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Originaltitel:
Analysis-Controlled Design & Prognosis in the Framework of Higher Order Approximation 
Jahr:
2014 
Dokumenttyp:
Habilitation 
Institution:
Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt (BGU) 
Sprache:
en 
Fachgebiet:
BAU Bauingenieurwesen, Vermessungswesen 
Kurzfassung:
Die vorliegende Arbeit behandelt innovative Methoden zur numerischen Modellbildung und Simulation basierend auf CAD-Modellen und Voxel-Modellen aus bildgebender Medizintechnik mit dem Ziel einer Modernisierung des Arbeitsablaufs im konstruktiven Ingenieurwesen und einer verbesserten Qualität numerischer Simulationsprognosen. Im Fokus der Forschung stehen zwei neuartige methodische Ansätze, Isogeometric Analysis (IGA) und die Finite Cell Method (FCM), ihre Erweiterungen und und die Zusammenführung beider Technologien. Aufbauend auf dem noch jungen Entwicklunsstand beider Methoden werden folgende Aspekte betrachtet: Für die FCM werden unterschiedliche Funktionsräume höherer Approximationsordnung untersucht. Es wird aufgezeigt, dass es sich bei der Methode um einen generalisierten Ansatz zur numerischen Analyse numerischer und nichtlinearer Aufgabenstellungen handelt. Aufbauend auf der FCM wird das IGA-Konzept um ein fictitious domain Konzept erweitert, das die Simulation unechter, d.h. getrimmter NURBS Geometrien unter vollständiger Ausschöpfung der Glattheitseigenschaften und des Potenzials hoher Approximations- und Kontinuitätsordnung ermöglicht. Die Einführung weicher Rand- und Kopplungsbedingungen beseitigt wesentliche Schwachstellen beider Methoden und komplettiert das IGA-Paradigma eines effizienten simulationsgestützten Konstruktionsprozesses. Zur Simulation voxel-basierter Modelle wird die FCM so modifiziert, dass die Methode die Vorteile strukturierter Gitter zur Implementierung effizienter Algorithmen und einer Parallelisierung voll ausschöpfen kann. In Kombination mit der Möglichkeit zu hoher Approximationsordnung erreicht die Methode dabei eine hervorragende Qualität der Simulationsergebnisse, die sich zur patientenspezifischen Prognose orthopädischer Fragestellungen eignet. 
Mündliche Prüfung:
15.10.2014 
Letzte Änderung:
04.03.2015