Universität Stuttgart
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Item Open Access Investigating superconductivity by tunneling spectroscopy using oxide heterostructures(2017) Fillis-Tsirakis, Evangelos; Mannhart, Jochen (Prof. Dr.)Item Open Access Behavior of sulfur oxides in air and oxy-fuel combustion(2019) Spörl, Reinhold; Scheffknecht, Günter (Univ.-Prof. Dr. techn.)This thesis evaluates the behavior of sulfur oxides in pulverized fuel (PF) fired air and oxy-fuel systems. Sulfur oxides are responsible for certain operational problems and considerable gas cleaning requirements in air as well as oxy-fuel firing. A better understanding of the related issues will allow for a technical and economical optimization of the oxy-fuel combustion technology. A range of experimental investigations studying the stability and retention of sulfur oxides in ashes and deposits, acid gas (SO2, SO3, and HCl) control in air and oxy-fuel combustion by dry sorbent injection, and SO3 formation were conducted. The experimental work is in parts supported by theoretical considerations and thermodynamic equilibrium simulation. Studies for different coals and lignites showed that in practically relevant oxy-fuel configurations the exclusion of airborne N2 from combustion leads to an increase of the SO2 concentrations in oxy-fuel, compared to air firing, by a factor of about 3.4 to 4.2, referring to dry, and of about 2.9 to 3.5, when referring to wet flue gas conditions. The increased SO2 levels in oxy-fuel combustion are responsible for an increased stability of sulfates in oxy-fuel power boiler systems so that for example the decomposition temperature CaSO4 rises by about 50 to 80 °C, depending on flue gas atmospheres. The enhanced stability of sulfates in deposits at high temperatures when operating with increased SO2 levels was experimentally demonstrated. Compared to air firing, a considerable increase of the sulfur retention in the ash by 10 to 12 percentage points has been observed for oxy-fuel recycle combustion of Lusatian lignites. This leads to lower SO2 emissions and higher SO3 levels in process ashes and deposits. The results indicate that for fuels, such as the used lignites, the temperature level at which fouling by sulfatic deposits is problematic may be shifted to higher temperatures in oxy-fuel combustion and that the sintering of deposits by sulfation may be more pronounced. In contrast, in air and oxy-fuel combustion experiments with a hard coal with a low sulfur retention potential differences in the SO3 contents and degrees of sulfation of ashes and deposits were small. Besides higher SO3 contents and sulfation degrees, no other significant changes between the deposit samples from air and oxy-fuel combustion were identified. Experiments on dry sorbent injection in air and oxy-fuel mode showed that an increase of the average flue gas residence time in the furnace by flue gas recirculation and, to a lesser extent, the higher sulfate stability enhance the desulfurization efficiency in oxy-fuel recycle combustion considerably. SO2 capture efficiencies in oxy-fuel recycle combustion of 50 % to more than 80 % at moderate molar sulfur to calcium ratios between 1.7 and 2.9 were reached, when injecting CaCO3 and Ca(OH)2 together with the fuel or directly to the furnace. Under comparable injection conditions, the oxy-fuel performance was by as much as 29 percentage points higher than in air firing. Also an efficient SO3 and HCl control by DSI could be demonstrated. Experiments on formation of SO3 show that higher SO2 levels in oxy-fuel firing are the most important parameter responsible for the observed increase of the SO3 concentrations.Item Open Access Nonlinear optical microspectroscopy with few-cycle laser pulses(2017) Wan, Hui; Wrachtrup, Jörg (Prof. Dr.)Nonlinear optical (NLO) microscopy is a powerful tool in physics, chemistry, and material science it probes intrinsic optical properties of the sample without the need of labeling. In order to investigate the ultrafast processes in nonlinear materials with high spatial resolution, we need to combine both ultrashort pulses and techniques focusing them to the diffraction limit. Previously, few-cycle laser pulses have often been tightly focused using conventional microscope objectives. However, the propagation of an ultrashort