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Magister Legum - LLM

Doctor of Philosophy(PhD) / This thesis is concerned with the theoretical and practical development of a surface-based mapping algorithm for reliable and robust localization and mapping in prior unknown and unstructured environments. A surface-based map consists of a set of compressed surfaces, processed and represented without geometrical modelling. Each surface in the surface-based map represents an object in the environment. The ability to represent the exact shapes of objects via individual surfaces during the mapping process makes the surface-based mapping algorithm valuable in a number of navigation applications, such as mapping of prior unknown indoor and outdoor unstructured environments, target tracking, path planning and collision avoidance. The ability to unify representations of the same object taken from different viewpoints into a single surface makes the algorithm capable of working in multi-robot mapping applications. A surface-based map of the environment is build incrementally by acquiring the 3D range image of the scene, extracting the objects' surfaces from the 3D range image, aligning the set of extracted surfaces relative to the map and unifying the aligned set of surfaces with surfaces in the map. In the surface unification process the surfaces representing the same object are unified to make a single surface. The thesis introduces the following new methods which are used in the surface-based mapping algorithm: the extraction of surfaces from 3D range images based on a scanned surface continuity check; homogenization of the representation of the non-homogenously sampled surfaces; the alignment of the surface set relative to a large set of surfaces based on surface-based alignment algorithm; evaluating the correspondence between two surfaces based on the overlap area between surfaces; unification of the two surfaces belonging to the same object; and surface unification for a large set of surfaces. The theoretical contributions of this thesis are demonstrated with a series of practical implementations in different outdoor environments.

In this work the Point Charge Electrostatic Model (PCEM), the Simple Overlap Model (SOM) and the Method of Equivalents Nearest Neighbors (MENN) were applied to a well known series of oxides, namely, Gd2O3, Y2O3, Lu2O3, In2O3 and Sc2O3, all doped ion Eu3+ with the purpose of discussing the charge of interaction and some aspects of the crystal field effect. To this end, calculations were made of the crystal field and crystal field strength parameters and splitting of the 7F1 level of the luminescent ion. By using the luminescent site local structure, the PCEM, as expected, led to satisfactory results only from the qualitative point of view. With the SOM and the MENN it was possible to reproduce the experimental splitting of the 7F1 energy level and its sublevels, with physically acceptable charge factors. Only in some cases the NN charge has been greater than its valence. A discussion on the position of the charge of interaction also has been made. / Neste trabalho o Modelo Eletrostático de Cargas Pontuais, o Modelo de Recobrimento Simples e o Método dos Vizinhos Equivalentes foram aplicados a uma série bem conhecida de óxidos, a saber, Gd2O3, Y2O3, Lu2O3, In2O3 e Sc2O3, todos dopados com o íon Eu3+, com o objetivo de discutir a carga de interação e aspectos do efeito do campo cristalino. Para isso, foram feitos cálculos de parâmetros do campo cristalino, de parâmetro de força do campo cristalino, dos subníveis e desdobramento do nível 7F1 do íon luminescente. Usando a estrutura local do sitio luminescente, o modelo eletrostático, como esperado, levou a resultados satisfatórios apenas do ponto de vista qualitativo. Já com o modelo de recobrimento simples e com o método dos vizinhos equivalentes foi possível reproduzir o desdobramento experimental do nível de energia 7F1 e os seus subníveis, com fatores de carga fisicamente plausíveis. Em apenas alguns poucos casos a carga dos primeiros vizinhos foi maior que a valência respectiva. Também está feita uma discussão sobre a possível posição desta carga de interação.

