| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Anwendung von Bildkorrelationsverfahren auf computertomografische Bilddaten | Numerik (Python) | dhe |
| Dreidimensionale digitale Abbilder von Laborversuchen erlauben einen zerstörungsfreien Einblick in das Innenleben der untersuchten Versuchsproben. Werden zu verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten Bilddaten mithilfe der Computertomografie aufgezeichnet, wird auch von 4D-Versuchen gesprochen (3D+Zeit). Die Änderungen innerhalb der Bodenmatrix können mithilfe von Bildkorrelationsverfahren herausgearbeitet werden und so der Versagenmechanismus visualisiert werden, noch bevor das menschliche Auge Risse oder Scherfugen erkennen kann. Mithilfe des Python Frameworks SPAM sollen Analysen an vorhandenen Bilddaten durchgeführt werden. Stichworte: #computertomografie #python #bildkorrelation #bodenmechanik |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Anwendung automatisierter Workflows zur Messung von Kontaktwinkeln auf Basis computertomografischer Bilddaten | Numerik (Python) | dhe / cto |
| Die Computertomografie ist ein etabliertes bildgebendes Verfahren, um bodenmechanische Zusammenhänge zu untersuchen. Dreidimensionale digitale Abbilder des Laborversuches erlauben einen Einblick in das Innenleben der untersuchten Versuchsproben. Je nach Fragestellungen müssen spezielle Auswerteprozeduren gefunden werden, um verwertbare Informationen aus den Bilddaten herauszuarbeiten. So auch bei der Untersuchung des Kontaktwinkels zwischen Wasser und Sandpartikeln. Eine Auswertung dessen auf Basis zweidimensionaler Schnittbilder ist möglich, jedoch in ungenauer Größenordnung vom Faktor Mensch beeinflusst. Eine Automatisierung auf dreidimensionaler Ebene ist daher aus Gründen der Effizienz aber auch Fehlerminimierung erstrebenswert. Hier setzt die Masterarbeit an. Auf Basis vorliegender Literatur und CT Daten sollen systematisch Kontaktwinkelmessungen für verschiedene Materialien vorgenommen und analysiert werden. Stichworte: #computertomografie #python #kontaktwinkel #bodenmechanik |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| B/P | Entwicklung eines Workflows zur Berechnung von Phasengrenzflächen mithilfe frei zugänglicher Softwarelösungen | Numerik (Python) | dhe |
| Die Computertomografie ist heutzutage ein populäres Verfahren, um bodenmechanische Zusammenhänge zu untersuchen. Dreidimensionale digitale Abbilder des Laborversuches erlauben einen Einblick in das Innenleben der untersuchten Versuchsproben. Je nach Fragestellungen müssen spezielle Auswerteprozeduren gefunden werden, um verwertbare Informationen aus den Bilddaten herauszuarbeiten. Ein etabliertes Hilfsmittel zur Auswertung der Bilddaten ist das Softwareprodukt "Avizo" des Hersteller Thermo Fisher Scientific. Allerdings existieren auch Open Source Lösungen wie die Auswertebibliothek "CGAL". Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines geeigneten Workflows zur Berechnung von Phasengrenzflächen auf Basis computertomografischer Bilddaten. #computertomografie #avizo #cgal #python #bodenmechanik |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Untersuchungen zum Einfluss vom Wellenauflauf auf die Deichstandsicherheit | Literatur / Numerik (Plaxis/Python) | kce |
| Im Rahmen der Arbeit soll ein Programm mit Python zur Berechnung von Wellenauflauf auf Deichbauwerken im Tidebereich mit verschiedenen Böschungsneigungen erstellt werden. Mit Plaxis soll eine Parameterstudie hinsichtlich Einflusses von der Deichgeometrie auf den Wellenauflauf und die Standsicherheit des Bauwerkes durchgeführt werden. Es soll ein Parametersatz mit verschiedenen Wellenparamater in den Berechnungen angesetzt werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Einsatz von Geotextilien im Deichbau | Literatur / Numerik (Plaxis/Python) | kce |
| Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Die Arbeit soll sich mit der Einsatzmöglichkeit der Geotextilien im Deichbau als Erhöhungsmaßnahmen befassen. Erst soll Literaturrecherche hinsichtlich der Marktprodukten und deren Eigenschaftsparameter durchgeführt werden. Für einen Deichquerschnitt sollen verschiedene Variante mittels FEM untersucht werden. Es ist dabei ein Python-Code zu entwickeln. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Untersuchungen zur Wahl des Versuchstyps auf die Parameter des HCA-Modells | Kalibrierung eines Stoffmodells anhand von experimentellen Daten, Numerik | ast |
