler stochastischer Prozesse 4.3.1 Bewertungskriterien für die Qualität der Simulation 4.3.2 Ergebnisse für die virtuellen Schäume 4.3.3 Verbesserter Algorithmus 4.4 Vergleich von virtuellen Schäumen und CT-Daten 4.4.1 Keramikschäume 4.4.2 Metallschäume 4.4.3 Anmerkungen und Fazit 4.5 Erweiterung um den Mittelwert 4.6 Konzept zur Simulation von Prozessen größerer Abmessungen 4.7 Fazit 5 Bestimmung der Eigenkreisfrequenzen 5.1 Materialmodelle für die Betrachtung als eindimensionales Kontinuum 5.2 Eindimensionale Modelle 5.2.1 Modell mit konstantem Querschnitt 5.3 Eindimensionales Modell mit Berücksichtigung der Mikrostruktur 5.4 Dreidimensionales Modell mit der Finite Cell Method 5.4.1 Theoretische Grundlagen 5.4.2 Anpassung und Optimierung der verwendeten Toolbox 5.4.3 Konvergenz und Festlegung der Zellgröße 5.5 Diskussion der Ergebnisse 6 Zusammenfassung und Ausblick Literatur A Daten zu Geometrie und Material der verwendeten Probekörper B Sensoren und Parameter für die Messung / The aim of this thesis was to create a simulation chain which, on the basis of the characteristics of a foam, enables a prediction of the distribution of the eigenfrequencies for this type of foam. Eigenfrequencies measured on different foam samples for longitudinal and flexural vibrations were used to validate the simulation chain. The modeling was done as a spatial stochastic process using harmonic synthesis. Necessary input parameters were determined from CT scans of the specimens. One-dimensional approaches such as the Rayleigh quotient, and the Finite Cell Method (FCM) as a three-dimensional approach were tested in order to determine the eigenfrequencies. It could be shown that the FCM, in conjunction with the modeled spatial processes, is able to reproduce the measured distributions of the eigenfrequencies. The one-dimensional calculation approach is also suitable, but only for homogeneous and isotropic foams.:Einleitung 1.1 Einordnung 1.2 Charakterisierung von Schäumen 1.3 Motivation 1.4 Aufgaben und Aufbau der Arbeit 2 Wahrscheinlichkeitsrechnung und stochastische Prozesse 2.1 Wahrscheinlichkeitsrechnung und Zufallsvariablen 2.1.1 Wahrscheinlichkeitsrechnung 2.1.2 Zufallsvariablen 2.2 Stochastische Prozesse 2.2.1 Kenngrößen stochastischer Prozesse 2.2.2 Eigenschaften stochastischer Prozesse 2.2.3 Spektralanalyse stationärer stochastischer Prozesse 2.2.4 Schätztheorie 3 Analyse der Schaumproben 3.1 Probekörper 3.2 Auswertung der CT-Daten 3.2.1 Kalibrierung der Grauwerte 3.2.2 Verteilungsfunktion und Mittelwert 3.2.3 Varianz des Schwankungsanteils und mittlerer Füllgrad 3.2.4 Leistungsdichtespektrum und Autokorrelation 3.2.5 Porendurchmesser und Anisotropie 3.2.6 Flächeninhalt und Flächenträgheitsmoment 3.3 Messung des dynamischen Verhaltens 3.3.1 Theoretische Grundlagen zur Auswertung 3.3.2 Vorbereitung der Proben 3.3.3 Längseigenkreisfrequenzen 3.3.4 Biegeeigenkreisfrequenzen 3.3.5 Fazit 4 Simulationsmodelle zur Nachbildung von Schäumen 4.1 Vorüberlegungen zur Modellierung 4.2 Theoretische Grundlagen zur Erzeugung eindimensionaler stochastischer Prozesse 4.2.1 Karhunen-Loeve-Transformation . 