Studienarbeiten

Ausgeschriebene Abschlussarbeiten für Bachelor und Master

Glass Competence Center

  • Numerische Untersuchungen zum thermisch induzierten Glasbruch beim Doppelringbiegeversuch bei hohen Temperaturen

    Numerical investigations on thermally induced glass fracture in the coaxial bending test at high temperatures

    2021

    Masterarbeit

    Kalk-Natronsilicatglas und Borosilicatglas stellen als transparente Werkstoffe die Basis für verschiedene baupraktisch relevante und architektonisch ansprechende Konstruktionen dar. Durch die spröde Beschaffenheit von Glas bricht dieses an der Stelle der größten Schädigung. Schädigungen können durch den Herstellungsprozess des Glases selbst oder z.B. auch durch das Einbringen von Bohrungen entstehen. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden Doppelringbiegeversuche bei hohen Temperaturen (bis zu 550 °C) an Glasproben mit zentrischer Bohrung durchgeführt. Die Festigkeitsprüfung dieser Geometrie zeigte, dass die Proben nicht nur durch die mechanische Belastung infolge Biegung brechen, sondern auch durch thermische Belastungen von der Bohrungskante aus brechen können. Im Rahmen einer Masterthesis soll untersucht werden, bei welcher Temperatur, zu welchem Zeitpunkt die Glasproben gebrochen sind. Es soll unter zudem herausgearbeitet werden, welche Aufheizrate nicht überschritten werden darf, sodass es gerade nicht zum thermisch induzierten Glasbruch kommt.

    Betreuer/in: Gregor Schwind , M.Sc.

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  • Numerische Simulation der thermisch induzierten Spannungen von Fassadenverglasungen

    Numerical simulation of the thermally induced stresses of facade glazing

    2021

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Fassadenverglasungen werden durch verschiedene Belastungen, wie etwa Eigengewicht, Wind, Stoßbeanspruchungen beansprucht. Zusätzlich ist jedoch auch die Belastung durch Temperatur zu beachten. Diese thermische Belastung setzt sich in der Regel aus zwei Komponenten zusammen, und zwar aus der Sonneneinstrahlung auf die Glasoberfläche und die Umgebungstemperatur. Immer wieder kommt es bedingt durch die jeweilige Einbausituation, Verschattung, Orientierung (Himmelsrichtung), etc. zu thermisch induzierten Glasbrüchen, die in der Baupraxis bereits ein bekanntes Problem darstellen. In der Regel sind die Verglasungen (z.B. Isolierglas), bei denen es zum thermischen Bruch kommt, diejenigen, welche mit nicht thermisch vorgespanntem Glas (annealed glass) zusammengesetzt sind. Der thermische Bruch stellt sich überlicherweise von der Glaskante aus ein, da diese den größten Grad der Schädigung (größte Kerben) enthält und zugleich dort die maximalen Beanspruchungen aus der thermischen Belastung resultieren. Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterthesis soll eine Isolierglaseinheit thermischmechanisch mit Hilfe einer Berechnugssoftware z.B. Ansys numerisch simuliert und dabei verschiedene Parameter analysiert werden.

    Betreuer/in: Gregor Schwind , M.Sc.

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Snow and Avalanche Mechanics

  • Von Schnee zu Gletschereis: Einfluss räumlicher Variabilität auf die Verdichtung von Firnschnee

    From snow to glacier ice: impact of spacial variability on firn desification

    2021

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Die Verdichtung von Schnee führt zu einer porösen Struktur, die als Firn bezeichnet wird. Auf Gletschern wird dieses poröse Medium über viele Jahre durch weitere Schneeakkumulation zu Eis verdichtet. Es ist bekannt, dass der Verdichtungsprozess maßgeblich von der Temperatur und der Schneeakkumulation abhängt. Die ganzheitliche physikalische Beschreibung des Prozesses ist jedoch nach wie vor eine nicht gelöste Fragestellung. Die Arbeit soll untersuchen, welchen Einfluss vertikale Variabilitäten der Schneeschichtung auf den Spannungszustand in kompressiblen Schichten haben.