La conservation du courant faible vectoriel, connue par CVC est une des hypothèses fondamentales du Modèle Standard de l'interaction électrofaible. En revanche, la base théorique de cette hypothèse est seulement l'analogie avec la théorie de l'interaction électromagnétique et la question de sa validité reste posée. La CVC est vérifiable dans les transitions super-permises, 0+ → 0+, T = 1 car elle prédit que le grandeur Ft (≡ ft corrigée) de ces processus à basse énergie doit être indépendant des noyaux mis en jeu. Si la valeur unique de Ft est trouvée, on peut toute de suite déduire la constante du couplage vectorielle GV , reliée à │Vud│, la norme de l'élément le plus important de la matrice du mélange des quarks de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). Cet élément de matrice joue un rôle crucial dans le test de l'unitarité de la matrice CKM, une autre hypothèse de base du Modèle Standard. Actuellement, 14 transitions super-permises allant du 10C jusqu'au 74Rb sont expérimentalement connues avec une précision meilleure que 0:1%, Cela fait en sorte que l'accès à la constante de couplage est limité par les corrections théoriques, dues aux effets radiatifs et à la brisure de la symétrie d'isospin. Le principal propos de cette thèse est de ré-examiner la correction due au défaut du recouvrement entre les fonctions d'onde radiales de neutrons et celles de protons (ᵟRO) dans le cadre du modèle en couches. Nos calculs sont basés sur l'expansion des éléments de matrice de Fermi sur les états du noyau intermédiaire, développée précédemment par Towner et Hardy [1]. Cette méthode combine les fonctions d'onde radiales réalistes avec les données spectroscopiques obtenues par un calcul à large échelle, permettant ainsi d'aller au-delà des approches traditionnelles. Nous avons considéré 13 transitions super-permises, y comprises : 22Mg, 26Al, 26Si, 30S, 34Cl, 34Ar, 38K, 38Ca, 46V, 50Mn, 54Co, 62Ga et 66As. Les fonctions d'onde radiales sont déterminées avec un potentiel moyen réaliste, tel que le potentiel phénoménologique de Woods-Saxon (WS) ou le potentiel auto-cohérent de Hartree-Fock (HF) dérivé à partir d'une force effective de Skyrme. Les calculs ont été faits avec des différentes paramétrisations (2 paramétrisations WS et 3 forces de Skyrme) qui nous ont semblés être les meilleures et les plus appropriées à nos besoins. Dans un premier temps, des calculs par une méthode simple, sans prise en compte des états intermédiaires ont été réalisés. Avec le potentiel WS, les valeurs de ᵟRO obtenues sont fortement dépendantes de paramétrisation. Afin de clarifier cet effet, nous avons étudié en détail la sensibilité aux paramètres du potentiel avec une attention toute particulière apportée au terme isovectoriel et au terme coulombien. Cela a permis de mettre en évidence qu'une telle dépendance est entièrement dominée par le comportement isovectoriel du potentiel. Finalement, cette propriété inattendue a été bien maîtrisée par la procédure d'ajustement proposée. (...) / The conservation of the weak vector current, known as CVC is one of the fundamentalhypothesis of the Standard Model of the electroweak interaction. Nevertheless,the physics background of this hypothesis is nothing more than an analogyto the electromagnetic interaction's theory and the question of its validity remainsopen. The CVC is veri_able in the superallowed Fermi β-decays, 0+ → 0+, T = 1since it predicts that the Ft (≡ corrected ft) value of such low-energy processesmust be nucleus independent. Once the unique Ft value is found, one can immediatelydeduce the vector coupling constant GV , linked to │Vud, the norm of themost important element of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) quark-mixingmatrix. This matrix element plays a crucial role in the test of the unitarity of theCKM matrix, another fundamental hypothesis of the Standard Model.Currently, 14 superallowed transitions ranging from 10C to 74Rb are known experimentally with the precision 0.1% or better. This results in a fact that this studyis now limited by the theoretical corrections, due to the radiative and the isospin symmetry-breaking effects. The aim of this thesis is to re-examine the correction due to mismatch between proton and neutron radial wave functions (ᵟRO) within the framework of shell model. We adopted the method recently developed by Towner and Hardy [1]. This method combines realistic radial wave functions with spectroscopic informations obtained from a large-scale shell-model calculation, thus allowing us to go beyond traditional shell-model approaches. In this work, we considered 13 superallowed transitions, including : 22Mg, 26Al, 26Si, 30S, 34Cl, 34Ar, 38K, 38Ca, 46V, 50Mn, 54Co, 62Ga et 66As. The radial wave functions were determined with a realistic single-particle potential, such as the phenomenological Woods-Saxon (WS) potential or the self-consistent Hartree-Fock (HF) mean field derived from an effective Skyrme force. We selected various parametrizations (2 parametrizations for WS and 3 Skyrme forces for HF) that seem to us to be appropriate for our purposes. First, we performed the calculations with a simple method, without taking into account the intermediate states. The result indicates that ᵟRO obtained from WS potential is strongly parametrization dependent. In order to clarify this effect, we studied profoundly the sensitivity to potential parameters, paying particular attention to the isovector and the Coulomb terms.This study provided evidence that such a dependence is entirely dominated by the isovector part of the potential. However, using our proposed adjustment procedure, this problem appears to be well under control. We also examined the surface terms adopted in the work of Towner and Hardy [1], the result showed that one of these terms (the term Vh(r)) is not compatible with our adjustment procedure. (...)