pulse in optical materials, particularly in the glass of a high numerical aperture (N.A.) microscope objective, results in spatial and temporal distortions of the pulse electric field, which can severely affect its quality in the focus. By purely passive group delay dispersion (GDD) and third-order dispersion (TOD) management, in this thesis, we experimentally demonstrate in-focus diffraction-limited and bandwidth-limited few-cycle pulses by using high N.A. objectives. Based on these achievements, the performance of a novel few-cycle NLO microscope for both second-harmonic generation (SHG) imaging and microspectroscopy in the frequency- and time-domains was characterized. The inverse linear dependence of SHG intensity on the in-focus pulse duration was demonstrated down to 7.1 fs for the first time. The application of shorter in-focus pulses for the enhancement of SHG image contrast was successfully demonstrated on a single collagen (type-I) fibril as a biological model system for studying protein assemblies under physiological conditions. Beyond imaging, a collagen fibril has been found to act as a purely non-resonant χ(2) soft matter under the present excitation conditions, and its ratio of forward- to epi-detected SHG intensities allowed for the estimation of the fibril thickness, which corresponds well with atomic force microscopy (AFM) measurements. The ultrafast dephasing of the localized surface plasmon resonance (LSPR) in the metallic nanoparticles, that only occurs on a time scale of a few femtoseconds, has gained a lot of attraction in the field of nanoplasmonics. This thesis is the first systematic experimental demonstration of time-resolving ultrashort plasmon dephasing in single gold nanoparticles by using interferometric SHG spectroscopy with in-focus 7.3 fs excitation pulses in combination with linear scattering spectroscopy performed on the same nanoparticle. For nanorods, nanodisks, and nanorectangles, strong plasmon resonance enhanced SHG is observed, where the SHG intensity strongly depends on the spectral overlap between the LSPR band and the excitation laser spectrum. For single nanorods and nanorectangles, the polarization dependence of the SHG intensity was found to follow second-order dipole scattering, and the effect of size and shape on the LSPR properties was directly observed in the time-domain. Good agreement between experimental and simulated values of dephasing times and resonance wavelengths is obtained, which confirms that a common driven damped harmonic oscillator model for the LSPR in the nanoparticle can qualitatively explain both the linear scattering spectra in the frequency-domain and the SHG response in the time-domain. Resonance bands in linear transmission and scattering spectra have also been observed for nanoholes with sizes smaller than the wavelength of the incident light in a metal film, which are assigned to LSPR modes of the electric field distribution around the nanohole with qualitatively similar resonance properties as a nanoparticle. The polarization-resolved nonlinear optical properties of the single nanoholes with different shapes and symmetries were also reported. The objective of this thesis has been systematic SHG studies of the size effect in the LSPR of single nanoholes in metal films and of their ultrafast dephasing dynamics. Although, enhancement of both the forward- and epi-detected SHG emissions from single rectangular nanoholes are observed,however,no ultrafast dephasing dynamics of LSPRs in rectangular nanoholes could be time-resolved with our in-focus 7.3 fs excitation laser pulses, which indicates that contributions from LSPR enhanced SHG to the detected SHG signal are negligible. More work needs to be done in order to overcome the current experimental limitations. However, in this thesis, the polarization dependence of the forward- and epi-detected SHG intensity from the single rectangular nanohole was found to follow that of a second-order dipole pattern. While the SHG dipole pattern observed for rectangular nanoparticles is oriented parallel to its long-axis, the SHG dipole pattern of its complementary rectangular nanohole is oriented perpendicular to its long-axis. This observation represents the first experimental demonstration of Babinet’s principle in second-order nonlinear scattering of a