Sie möchten eine Abschlussarbeit (Master-, Bachelor- und Studienarbeit) im Institut für Strukturmechanik schreiben?
Unten steht eine Liste mit bereits definierten Themen. Außerdem können wir Ihnen bei der Bestimmung eines Themas in Ihrem Interessengebiet helfen. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf. >> ISM-Team
Sensitivity and uncertainty analyses of homogenization methods developed for the estimation of the compressive strength of cementitious materials
Goal:
Micromechanical multiscale models provide valuable possibilities to determine the central mechanical properties of multiphase and heterogeneous materials. The application has been extended to the estimation of the elastic properties as well as the compressive strength of cementitious materials. However, these models require several types of input parameters. It is therefore of vital interest to investigate if all of these parameters are important for a sufficient modeling result. To answer this question, several types of sensitivity and uncertainty analyses exist. A literature study should be conducted to provide an overview about the most relevant types of those analyses. Afterwards, sensitvity and uncertainty analyses should be implemented to investigate the importance of the model input parameters in micromechanical modeling.
Key aspects of the work:
- Thorough literature review about micromechanical models and their possible applications to cementitious materials
- Thorough literature review about types of sensitivity and uncertainty analyses
- Implementation of a semi-analytical model to estimate the compressive strength of cementitious materials according to the existing scientific literature (MATLAB, Maple)
- Sensitivity analysis of the model input parameters and determination of the most important parameters
- Estimation of uncertainties in the model input parameters
- Uncertainty analysis
Remarks:
The basic of the work constitutes a study of the international literature.
Contact:
Jun.-Prof. Dr.-Ing. Luise Göbel (luise.goebel[at]uni-weimar.de)
Dynamisch-mechanische Analyse zur Untersuchung der viskoelastischen Eigenschaften von klimafreundlichen Bindemittelleimen
Grundlegende Aspekte der Arbeit
Mit der Verbreitung von Leichtbaustrategien, additiven Technologien und innovativen Mischbauweisen steigen die Anforderungen an Baustoffe erheblich. Neben Fragen der Wirtschaftlichkeit betrifft dies insbesondere die Dauerhaftigkeit, Nachhaltigkeit, Anwendungs- und Nutzungseigenschaften, aber auch zunehmend funktionelle Eigenschaften. Innovative und anwendungsspezifisch entwickelte Bindemittelsysteme bilden die Grundlage für moderne Baustoffe, die diesen Anforderungen gerecht werden können.
Im Rahmen eines vom TMWWDG-geförderten Projektes sollen die mechanischen Eigenschaften von funktionalisierten Bindemittelsystemen in Abhängigkeit von verschiedenen Umwelteinflüssen untersucht werden. Dafür stehen mit dynamisch-mechanischen Analysesystemen (DMA) innovative Untersuchungsmethoden bereit, die es erlauben, das mechanische Verhalten von kleinsten Prüfkörpern bei unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten zu untersuchen. Die experimentellen Untersuchungen bilden die Grundlage für die computergestützte Beschreibung des Materialverhaltens auf Basis von Mehrskalenansätzen.
Arbeitsfelder
Auf Basis von vorgegebenen Rezepturen sollen umfassende experimentelle Untersuchungen zum viskoelastischen Materialverhalten von funktionalisierten Bindemittelsystemen durchgeführt werden. Die Versuche erfolgen selbstständig an Hochlast-DMA-Geräten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf den Veränderungen der mechanischen Eigenschaften bei variablen Umgebungsbedingungen.
Neben den experimentellen Arbeiten bilden analytische Berechnungen einen Schwerpunkt der Arbeit. Mit Hilfe der experimentellen Daten soll untersucht werden, ob bestehende (mehrskalige) Modellansätze für die Vorhersage der mechanischen Eigenschaften von neuartigen Bindemittelsystemen verwendet werden können oder ob Anpassungen erforderlich sind.
Kontakt
Dr.-Ing. Luise Göbel (luise.goebel[at]uni-weimar.de)
Geeignet als: Bachelor- / Studien- / Masterarbeit
Entwicklung eines Versuchsaufbaus zur Bestimmung von Materialkennwerten durch dynamische Versuche (B.Sc.)
Während der letzten Jahre wurden am ISM in Zusammenarbeit mit der Materialforschungs- und Prüfanstalt (MFPA) Weimar zahlreiche Schwingungs- und Dämpfungsexperimente durchgeführt.
Im Fokus steht dabei die Ermittlung von Dämpfungskennwerten, wie der Material- und Fügestellendämpfung. Die durchgeführten Ausschwingversuche eignen sich zudem aber auch zur Identifikation von Werkstoffparametern, z.B. des E-Moduls.
Im Rahmen der geplanten Abschlussarbeit soll der bestehende Versuchsaufbau weiterentwickelt und professionalisiert werden, mit dem Ziel ein wirtschaftlich nutzbares experimentelles Setup zu konzipieren.