| Das hochzyklische Akkumulationsmodell (HCA-Modell) wurde auf Basis von zyklischen Triaxialversuchen entwickelt und wird an derartigen Versuchsdaten kalibriert. Im Rahmen der Masterarbeit soll untersucht werden inwieweit die Wahl des Versuchstyps Einfluss auf die Parameter des HCA-Modells hat. Entsprechende Versuchsdaten aus einer Reihe an Einfachscherversuchen stehen für die Arbeit zur Verfügung. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P | Literaturanalyse zur Erfassung des Forschungsstandes zum Trag- und Interaktionsverhalten von Nassmörtelsäulen und granularen Lasttransferschichten in kombinierten Tragsystemen (Schreibbeginn frühestens im Juli 2024) | Literaturrecherche | pka |
| Ein kombiniertes System aus Stabilisierungssäulen (pfahlartigen Gründungselementen), einer Lasttransferschicht und einer Flachgründung kann ein alternatives Gründungskonzept zu herkömmlichen Tiefgründungen oder Kombinierten Pfahl-Platten-Gründungen (KPP) darstellen. Essentiell ist hierbei die Lasttransferschicht, die für eine gleichmäßige Verteilung der Bauwerkslasten auf die Säulenelement sowie den zwischenliegenden Boden sorgt. Die Kontakt- und Interaktionsmechanismen zwischen der Lasttransferschicht und den Säulen sind nicht trivial und sollen weitergehend untersucht werden. Zu diesem Zweck muss zunächst der aktuelle Stand der Wissenschaft erarbeitet werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Automatische Aufbereitung von Sandbetten durch Fluidisierung | Laborversuche | fwr / dvd |
| Bei geotechnischen Modellversuchen ist die Vorbereitung von Sandbetten auf eine gewünschte Lagerungsdichte von wesentlicher Bedeutung. Traditionell wird die Verdichtung trockener Sandproben durch Stampfen, Rütteln und verschiedene Pluviationstechniken erreicht. Obwohl diese Methoden im Labor weit verbreitet sind, lassen sie sich nur schwer automatisieren. Die fehlende Automatisierung führt zu Zeit- und Personalkosten, da der Sand zunächst im Bett entleert und dann erneut geschüttet werden muss. Darüber hinaus ist es schwierig, bei der Pluviation gleichmäßige Proben mit geringer Dichte zu erhalten. Die Oberfläche einer durch Pluviation erzeugten Probe ist in der Regel uneben und muss nach der Ablagerung durch zeitaufwändiges Absaugen geebnet werden, was die Probe stören kann. Aus diesen Gründen soll in dieser Arbeit ein automatisiertes Sandbettpräparationsgerät unter Verwendung eines Wirbelbetts gebaut werden. Der Fluidisierungsprozess ähnelt der Verflüssigung, bei der körniges Material von einem statischen, feststoffähnlichen Zustand in einen dynamischen, fluidähnlichen Zustand umgewandelt wird, wenn ein Fluid nach oben durch das körnige Material strömt. Die Fluidisierung wird in der chemischen Verarbeitungsindustrie häufig für Trennungen, Wärmeübertragungsvorgänge und katalytische Reaktionen eingesetzt. Mit solchen Geräten können Lagerungsdichten von 10 % bis 92 % gezielt erreicht werden. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Prototyp eines automatisierten Sandbettaufbereitungsgeräts gebaut. Der Prototyp wird sich auf die Steuerung der Veränderung der Entfluidisierungsrate beschränken, um unterschiedliche Lagerungsdichten zu erreichen. Die Steuerung des Rotors erfolgt über Matlab/Simulink. Weiterhin soll eine Konzeptstudie für einen größeren Versuchsstand geprüft werden und entsprechende Berechnungen zur benötigten Hardware skizziert werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Numerische Simulation der Spannungsverteilung unterhalb des Kettenfahrwerks einer Rammmaschine | Numerik | fwr / dvd |