single rectangular nanohole in a gold film.Item Open Access Konkurrenz und Diffusion von Technologien auf Märkten unter Standardisierungsdruck : Modellbildung, Simulation und Prognose(2019) Valentowitsch, Johann; Burr, Wolfgang (Prof. Dr.)Die Häufigkeit und Intensität technologischer Standardkriege hat in Folge rasanter Entwicklungen auf den Gebieten der Informations- und Kommunikationstechnologien in den letzen Jahren spürbar zuge-nommen. Aus diesem Grund rückten in jüngster Vergangenheit Prozesse der Technologiediffusion und -adoption verstärkt in den Fokus der wirtschaftswissenschaftlichen Forschung. Trotz zahlreicher Beiträge auf diesem Gebiet ist unser heutiges Verständnis von den zugrunde liegenden Wettbewerbs- und Marktdynamiken jedoch nach wie vor stark limitiert. Wie in dieser Arbeit ausführlich gezeigt wird, sind die meisten konventionellen Difffusionsmodelle heute nicht in der Lage, die volle Bandbreite der kompetitiven Dynamiken zu erfassen, die sich im Rahmen technologischer Standardkriege regelmäßig auf Märkten unter Standardisierungsdruck entfalten. Aus heutiger Sicht bleibt die Modellbildung häufig darauf beschränkt, einfache Generationenfolgen von Technologien abzubilden. Bei dieser Form von Technologiesubstitution lassen sich jedoch nicht, die für Standardkriege typischen, erbittert geführten Dominanzkämpfe beobachten, die sich in Folge von mangelnder Interkomplementarität zwishen den konkurrierenden Technologien im Markt herausbilden. Zur Beschreibung derartiger Prozesse bedarf es daher anderer Modelle, die eine stärkere Fokussetzung auf die eigentlichen Wettbewerbsprozesse und Marktdynamiken setzen. Um den gegenwärtigen Mangel an wettbewerbsorientierten Modellen zu begegen, wird in dieser Arbeit unter Heranziehung von ökonomischen Adoptions- und Diffusionstheorien sowie unter Berücksichtigung der mittlerweile sehr umfangreichen Forschungsergebnisse auf den Gebieten der Standard- und Netzwerkforschung ein neues Modell formuliert, das sich zur Analyse von Diffusionsdynamiken auf Märkten unter Standardisierungs- und Wettbewerbsdruck heranziehen lässt. Mit Hilfe des neuen Modells kann gezeigt werden, dass die Adoption neuer Technologien durch drei wesentliche Faktoren erklärt werden kann, nämlich durch das innovative und imitative Verhalten der Innovationsnachfrager auf der einen Seite sowie das Größenverhältnis der konkurrierenden Anwendernetzwerke zueinander auf der anderen Seite. Der im Rahmen des Modells implementierte Adoptionsmechanismus leitet sich dabei vornehmlich aus der Klasse so genannter Mixed-Influence-Diffusionsmodelle ab. Allerdings erweitert das neue Modell den klassischen Mixed-Influence-Gedanken, indem es den Betrachtungshorizont auf mehrere Diffusionstechnologien ausweitet und dabei marktliche Interdependenzen zwischen den Technologien im Diffusionsprozess zulässt. Die Modellierung in dieser Arbeit verfolgt somit einen integrativen Ansatz, der unterschiedliche theoretische Sichtweisen in einem kompakten Modell vereinen soll. Um das aufgestellte Wettbewerbsmodell zu validieren, werden ökonomische Zeitreihendaten zu ausgewähtlen Standardkriegen verwendet, die in der Vergangenheit zu temporären Technologie-Lock-ins auf den jeweiligen Märkten geführt haben. Wie mit Hilfe dieser Datenreihen gezeigt werden kann, erklärt das neue wettbewerbsorientierte Modell dabei einen Großteil der beobachteten Adoptionsvarianz in den Daten und führt insgesamt betrachtet zu einem guten Daten-Fit. Zudem weisen ex ante Prognosen der Adoptionsraten, die auf Basis des Wettbewerbsmodells generiert wurden, eine höhere Genauigkeit auf als Schätzungen, die auf Grundlage des zu Referenzzwecken mitbetrachteten Standardmodells von Bass erstellt wurden. Aufgrund seiner hohen Prädiktabilität bietet das aufgestellte Wettbewerbsmodell zahlreiche Eisatzmöglichkeiten in Wissenschaft und Praxis. Diese werden im Rahmen der Arbeit ausführlich diskutiert und auf ihren Nutzen für die betriebswirtschaftliche Prognosepraxis hin untersucht.Item Open Access Ein Beitrag zur Stützung eines Software GNSS Empfängers mit MEMS-Inertialsensoren(2016) Gäb, Michael; Kleusberg, Alfred (Prof. Dr.