    Betreuer/in: Dr.-Ing. Philipp Rosendahl

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  • Von der Schneeflocke zur Schneebrettlawine: Zum Aufbau und Bruch von Schneedecken

    From snow flake to slab avalanche: evolution and fracture of snow covers

    2021

    Masterarbeit

    Schneebrettlawinen stellen bis heute eine der größten Gefahren für Wintersportler:innen und Infrastruktur in Gebirgsregionen dar. Für Bergsportler:innen ist insbesondere von Interesse ob und wo eine Lawinenauslösung bereits durch das Eigengewicht des Schnees möglich ist oder wie viel Zusatzbelastung von sogenannten Schwachschichten innerhalb der Schneedecke getragen werden kann. Die Möglichkeit solcher Vorhersagen hängt maßgeblich von der Kenntnis der Schichtung der Schneedecke und vom Verständnis des Prozesses der Lawinenauslösung ab. Die Abschlussarbeit widmet sich der Verbesserung des Zusammenspiels von Simulationen des Schneedeckenaufbaus mit bruchmechanischen Prognosemodellen.

    Betreuer/in: Dr.-Ing. Philipp Rosendahl

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Structural Dynamics Unit

  • Fahrzeugmessungen zur experimentellen Bestimmung der äquivalenten, dynamisch relevanten Zugparameter

    Vehicle measurements for the experimental determination of the equivalent, dynamically relevant train parameters

    2021

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Bei der dynamischen Bewertung von Eisenbahnbrücken hat besonders im Bereich der Resonanz die Fahrzeug-Brücken-Interaktion und die damit verbundene sogenannte Zusatzdämpfung der Struktur einen Einfluss.

    Da jedoch zur Ermittlung der Zusatzdämpfung benötigte fahrzeugspezifische Berechnungsparameter für reale Fahrzeuge in der Regel nicht öffentlich verfügbar sind, ist eine Reihe von Messungen an stehenden und fahrenden Fahrzeugen geplant, um eine Methodik zur experimentellen Bestimmung der äquivalenten, für die Brückendynamik relevanten Fahrzeugparameter des Mehrkörpermodells zu entwickeln.

    Ziel dieser Arbeit ist es, die geplanten Fahrzeugmessungen im Jahr 2021 in den Phasen der Planung, Durchführung und Auswertung der Messdaten zu begleiten.

    Betreuer/in: Antonia Kohl , M.Sc.

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  • Modellanpassung einer Eisenbahnbrücke mit nichtlinearer Schottersteifigkeit

    Model adjustment of a railway bridge with non-linear ballast stiffness

    2021

    Masterarbeit

    Im Rahmen der Beurteilung des dynamischen Strukturverhaltens von Brückenbauwerken ist die realitätsnahe Modellierung für Berechnungen von großer Bedeutung und erfordert unter anderem Annahmen zu den Steifigkeitseigenschaften der Bauwerke.

    Speziell bezieht sich diese Masterarbeit auf die nichtlineare Kopplungseigenschaft einer Schotterlängsfuge, die es gilt durch das Lösen eines inversen Problems zu identifizieren. Mithilfe der Software MATLAB wurde bereits ein Optimierungsprozess programmiert, welcher bezüglich der nichtlinearen Anteile des Steifigkeitsparameters der Schotterschicht angepasst und auf Messszenarien an der Eisenbahnüberführung über die Schmutter angewendet werden soll.

    Betreuer/in: Antonia Kohl , M.Sc.

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  • Ermittlung von Zugsignaturen und Randbedingungen für Hochgeschwindigkeitslastmodelle

    Determination of train signatures and boundary conditions for high-speed load models

    2021

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Aktuell lässt sich abhängig von den Radsatzabständen und Radsatzlasten mithilfe der Hochgeschwindigkeitslastmodelle HSLM-A und B der Nachweis bezüglich dynamischer Anregungen einer Eisenbahnbrücke führen.