| Baumaschinen, insbesondere im Tiefbau, sind aufgrund ihres hochliegenden Massenschwerpunkts kippgefährdet. Eine der Ursachen für das Umkippen dieser Maschinen ist das Versagen des Untergrundes unterhalb des Kettenlaufwerks. Die derzeitigen Normen gehen von vereinfachten Modellen zur Berechnung der Spannungsverteilung bei einer rein statischen Analyse unter der Annahme einer starren Kette und eines starren Untergrundes aus. Eine genauere Spannungsverteilung unter der Maschinenkette kann mit Hilfe numerischer Methoden bestimmt werden. Im Rahmen der Arbeit sind zwei bestehende dynamische Mehrkörpermodelle in der kommerziellen FE-Software Abaqus zusammenzuführen. Anschließend ist die Spannungsverteilung unter dem Kettenlaufwerk der Maschine unter vordefinierten Betriebsbedingungen zu untersuchen, um Erkenntnisse über die Beziehungen zwischen der Maschinenkonfiguration und den resultierenden Spannungen im Boden zu gewinnen. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Experimental investigation of water jet induced erosion in saturated sand | Laboratory experiment / collection and analysis of measurement data | rso |
| The jet grouting technology is frequently used in geotechnical engineering for the construction of underpinnings and piles, reducing settlements of new and existing foundations, supporting open and underground excavations, and creating water cut-offs for dams. As a part of this project work, high velocity water jetting through a nozzle into saturated Hamburger sand is to be carried out in a cylindrical test stand. Experimental data like change in pore-water pressure, total pressure, etc are to be collected and analysed. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Umschreibung bestehender Matlabroutinen zur Topologieoptimierung unter Verwendung bestehender Optimierungstoolboxen innerhalb von Matlab | Numerik | eha |
| Im Rahmen dieser Arbeit sind bestehende Matlabroutinen, denen eine Optimierungsaufgabe innerhalb der Topologieoptimierung der Geotechnik zugrunde liegt, umzuschreiben. Die bestehenden Routinen basieren dabei auf manuell definierten Optimierungsfunktionen in Matlab und sollen nun unter Verwendung der bestehenden Optimierungstoolboxen in Matlab umgeschrieben werden. Die numerischen Ergebnisse unter Verwendung der Optimierungstoolbox sind anschließend mit den bestehenden Ergebnissen auf Basis der manuellen Definition der Optimierungsfunktionen u.a. in Bezug auf Qualität, Effizienz und Rechenzeit verglichen werden. Erste Matlaberfahrungen sind empfehlenswert. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Multi-body simulation (MBS) in Matlab/Simulink of the vibrodriving process and a fuzzy logic controller implementation to reduce the installation time | MBS/Control | fwr |
| In vibrodriving, a harmonic excitation force generated by an unbalance vibrator coupled to the pile is used to induce temporal local soil liquefaction around the pile. Vibrodriving requires smaller loads to penetrate the soil and, in general, allows for a faster penetration rate. The vibrators generally consist of an array of eccentric masses rotating in opposite directions. On the one hand, this project aims to construct an MBS in the Simscape Multibody of Matlab/Simulink software and implement the soil reaction forces. On the other hand, a fuzzy logic controller should be implemented. Variation of parameters in the simulation with different soil conditions should be presented. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Anpassung bestehender Matlabroutinen zur Topologieoptimierung und Anwendung auf vielfältige geotechnische Konstruktionen in Abaqus | Numerik | eha |
| Im Rahmen dieser Arbeit soll eine bestehende Matlabroutine zur Topologieoptimierung geotechnischer Konstruktionen, die auf dem sogenannten SIMP-Ansatz (Solid Isotropic Material with Penalization) beruht, angewendet werden. Dazu müssen einige Anpassungen in der Routine vorgenommen werden, um die Routine mit vielfältigen geotechnischen Modellen verbinden zu können. Die Modelle sind im FE-Programm Abaqus zu erstellen. Es sollten je nach Komplexität in etwa zwei bis drei verschiedene geotechnische Konstruktionen im Rahmen dieser Arbeit modelliert und entsprechend in der Routine angepasst werden. Erste Matlaberfahrungen sind empfehlenswert. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Energiespundwände - Untersuchungen zum Einsatzmöglichkeiten des Hinterfüllungsmaterials einer Spundwandvorsetze als oberflächennahe Geothermie | Literaturrecherche / Numerik | kce |