-Ing.)Die genaue Bestimmung von Position und Geschwindigkeit mit einem globalen Navigationssatellitensystem (engl. Global Navigation Satellite System) (GNSS) in Echtzeit bildet eine essentielle Grundlage für viele Anwendungen in der Navigation. Bei mobilen Navigationsanwendungen finden häufig GNSS-Messungen unter ungünstigen Beobachtungsbedingungen statt, so dass Fehler in den Ergebnissen auftreten können. In diesem Fall ist der GNSS-Empfänger in Bewegung, so dass die Empfangsumgebung sich ständig ändert. So können Objekte, wie z.B. Gebäude, Bäume, Tunnel usw. zu Reflektionen, Dämpfung bzw. Abschattung der GNSS-Signale führen. Eine hohe zusätzliche Dynamik bzgl. der beobachteten Dopplerfrequenzverschiebung erfährt das empfangene GNSS-Signal durch die Bewegung des GNSS-Empfängers. Das beeinflusst die Signalnachführung (Tracking) und verursacht Fehler bei der Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung oder eine Bestimmung ist sogar unmöglich. Eine Verbesserung der Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung wird durch die gleichzeitige Messung mit einem GNSS-Empfänger und einem inertialen Navigationssystem (engl. Inertial Navigation System) (INS) ermöglicht. Kostengünstige INS beinhalten heute Mikro-Elektro-Mechanische Systeme (engl. Micro Electro Mechanical Systems) (MEMS), die als MEMS-Inertialsensoren bezeichnet werden. Die gemeinsame Nutzung der Messdaten von GNSS und INS wird als GNSS/INS-Integration bezeichnet. Diese Arbeit befasst sich mit der Tiefen GNSS/INS-Integration, so dass mit der Information eines INSs in die Tracking Loop des GNSS-Empfängers eingegriffen wird, um Verbesserungen beim Tracking des Signals und der daraus bestimmten GNSS-Beobachtungen zu erzielen. Dieser Eingriff wird auch als Stützung (engl. aiding) bezeichnet. Die Stützung erfolgt über die Regelgrößen (Dopplerfrequenz und Codephase) in der Tracking Loop für den jeweiligen Kanal des GNSS-Empfängers. Dazu werden die Regelgrößen zunächst prädiziert, bevor diese beim Tracking des empfangenen GNSS-Signals berücksichtigt werden können. Für die Prädiktion müssen die Position und Geschwindigkeit des Satelliten und des Empfängers vorliegen. Außerdem müssen die Uhrenfehlerrate des Satelliten und des Empfängers bekannt sein. Aus diesen Größen kann die Dopplerfrequenz und daraus die Rate der Codephase berechnet werden. Die zeitliche Integration der Codephasenrate ergibt die aktuelle Codephase. Aus den Ephemeriden des GNSS-Satelliten kann die Position, die Geschwindigkeit und die Uhrenfehlerrate für einen zeitnahen beliebigen Zeitpunkt berechnet werden. Die Uhrenfehlerrate des Empfängers wird hierbei mittels einer Extrapolation vorausbestimmt. Mit den MEMS-Inertialsensoren kann die Position und Geschwindigkeit des Empfängers fortgeführt werden. Diese Fortführung erfolgt über eine Lose GNSS/INS-Integration mittels einer Strapdown-Rechnung und einem Kalman-Filter für 15 Fehlerzustände. Als Stützwerte für den Kalman-Filter dienen hier die Position und Geschwindigkeit des SGEs. Die Stützung sollte bei einem Signalabriss oder für die Stabilisierung des Trackings eingeschaltet werden. Die Stützungsmethode wird mit einem Software GNSS-Empfänger (SGE) und einer Inertiale Messeinheit (engl. inertial measurement unit) (IMU) aus MEMS-Inertialsensoren (MEMS-IMU) in der Landfahrzeugnavigation getestet und analysiert. Der SGE ist für die Signale des globalen Positionierungssystem (engl. Global Positioning System) (GPS) mit dem C/A-Code auf der L1-Frequenz entwickelt und bestimmt die Position und Geschwindigkeit mit einer Messrate von 1 kHz. Die MEMS-IMU beeinhaltet 6 Freiheitsgrade mit jeweils einem 3-achsigen MEMS-Beschleunigungs- und MEMSDrehratensensor. Die Messrate des MEMS-Beschleunigungssensors beträgt 1 kHz und die Messrate des MEMS-Drehratensensors beträgt 800 Hz. Mit diesem Messsystem ist es möglich, die Prädiktion der Regelgrößen für jede Millisekunde durchzuführen, so dass diese bei jedem Tracking-Durchlauf mit dem C/A-Code vorliegen. Aufgrund der hohen Messraten können nur wenige Minuten Messdaten erfasst werden und die Auswertung erfolgt in der Nachbearbeitung (engl. post-processing). Die Stützungsmethode wird durch Fahrten mit einem Messfahrzeug getestet. Dazu werden Messfahrten mit verschiedenen Fahrmanöver ausgeführt, um im empfangenen GPS-Signal unterschiedliche Raten in der Dopplerfrequenz zu erzeugen. Eine Fahrt unter Bäumen ermöglicht den Einfluss des zeitlichen Verlaufs im Signal-Rauschverhältnis (engl. signal-to-noise ratio) (S/N) des empfangenen GPS-Signals auf die