4.2.2 Harmonische Synthese 4.2.3 Ergebnisse für Flächeninhaltsprozesse 4.3 Simulation mehrdimensionaler stochastischer Prozesse 4.3.1 Bewertungskriterien für die Qualität der Simulation 4.3.2 Ergebnisse für die virtuellen Schäume 4.3.3 Verbesserter Algorithmus 4.4 Vergleich von virtuellen Schäumen und CT-Daten 4.4.1 Keramikschäume 4.4.2 Metallschäume 4.4.3 Anmerkungen und Fazit 4.5 Erweiterung um den Mittelwert 4.6 Konzept zur Simulation von Prozessen größerer Abmessungen 4.7 Fazit 5 Bestimmung der Eigenkreisfrequenzen 5.1 Materialmodelle für die Betrachtung als eindimensionales Kontinuum 5.2 Eindimensionale Modelle 5.2.1 Modell mit konstantem Querschnitt 5.3 Eindimensionales Modell mit Berücksichtigung der Mikrostruktur 5.4 Dreidimensionales Modell mit der Finite Cell Method 5.4.1 Theoretische Grundlagen 5.4.2 Anpassung und Optimierung der verwendeten Toolbox 5.4.3 Konvergenz und Festlegung der Zellgröße 5.5 Diskussion der Ergebnisse 6 Zusammenfassung und Ausblick Literatur A Daten zu Geometrie und Material der verwendeten Probekörper B Sensoren und Parameter für die Messung

Die vorliegende Arbeit liefert eine ausführliche systematische Untersuchung der Gestellschwingungen von Rollen- und Bogen-Offsetdruckmaschinen. Sie dient dazu, die modalen Eigenschaften (Eigenfrequenzen, Eigenformen) zu identifizieren und die erzwungenen Schwingungen zu simulieren. An drei Rollen-Offsetdruckmaschinen wurden experimentelle und theoretische Modalanalysen durchgeführt. Es wurden die Einflüsse des Baugrundes, der Aufstellung und der Schraubenverbindung auf die modalen Eigenschaften analysiert. Weiterhin wurde die Standsicherheit bei seismischer Erregung überprüft. Für alle vier untersuchten Offsetdruckmaschinen wurden FE-Modelle unter Berücksichtigung ihrer Besonderheiten gebildet und mittels der Messergebnisse abgesichert. Bei Bogen-Offsetdruckmaschinen wurden erzwungene Schwingungen bei vier verschiedenen Erregungen und bei ungleichmäßiger Aufstellung simuliert. Aus den vorliegenden Resultaten können Schlussfolgerungen für die Weiterentwicklung von Druckmaschinen gezogen werden. / This work provides a detailed systematical research about the frame vibrations of web-offset-printing machines and sheetfed-offset-printing machines. It serves to identify the modal properties (natural frequencies and mode shapes) and to simulate the forced vibrations. The experimental and theoretical modal analysis have been realised at three web-offset-printing machines. The influences of the base, installation and screw connection on the modal properties have been analysed, furthermore the stand security under seismic excitation has been verified. The FE-models of all four investigated offset-printing machines have been built under consideration of their characteristics and have been updated with measurement results. Forced vibrations of sheetfed-offset-printing machines have been simulated on four different excitations and for uneven installation. The results of this work can be used for the further development of printing-machines.