| Eine Spundwandvorsetze ist eine häufig gewählte Lösung bei der Sanierungsarbeiten der historischen Kaimauer. Dabei wird eine Spundwand im Abstand zur alten Uferlinie eingebracht und der verbleibende Bereich mit einem geeigneten Material hinterfüllt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Untersuchungen verschiedener Materialien hinsichtlich Ihrer Wärmeleitfähigkeit, Wärmespeicherfähigkeit und Einsetzbarkeit als Hinterfüllungsmaterial durchgeführt werden. Dabei sind Literaturrecherche vorzunehmen, um ein möglichst optimales Material zu finden. Weiterhin werden Berechnungen in Matlab/Simulink durchgeführt, um eventuelle Energiegewinn zu ermitteln. Ziel dieser Arbeit ist die Einschätzung des Wärmepotenzials von Energiespundwände bei der Anwendung vom optimalen Hinterfüllungsmaterial. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Deichanpassung - Untersuchung zur Einsatzmöglichkeit der Stützbauwerke im Deichbau. | Literaturrecherche / FEM | kce |
| Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Die Arbeit soll sich mit der Einsatzmöglichkeit der HWS-Wände und anderer Stützbauwerke als Deicherhöhungsmaßnahmen befassen. Für einen bestehende Deichquerschnitt sollen verschiedene Variante mittels FEM untersucht werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Deichanpassung – Untersuchung zur Einsatzmöglichkeit der Baugrundverbesserungsmaßnahmen im Deichbau. | Literaturrecherche / FEM | |
| Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Ziel der Arbeit sind Recherche nach geeigneten Baugrundverbesserungsmaßnahmen, die im Deichbau hinsichtlich der Ausführbarkeit/Effektivität/Kosten/CO2-Fußabdruck qualitativ und quantitativ bewertet werden sollten. Weiterhin sind die gewählten Baugrundverbesserungsmaßnahmen mittels eines numerischen Modells nachzuweisen. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Anwendung und Vergleich verschiedener Kontakttypen in Abaqus/Standard bzw. Explicit | Numerik | eha |
| Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst auf Basis einer tiefgründigen Literaturrecherche aufgezeigt werden, welche Kontakttypen es in Abaqus/Standard bzw. Abaqus/Explicit programmintern gibt. Diese sollen beschrieben und erklärt werden. Anschließend sind im Rahmen von numerischen Untersuchungen für ein Fundament bzw. Streifenfundament eine Bandbreite von vorhandenen Kontakttypen sowohl in A/Standard als auch in A/Explicit anzuwenden. Die Ergebnisse sollen sowohl qualitativ als auch quantitativ ausgewertet und verglichen werden. Es soll geschlussfolgert werden, welche Kontakttypen sich Sicht festzulegender Vergleichskriterien am günstigsten Verhalten, wo die Anwendungsgrenzen der Kontaktmodellierung in Abaqus liegen und, wie groß der Einfluss des Kontakttyps auf die Ergebnisse ist. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Experimentelle Untersuchungen zur Kontaktreibung zwischen Stahl und Sand | Laborversuche | dal |
| Bei Zugbelastung von Pfählen, ist die Kontaktreibung zwischen der Stahloberfläche und dem umgebenden Boden von besonderer Bedeutung für die Tragfähigkeit. Dies soll im Rahmen dieser Arbeit experimentell im Ringschergerät untersucht werden. Im Rahmen der Arbeit sollen ausführliche Parametervariationen (Vorscherung, Drehrichtung, Rauheit, Lagerungsdichte, Kornverteilung) durchgeführt werden. Eine Masterarbeit im Rahmenschergerät wurde bereits als Vorarbeit durchgeführt. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| B | Modifizierung des Schneebelimodells zur Abbildung von verfestigten Scherfugen | Laborversuche | rso / eha |
| Das bekannte Schneebelimodell dient zur Beschreibung des Verhaltens von lockeren, granularen Materialien wie Sand oder Kies unter Belastung. Das Schneebelimodell basiert auf der Idee, dass die Belastung eines granularen Materials dazu führt, dass sich die Sandkörner in einem bestimmten Muster umverteilen. Mithilfe dieses Modells kann neben dem Verdichtungsverhalten auch das Scherverhalten des Bodens analysiert werden. Unter Verwendung von optischen Messtechniken wie beispielsweise der Partikelbildvelozimetrie (PIV) ist es möglich, die Bewegung des untersuchten Sandes bzw. der Sandkörner unter einer Belastung mithilfe einer Geschwindigkeitsverteilung zu erfassen. Üblicherweise kommen beim Schneelbelimodell Stäbchen statt Sand zum Einsatz, wobei die Stäbchen den Sand repräsentieren sollen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll untersucht werden, ob das konventionelle Schneebelimodell zur Visualisierung von verfestigten Scherfugen modifiziert werden kann. |