    Ziel dieser Arbeit ist es, die Grundlagen zur Erstellung von Hochgeschwindigkeitslastmodellen mithilfe einer umfassenden Literaturrecherche zu erarbeiten. Hierbei sind die unterschiedlichen Zugmodelltypen zu beschreiben und die Ermittlung von Zugsignaturen ist zu erläutern. Anhand von vorhandenen Daten ist die Signatur ausgewählter bestehender Züge zu ermitteln und abzubilden. Mithilfe der gewonnenen Kenntnisse sind die Randbedingungen an ein dynamisches Lastmodell für die Kompatibilität mit den bisherigen Hochgeschwindigkeitslastmodellen zu formulieren.

    Betreuer/in: Antonia Kohl , M.Sc.

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  • Dynamische Berechnung von Eisenbahnbrücken für Hochgeschwindigkeitsverkehr unter Berücksichtigung der Radsatzlasten als Teilflächenlasten

    Dynamic calculation of railway bridges for high-speed trains considering wheelset loads as partial area loads

    2021

    Masterarbeit

    Bei der dynamischen Analyse von Eisenbahnbrücken für Hochgeschwindigkeitsverkehr werden die Radsatzlasten in der Regel sehr vereinfacht, als eine Reihe von bewegten Einzellasten betrachtet. Dieser Ansatz erweist sich jedoch in vielen Fällen als zu konservativ, die so ermittelten Strukturantworten werden in der Regel überschätzt. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wurde in den Normen und Regelwerken ein Ansatz zur Lastverteilung in Längsrichtung eingeführt. Dieser entspricht in etwa einer Aufteilung jeder Achslast auf drei Schwellen, jeweils als Einzel-lasten. In der Realität liegt allerdings eine Teilflächenlast vor. Diese kann durch eine Fourier-Reihe erfasst werden.

    Betreuer/in: Antonia Kohl , M.Sc.

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Generative Design Lab

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Energy Efficient Construction

  • Erweiterung der Modelica-Bibliothek „buildings“ um Komponenten zur Abbildung von Energieeffizienzmaßnahmen in bestehenden Industriegebäuden

    Extension of the Modelica library „buildings“ with components for mapping energy efficiency measures in existing industrial buildings

    2021

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Die energetische Sanierung des Gebäudebestands ist ein wichtiger Schritt zur Erreichung der europäischen Klimaziele. Die Sanierung von Produktionsgebäuden wird dabei oft vermieden, u.a. um teuren Produktionsstops vorzubeugen. Im Forschungsprojekt „ETA im Bestand“ werden Nachrüstlösungen für bestehende Industriegebäude entwickelt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Vernetzung von Gebäude, technischer Gebäudeausrüstung und Produktion. Zur Abbildung der Produktionsumgebung sowie zur Analyse von Energieeffizienzmaßnahmen wird die Modelliersprache Modelica verwendet. Als Entscheidungsbasis zur Auswahl von Maßnahmen entsteht eine Modellbibliothek, auf die Wissenschaftler*innen wie auch Energieberater*innen Zugriff haben sollen. Somit können Hemmnisse für die Umsetzung von Maßnahmen abgebaut werden.

    Betreuer/in: Xenia Kirschstein , M.Sc.

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  • Hot-Box-Versuchsstand – Analyse des Messfehlers sowie Ableitung von Optimierungspotentialen zum Versuchsaufbau

    Hot-box test system – analysis of the measurement error as well as derivation of optimisation potentials for the test setup

    2021

    Masterarbeit

    Zur experimentellen Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) von Bauteilen und Bauteilaufbauten gilt das Hot-Box-Verfahren gemäß EN ISO 8990 und DIN EN 1946-4 als Stan-dardverfahren. Hierbei wird das zu testende Bauteil zwischen zwei Klimakammern positioniert, welche auf unterschiedlichen, aber konstanten Temperaturen gehalten werden, sodass sich über das Bauteil ein Temperaturgradient einstellt. Auf Grund dieses Temperaturgradienten entsteht ein Wärmestrom durch das Bauteil, welcher mittels Wärmestrommessgeräten messtechnisch erfasst werden kann. Die Analyse und Evaluation dieses Wärmestromes erlauben im nächsten Schritt eine Bewertung des U-Wertes des untersuchten Bauteils.

    Betreuer/innen: Dr. Nadja Bishara , Carina da Silva, M.Sc.

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Paper in Construction

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