Das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) ist ein System von fünf atmosphärischen Cherenkov-Teleskopen (IACT) in Namibia. Die H.E.S.S. Teleskope sind empfindlich für sehr energiereiche (VHE) Gammastrahlen zwischen ~30 TeV und 100 TeV. Mit einer Entfernung von 16,5 Mpc ist Messier 87 (M87) eine der nächsten Radiogalaxien und beherbergt eines der massereichsten supermassiven Schwarzen Löcher, das Materie in einen Plasmastrahl relativistischer Teilchen emittiert. Der Strahl wird im Bereich des gesamten elektromagnetischen Spektrums beobachtet und untersucht. M87 befindet sich im Zentrum des Virgo-Galaxienhaufens, eines kühlen Galaxienhaufens, der von Gas gefüllt ist, das in der Nähe des Zentrums kälter und in den Außenbereichen des Galaxienhaufens heißer ist. Gemäß der Cooling Flow (CF) Theorie kühlt das Plasma in Cool Core (CC) Haufen am Rand des Haufens ab und sinkt nach innen, wodurch die Sternentstehungsrate im Zentrum erhöht wird. Optische Messungen des Virgo Galaxienhaufens scheinen diesem Modell jedoch zu widersprechen. Als Heizmechanismus wird der aktive galaktische Kern Rückkopplungsmechanismus vorgeschlagen, der die Abkühlung des ICM ausgleicht und dessen CF vermeidet. Die kosmische Strahlung des Jets interagiert mit der ICM und erzeugt neutrale Pionen, die in Gammastrahlen zerfallen und ein nicht variables und ausgedehntes Gammastrahlensignal erzeugen. Allerdings konnten keine Gammastrahlen-Beobachtungen mit dem Pionenzerfall in dem Galaxienhaufen in Verbindung gebracht werden. In dieser Studie der H.E.S.S. Beobachtungen des niedrigen Strahl-Aktivitätszustands von M87 haben keine signifikante Ausdehnung der Emissionsregion gezeigt, woraus eine 3σ Obergrenze von 0.016° ≈ 4.6 kpc abgeleitet wurde. Das Verhältnis des Drucks in kosmischer Strahlung zur thermischen Strahlung ist auf <0.36 im Zentralregion beschränkt. Diese abgeleitete Obergrenze nimmt einen Gleichgewichtszustand zwischen den Erwärmungs und den Kühlprozessen an. Die neue Generation von IACTs, das Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), wird eine unvergleichbare Empfindlichkeit und Winkelauflösung bieten. Um die langfristige Verfügbarkeit der Teleskope sicherzustellen, wurde ein auf Schwingungsmessungen basierendes Strukturüberwachungssystem entwickelt und zwischen 2019 und 2020 in Berlin am Prototyp des mittelgrossen Teleskopes erfolgreich getestet. CTAO wird in der Lage sein die Gammastrahlung des Virgo Haufens zu untersuchen und sie laut Simulationen und dem Steady-State-Modell innerhalb von ~210 h zu detektieren. / The High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) is an array of five Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs) located in Namibia. The H.E.S.S. telescopes are sensitive to Very-High-Energy (VHE) gamma rays between ~30 TeV and ~100 TeV. At a distance of 16.5 Mpc Messier 87 (M87) is one of the closest radio-galaxies, hosting one of the most massive Super-Massive Black Hole, which accretes matter and launches an inclined jet of relativistic particles. The jet is detected and studied by radiation emitted through the entire electromagnetic spectrum. M87 is located at the very center of the Virgo galaxy cluster, a Cool Core (CC) cluster, characterized by an Intra-cluster Medium (ICM) that is colder close to the center and hotter towards the outskirts of the galaxy cluster. According to the Cooling Flow (CF) theory, the plasma in CC clusters cools in the outskirts of the cluster and falls inwards, increasing the star formation ratio in the region. However, optical measurements of the Virgo Cluster seem to contradict this model. The Active Galactic Nucleus (AGN) feedback mechanism is proposed as a heating mechanism, which counterbalances the cooling of the ICM and avoids its CF. The cosmic rays from the jet interact with the ICM producing neutral pions, which decay to gamma rays, forming a non-variable and extended gamma-ray signal. However, no gamma-ray observations could be associated with pion decay in galaxy clusters. In this work, deep H.E.S.S. observations of M87's low state are analyzed, and the results have shown no significant gamma-ray extension leading to a 3σ upper limit of 0.016° ≈ 4.6 kpc. The ratio of cosmic-ray pressure to thermal pressure XCR is constrained to < 0.36 at its maximum position, assuming a steady-state between the heating and the cooling processes. The new generation of IACTs, the Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) will offer unprecedented sensitivity and angular resolution. To assure the long-term availability of the telescopes, a structure monitoring system based on vibration measurements was developed and successfully tested at the Medium-sized Telescope (MST) prototype between 2019 and 2020 in Berlin. CTAO should be able to probe the gamma-ray emission from the Virgo Cluster, and, according to simulations and to the steady-state model, significantly detect it after ≈ 210 h.