Les modèles d'occupation de niche au sein des communautés locales, la variabilité spatiale de la biodiversité le long des gradients environnementaux du stress et des perturbations, et les processus de succession végétale sont plusieurs sujets fondamentaux en écologie. Récemment, l'approche basée sur les traits est apparue comme un moyen prometteur de comprendre les processus structurant les communautés végétales et cette approche a même été proposée comme méthode pour reconstruire l'écologie communautaire en fonction des traits fonctionnels. Par conséquent, lier ces thèmes fondamentaux en utilisant une lentille fonctionnelle devrait nous donner un aperçu de certaines questions fondamentales en écologie et sera l'objectif principal de ma thèse. En général, mon projet de doctorat vise à étudier les structures de l'occupation de l'espace fonctionnel dans les gradients spatio-temporels. Plus précisément, l'objectif du chapitre 2 est (i) d'étudier les modèles d'occupation de la niche fonctionnelle en calculant trois métriques clés de niche (le volume total de niche fonctionnelle , le chevauchement des niches fonctionnelles et le volume de niche fonctionnel moyen) des communautés pauvres en espèces aux communautés riches en espèces et (ii) de déterminer le principal facteur de la structure observée de l'occupation de la niche fonctionnelle dans les communautés végétales du monde entier. Dans le chapitre 3, je vise à prédire et à expliquer la variation de la richesse en espèces selon les gradients de stress et de perturbation, en reliant le modèle d'équilibre dynamique et l'occupation de la niche fonctionnelle en fonction du cadre développé au chapitre 2. L'objectif du chapitre 4 est de tester expérimentalement l’application d'une méthode d'ordination CSR évaluée globalement en fonction de trois traits de feuilles (surface foliaire, teneur en matière sèche des feuilles et surface foliaire spécifique) dans les études locales. Enfin, l'objectif du chapitre 5 est de tester expérimentalement les hypothèses qui concilient les points de vue déterministes et historiquement contingents de la succession végétale, en étudiant la variation des divergences taxonomiques et fonctionnelles entre les communautés selon des gradients de stress et de perturbation. L'étude globale (chapitre 2) est basée sur une collection de 21 jeux de données, couvrant les biomes tropicaux et tempérés, et se compose de 313 communautés végétales représentant différentes formes de croissance. Les études locales (chapitre 3, 4 et 5) sont basées sur le même système expérimental constitué de 24 mésocosmes présentant différents niveaux de stress et de perturbation. L'expérience a commencé en 2009 avec le même mélange de graines de 30 espèces herbacées semées sur les 24 mésocosmes et s'est terminée en 2016. Nous avons permis la colonisation naturelle de graines de la banque commune de graines de sol et de l'environnement pendant la succession de sept ans. Dix traits ont été mesurés sur cinq individus (échantillonnés directement à partir des mésocosmes) par espèce par mésocosme en 2014 (chapitre 3 et 4). Un autre ensemble de traits (16 traits, y compris certains traits qui ne pouvaient pas être mesurés directement dans les mésocosmes), ont été mesurés au niveau de l'espèce (valeurs moyennes des traits) pour les 34 espèces les plus abondantes (certaines espèces disparues dans les mésocosmes) au cours des sept Ans, en les regroupant séparément pour une saison de croissance. Au chapitre 2, nous avons constaté que les communautés étaient plus diverses en termes fonctionnels (une augmentation du volume fonctionnel total) dans les communautés riches en espèces et que les espèces se chevauchaient davantage au sein de la communauté (augmentation du chevauchement fonctionnel), mais ne divisaient pas plus finement l'espace fonctionnel (aucune réduction du volume fonctionnel moyen). En outre, le filtrage de l'habitat est un processus répandu qui conduit à la caractérisation de l'occupation de niche fonctionnelle dans les communautés végétales. Dans le chapitre 3, nous avons trouvé un modèle similaire d'occupation de niche fonctionnelle sur un système expérimental avec une taille spatiale communautaire constante et un effort d'échantillonnage des traits, qui, avec le chapitre 2, nous a fourni une image plus complète et plus solide de l'occupation de niche fonctionnelle dans les communautés végétales. De plus, nous avons réussi à relier le modèle de l'occupation de la niche fonctionnelle et le modèle d'équilibre dynamique et avons constaté que le filtrage concurrentiel était le processus dominant qui détermine le mode d'occupation de la niche fonctionnelle et la richesse des espèces le long du stress et de la perturbation des gradients. Au chapitre 4, nous fournissons un soutien empirique à une méthode d'ordination CSR calibrée globalement