Neben Untersuchungen an unterschiedlichen Materialien und Werkstoffgeometrien sollen auch Experimente unter erhöhten Temperaturen und reduziertem Luftdruck einbezogen werden.
Die Abschlussarbeit soll neben einer Literaturrecherche eine Analyse bestehender Versuchsdaten beinhalten. Weiterhin soll ein generalisierter Versuchsaufbau entwickelt und die konstruktive Umsetzung geplant werden. Die einzelnen Arbeitsschritte können durch entsprechende experimentelle Tätigkeiten ergänzt werden.
Betreuung:
Modellbasierte Systementwicklung - eine Methode zur Entwicklung komplexer technischer Systeme (M.Sc.)
Die modellbasierte Systementwicklung (engl. Model Based Systems Engineering) ist eine anerkannte Methode zur Entwicklung komplexer technischer Systeme. Diese Methode basiert auf folgenden Grundsätzen:
Jedes technische System lässt sich in weitere Systeme (Teilsysteme) zerlegen und ist selber ein Teilsystem eines übergeordneten Systems
Der Entwicklungsprozess lässt sich in die aufeinanderfolgenden Abschnitte
Anforderungen – Funktionen – Konzepte – Prototypen einteilen.In jedem dieser Abschnitte werden spezifische Modelle eingesetzt, die in der Lage sind miteinander zu interagieren und damit das zu entwickelnde System abbilden.
Wissenschaftliche Fragen:
Welche Methoden zur Entwicklung zukünftiger komplexer Systeme gibt es im Bauwesen?
Welche Gemeinsamkeiten bzw. Unterschiede gibt es zwischen den Methoden im Bauwesen und der o.g. modellbasierten Systementwicklung?
Können Vorteile aus der modellbasierten Systementwicklung im Bauwesen genutzt werden?
Betreuung:
Application of the GUM for Uncertainty Quantification of Ambient Acceleration Measurements
The Guide to the Assessment of Uncertainties in Measurements (GUM) [1] provides the general concepts and guidelines for uncertainty description and quantification of measurements. These procedures should be applied, in order to develop a quality measure for acquired vibration acceleration signals.
Tasks
- Study and summary of the relevant sections of the GUM
- Implementation of the respective Type A and Type B uncertainty Models
- Uncertainty propagation using Monte-Carlo Methods
- Application to measured laboratory vibration signals
Literature
- International Organization for Standardization (ISO). Guide to the Expression of Uncertainty
in Measurement. Tech. rep. Geneva: ISO, Oct. 1, 2008.
Suggested qualifications
- "Signal Processing": good grade
- "Stochastics for risk assessment": good grade
- "Experimental Structural Dynamics": recommended
- "Structural Dynamics": recommended
- Intermediate Knowledge of MATLAB or Python
Supervisors
- Simon Marwitz, M. Sc. (simon.jakob.marwitz[at]uni-weimar.de)
- Prof. Tom Lahmer
Moment-free Sensitivity Analysis of Engineering Models
To assess the influence of model parameters on the model's response, means of sensitivity analysis are applied.
Most of these methods are based on the analysis of the variance.
In this work, techniques shall be studied, which consider the complete distribution of a system's output during a Monte Carlo Simulation. Results are to be compared with variance-based methods.
The choice of the application (engineering model) is according to the students suggestion.
Contact: Prof. Tom Lahmer
Studien-, Bachelor- oder Masterarbeit an der MFPA Weimar im Bereich Kunststoff 3D-Druck und Werkstoff-Charakterisierung
Wir suchen…
engagierte Studenten aus dem Bereich Bauingenieurwesen oder ähnliches für experimentelle Arbeiten im Bereich Kunststoff-3D-Druck und experimenteller Charakterisierung.
Eigenmotivation und die Bereitschaft selbständig zu arbeiten wird vorausgesetzt.
Wir bieten…
spannende Themen im Bereich Kunststoff-3D-Druck, Werkstoffwissenschaft und Werkstoffprüfung sowie Sensorik. Kennenlernen und Einstieg gerne auch über HiWi-Stelle.
Interesse?
Info MFPA: Die Materialforschungs- und –prüfanstalt im Zentrum von Weimar ist eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung und amtliche Materialprüfanstalt im Freistaat Thüringen. Forschungskompetenzen werden hierbei mit wirtschaftlichen Tätigkeiten bei der Prüfung, Überwachung und Zertifizierung von Werkstoffen, Bauteilen, Bauprodukten bis hin zu Bauwerken vereint. Weitere Info‘s hier www.mfpa.de.
Weitere Details / Kontakt: Andreas Kirchner, Dr.-Ing. Martin Ganß, Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar, Coudraystraße 9, 99423 Weimar, E-Mail: andreas.kirchner[at]mfpa.de, martin.ganss[at]mfpa.de