en montrant une relation entre l'abondance relative d'espèces en croissance dans les mésocosmes ayant différents niveaux de fertilité du sol et mortalité indépendante de la densité et leur classification CSR. Au chapitre 5, nous avons montré que la succession d'installations au cours de sept ans dans ces mésocosmes était plus déterministe d'un point de vue fonctionnel, mais plus historiquement contingent d'un point de vue taxonomique et que l'importance relative de la contingence historique a diminué à mesure que l'environnement devenait plus stressé ou perturbé. En conclusion, les structures de l'occupation de l'espace fonctionnel dans (le volume fonctionnel total, le chevauchement fonctionnel et le volume fonctionnel moyen, les Chapitre 2 et 3) ou entre les communautés locales (dissimilarité fonctionnelle, chapitre 5) sont déterministes plutôt que neutres (ou contingence historique ). Les espèces tolératrices de stress sont plus avantagées dans les mésocosmes moins fertiles tandis que les espèces rudérales sont plus avantagées dans les mésocosmes avec plus de mortalité indépendante de la densité. / Abstract : The patterns of niche occupancy within local communities, the spatial variability of biodiversity along environmental gradients of stress and disturbance, and the processes of plant succession are several fundamental topics in ecology. Recently, the trait-based approach has emerged as a promising way to understand the processes structuring plant communities and has even been proposed as a method to rebuild community ecology based on functional traits. Therefore, linking these fundamental themes through a functional lens should give us more insight into some basic questions in ecology and will be the main objective of my thesis. Generally, my PhD project is to investigate the structures of functional space occupancy along both spatial and temporal gradients. Specifically, the objective of Chapter 2 is to investigate the patterns of functional niche occupancy by calculating three key niche metrics (the total functional niche volume, the functional niche overlap and the average functional niche volume) from speciespoor communities to species-rich communities and to determine the main driver of the observed pattern of functional niche occupancy across plant communities worldwide. In Chapter 3, I aim to predict and explain the variation of species richness along gradients of stress and disturbance, by linking the dynamic equilibrium model and functional niche occupancy based on the framework developed in Chapter 2. The objective of Chapter 4 is to experimentally test the application of a globally calibrated CSR ordination method based on three leaf traits (leaf area, leaf dry matter content and specific leaf area) in local studies. Finally, the aim of Chapter 5 is to experimentally test the hypotheses reconciling the deterministic and historically contingent views of plant succession, by investigating the variation of taxonomic and functional dissimilarities between communities along gradients of stress and disturbance. The global study (Chapter 2) is based on a collection 21 trait datasets, spanning tropical to temperate biomes, and consisting of 313 plant communities representing different growth forms. The local studies (Chapter 3, 4 and 5) are based on the same experimental system consisting of 24 mesocosms experiencing different levels of stress and disturbance. The experiment started in 2009 with the same seed mixture of 30 herbaceous species broadcast over the 24 mesocosms and ended in 2016. We allowed natural colonization of seeds from the common soil seed bank and from the surroundings during the seven-year succession. Ten traits were measured on five individuals (sampled directly from the mesocosms) per species per mesocosms in 2014 (Chapter 3 and 4). Another set of traits (16 traits including some traits that were not able to measured directly in the mesocosms) were measured at the species level (species mean traits values) for the 34 most abundant species (some species disappeared in the mesocosms) over the seven years, by regrowing them separately for one growing season. In Chapter 2, we found communities were more functionally diverse (an increase in total functional volume) in species-rich communities, and species overlapped more within the community (an increase in functional overlap) but did not more finely divide the functional space (no decline in average functional volume). Moreover, habitat filtering is a widespread process driving the pattern of functional niche occupancy across plant communities. In Chapter 3, we found a similar pattern of functional niche occupancy on an experimental system with a constant community spatial size and trait-sampling effort, which together with Chapter 2 provided us a more comprehensive and robust picture of functional niche occupancy across plant communities. In addition, we succeeded in linking the pattern of functional niche occupancy and the dynamic equilibrium model and found that habitat filtering was the dominant process determining the pattern of functional niche occupancy and species richness along the gradients stress and disturbance. In Chapter 4, we provide empirical support for a globally calibrated CSR ordination method by showing a relationship between the relative abundance of species growing in mesocosms having different levels of soil fertility and density-independent mortality and their CSR classification. In Chapter 5, we showed that plant succession over seven years in these mesocosms was more deterministic from a functional perspective but more historically contingent from a taxonomic perspective, and that the relative importance of historical contingency decreased as the environment became more stressed or disturbed. In conclusion, the structures of functional space occupancy within (the total functional volume, the functional overlap and the average functional volume; Chapter 2 and 3) or between local communities (functional dissimilarity, Chapter 5) are deterministic rather than neutral (or historical contingency). Stress-tolerators were more favored in high stress communities, while ruderals are more favored in high disturbed mesocosms (Chapter 4).

Cette thèse s'intéresse aux liens entre l'évolution de la coopération et la sélection de second ordre. Dans une première partie, nous montrons comment des organismes digitaux adaptent leurs génomes pour encoder les gènes liées à la coopération d'une manière plus contrainte (suppression d'évolvabilité), notamment à l'aide d'opérons et d'overlaps impliquant aussi des gènes essentiels. Dans une deuxième partie, nous testons expérimentalement cette vision des overlaps de gènes comme "contrainte évolutive" grâce à des outils d'algorithmique et de biologie synthétique que nous avons développés. Dans une troisième partie, nous utilisons des simulations par agents pour montrer comment une forme de division du travail peut être interprétée comme un système coopératif à la lumière de la théorie évolutive moderne. Dans une dernière partie, nous montrons que la dispersion spatiale des allèles coopératives obtenue par des phénomènes de "genetic hitchiking" joue un rôle important dans l'évolution de la coopération, quand bien même ce mécanisme de dispersion s'applique aussi à des allèles non coopératives, grâce à la "relatedness" (aux loci codant pour la coopération) crée par l'invasion locale de mutations bénéfiques (à des loci non liés à la coopération) et par l'équilibre complexe entre ces mutations bénéfiques et la robustesse mutationnelle. L'ensemble de ces résultats appelle à une prise en compte plus importante des pressions sélectives de second ordre dans l'étude de l'évolution sociale, et au développement de modèles plus réalistes qui permettraient d'intégrer de telles forces évolutives. Nous insistons également sur l'importance du paysage mutationnel dans l'étude des populations bactériennes, et montrons le potentiel croissant de la biologie synthétique comme outil d'étude de ce paysage et de l'évolution microbienne en général. / In the first part, I show how digital organisms adapt their genomes to encode cooperation-related genes in a more constrained way (evolvability suppression), especially using operons and overlaps also involving essential genes. In the second part, we experimentally test this view of gene overlaps as an evolutionary constraint, using both algorithmic and synthetic biology tools that we have developed. In the third part, I use agent-based simulations to show how a form of division of labour can be interpreted as a cooperative system in the light of modern evolutionary theory. In the final part, I show that the patterns of dispersal of cooperative alleles due to hitchhiking phenomena play an important role in the evolution of cooperation. The last result holds even though the hitchhiking mechanisms also applies to non-cooperative alleles, thanks to the relatedness (at cooperation-related loci) created by the local invasion of beneficial mutations (at loci not related to cooperation). The beneficial mutations form a complex and interesting equilibrium with mutational robustness, which I investigate using in silico evolution. On the whole, these results call for a more careful consideration of the second-order selection pressures in the study of social evolution, and show the necessity for more realistic models allowing to integrate such evolutionary forces. My thesis research specifically highlights the importance of the mutational landscape in the study of microbial populations and shows the increasing potential of synthetic biology as a tool to study such landscape and microbial evolution in general.

<p>Experiment One: The Effect of Noise on Autonomic Arousal</p><p><br></p><p>In response to the growing demand for research that helps us understand the complex interactions between Autonomic Arousal (AA) on behavior and performance there is an increasing need for robust techniques to efficiently utilize stimuli, such as sound, to vary the level of AA within a study. The goal of this study was to look at the impact of several factors, including sound intensity, order of presentation, and direction of presentation on skin conductance level, a widely utilized technique for approximating levels of AA. To do this we had 34 young adults ages 18- 34 listen to a series of 2-minute blocks of a sound stimuli based off a heating, ventilation, and air conditioning system (HVAC). Blocks included 5 single intensity conditions each block differing in 10 dBA steps ranging from 35-75 dBA. We presented blocks in both rising and falling level of intensity, with half the participants hearing them in a rising order first and half in a falling order first. The evidence found by this study suggests that increasing the sound level plays an important role in increasing AA and habituation is an extremely important factor that must be accounted for as it, in the case of typical young adults, quickly dampens the response to stimuli and subsequent stimuli. These findings suggest that researchers can best efficiently maximize the range of AA they can use while keeping their participants comfortable by starting out with the most intense stimuli and proceeding to the less intense stimuli, working with habitation instead of against it.</p><p> </p><p><br></p><p> Experiment Two: The Effect of Autonomic Arousal on Visual Attention</p><p><br></p><p>The goal of this study was to better understand how various levels of autonomic arousal impact different components of attentional control and if ASD-related traits indexed by Autism Quotient scores (AQ) might relate to alterations in this relationship. This study had 41 young adult participants (23 women, 17 men, 1 prefer not to say), ages ranging from 18 to 38 years old. Participants listened to varying levels of noise to induce changes in AA, which were recorded as changes in skin conductance level (SCL). To evaluate attentional control, participants preformed pro and anti-saccade visual gap–overlap paradigm tasks as measures of attentional control. The findings of this study suggest that increased levels of autonomic arousal are helpful for improving performance on anti-saccade tasks, which are heavily dependent on top-down attentional control. Additionally, increases in AQ scores were related to having less of a benefit from increasing levels of arousal on anti-saccade tasks. Additional interactions were also found and are discussed in this paper.</p>

Das Infrarotschweißen ist ein industriell etabliertes Verfahren zur Herstellung von Bauteilen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen. Die Prozesseinrichtung ist jedoch mit einem hohen Kosten- und Zeitaufwand verbunden, da komplexe Strahler-Werkstoff-Wechselwirkungen das Aufschmelzverhalten des Kunststoffbauteils bestimmen. In vielen industriellen Infrarotschweißprozessen ist daher ein Rauchen der infraroterwärmten Bauteilbereiche zu beobachten. Eine Erforschung des Zusammenhangs zwischen Rauchbildung, Kunststofftemperatur, thermisch-oxidativer Belastung des Kunststoffs und den resultierenden mechanischen Schweißnahteigenschaften steht bislang aus. Weiterhin sind in Infrarotschweißprozessen in der industriellen Fertigung oftmals hohe Umstellzeiten und schwankende Fügeteiltemperaturen festzustellen. In der vorliegenden Arbeit werden erstmals die mechanischen Eigenschaften von Infrarotschweißverbindungen mit der Rauchbildung und thermisch-oxidativen Kunststoffbelastung korreliert und zwei Ansätze zur schonenden Erwärmung untersucht. Die Ergebnisse weisen nach, dass eine thermisch-oxidative Kunststoffschädigung zu einer Verschlechterung der mechanischen Schweißnahteigenschaften führt und bei der Auslegung industrieller Prozesse in Betracht gezogen werden muss. Das Schweißen in Argonatmosphäre und mit aktiver Strahlerleistungsregelung verhindern die Kunststoffzersetzung und führen in der Regel zu besseren mechanischen Schweißnahteigenschaften. Weiterhin wird deutlich, dass die Fügeteiltemperatur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Schweißnahteigenschaften hat, wohingegen Umstellzeiten ≥ 5 s eine erhebliche Reduzierung ebendieser zur Folge haben. Eine weitere Herausforderung ist das Infrarotschweißen (endlos-)faserverstärkter Kunststoffe. Die derzeit übliche Stumpfanordnung der Fügeteile führt zu einer Faserumlenkung in der Fügenaht und hat zur Folge, dass die Faserverstärkung nicht über die Fügeebene hinweg genutzt werden kann. Im Rahmen der Arbeit wird aufgrund dessen das überlappende Infrarotschweißen von Organoblechen untersucht. Um Bauteile aus Organoblechen mit erhöhter Komplexität, Größe und Steifigkeit herstellen zu können, werden zudem zwei industriell nutzbare Verfahrensvarianten auf Basis des Infrarotschweißens entwickelt. Unter Nutzung dieser, können Organoblechhohlkörper mit Überlappverbindungen gefertigt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl in Plattenprobekörpern als auch in Hohlkörpern eine Nutzung der Faserverstärkung über die Fügeebene hinweg möglich ist.:1 Einleitung und Zielsetzung 2 Grundlagen und Stand der Technik 3 Experimentelles 4 Analyseverfahren 5 Ergebnisse zum Stumpfschweißen 6 Ergebnisse zum Überlappschweißen 7 Bewertung der Ergebnisse 8 Zusammenfassung und Ausblick / The infrared welding is a well-established process in the industrial production of parts in various applications. However, the complex emitter-material interaction, which influences the meltdown behaviour of the plastic parts, results in a high effort for the process setup. A smoking of the plastic parts is to observe in numerous industrial infrared welding processes. The correlations between the smoking of the plastic, its temperature and thermal-oxidative degradation as well as the mechanical properties of the resulting welds are unidentified yet. Furthermore, in industrial infrared welding processes often high changeover times and varying joining part temperatures are existent. Therefore, within the present work the connections between the mechanical joint properties of infrared welds and the thermal-oxidative degradation of plastics are elaborated for the first time and two approaches for the gentle infrared heating are investigated. The findings prove that the thermal-oxidative degradation of the plastic substantially decreases the mechanical weld properties and needs to be taken into account when setting up the industrial infrared welding process. The welding in argon atmosphere and the use of an active infrared emitter power control, which ensures the heating of the plastic below the degradation temperature, lead to better mechanical weld properties. In addition, the outcome of this work shows that the influence of the temperature of the joining part is negligible regarding the mechanical joint properties, whereas changeover times greater than or equal to 5 s lead to a dramatical decrease in the mechanical properties. Another challenge is the infrared welding of fibre reinforced plastics. The butt welding of fibre reinforced thermoplastics is common practice and prevents the use of fibres in the joint plane due to the fibre deflection in this area. As a result, the overlapping welding of organo sheets is investigated as well. In order to produce large and complex parts with high stiffness made of organo sheets, two process variants on the basis of the infrared welding technology are developed, which can be used at the industrial scale to manufacture hollow bodies. The overlapping welds of specimens and in hollow bodes made of organo sheets, enable the fibre utilisation across the joint plane.:1 Einleitung und Zielsetzung 2 Grundlagen und Stand der Technik 3 Experimentelles 4 Analyseverfahren 5 Ergebnisse zum Stumpfschweißen 6 Ergebnisse zum Überlappschweißen 7 Bewertung der Ergebnisse 8 Zusammenfassung und Ausblick

The work focuses on the design and assessment of selected structural elements of one overground floor monolithic concrete structures and staircases. All calculations are done in accordance with Eurocode 2.