Stützungsmethode zu untersuchen. Bei dieser Messfahrt treten auch immer wieder kurzzeitige Signalabrisse auf. Die in der vorliegenden Arbeit dokumentierten Messfahrten und Ergebnisse zeigen, dass die Stützung für einen SGE erfolgreich in der Landfahrzeugnavigation durchgeführt werden kann. Die prädizierten Regelgrößen werden für die verschiedenen Messfahrten zuverlässig berechnet und das Tracking kann damit stabilisiert und sogar bei einem Signalabriss vorgesteuert werden. Außerdem können Ausreißer direkt in den Beobachtungen minimiert werden, so dass Verbesserungen in der Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung des SGEs erzielt werden können.Item Open Access Die Vermittlung des Themas "Simulation" an Schülerinnen und Schüler im Rahmen des Projekts Simulierte Welten : eine Betrachtung von zwei verschiedenen Formaten der Wissensvermittlung hinsichtlich des Interesses und der Motivation der Schülerinnen und Schüler(2019) Hilpert, Jörg-Marco; Renn, Ortwin (Prof. Dr.)Diese Dissertation setzt sich mit der Vermittlung des Themas „Simulation“ an Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe in Baden-Württemberg im Rahmen des Projekts Simulierte Welten auseinander. Dabei wurden zum einen untersucht, inwieweit die Elemente des Berliner Modells in den durchgeführten, freiwillig besuchten Unterrichtsformaten (d. h. der Science AG bzw. dem Seminarkurs im Rahmen von Simulierte Welten) umgesetzt werden konnten. Zum anderen wurden diese beiden Formate der Wissensvermittlung hinsichtlich der Zufriedenheit, der Motivation sowie des Interesses der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler betrachtet. Konkret wurde dabei analysiert, ob bei Schülerinnen und Schüler durch die Teilnahme an einer Science AG bzw. einem Seminarkurs ein eher kurzfristiges situationales oder ggf. sogar ein langfristiges individuelles Interesse am Thema „Simulation“ geweckt werden konnte. Außerdem wurde erforscht, aus welchen Motiven die Schülerinnen und Schüler an diesen fakultativen Formaten teilgenommen haben. Die theoretische Grundlage hierfür bildet die psychologisch-pädagogische Theorie des Interesses bzw. des Nicht-Interesses nach Upmeier zu Belzen und Vogt (2001). Zur Konkretisierung des Vorhabens wurde ein Interview mit Lehrenden und drei Fokusgruppen mit Lehrerinnen und Lehrern sowie Schülerinnen und Schüler durchgeführt. Zur Beantwortung der formulierten Forschungsfragen (F1 - F5) und Hypothesen fand im Anschluss eine quantitative Befragung sowohl in vier Science AGs, als auch in zwei Seminarkursen zu zwei Befragungszeitpunkten (t0 zu Beginn eines Schuljahres und t1 am Ende eines Schuljahres) statt. Insgesamt nahmen an den Befragungen in der Science AG 61 und an den Befragungen in den Seminarkursen 24 Schülerinnen und Schüler teil (N= 85). Im Rahmen der Untersuchung konnte u. a. festgestellt werden, dass die affektiven, wertbezogenen und kognitiven Motive der Teilnehmerinnen und Teilnehmern befriedigt werden konnten. Der Theorie entsprechend konnte aufgrund der Befriedigung der drei Motive der Person-Gegenstands-Auseinandersetzung ein situationales sowie ein individuelles Interesse für die in den Science AGs und Seminarkurse behandelten Themen ausgelöst werden. Interessant war zudem, dass die Schülerinnen und Schüler vor allem aus einem intrinsischen Sachinteresse (wertbezogenes Motiv) sowie den affektiven Bedürfnissen nach sozialer Eingebundenheit und Autonomie an der Science AG teilgenommen haben. An dem Seminarkurs nahmen die Schülerinnen und Schüler hingegen vor allem aus dem kognitiven Motiv „Können“, einem intrinsischen Sachinteresse (wertbezogenes Motiv) sowie dem kognitiven Motiv „Wissen“ teil. Insgesamt stellte sich heraus, dass sowohl die Science AG als auch der Seminarkurs ein geeignetes Format darstellen, um das Thema „Simulation“ an Schülerinnen und Schüler zu vermitteln. Außerdem konnte mit Hilfe dieser Formate ein situationales und ein individuelles Interesse der Teilnehmerinnen und Teilnehmer an der Thematik entwickelt werden.Item Open Access Warmbeton : Mischungsentwicklung mit verbesserter Übertragbarkeit in den Realmaßstab(2019) Schließer, Agnes; Garrecht, Harald (Prof. Dr.-Ing.)Warmbeton vereint tragende und wärmedämmende Eigenschaften in einem Baustoff. Damit ist die monolithische Ausführung von Außenwänden und der Verzicht auf eine zusätzliche Wärmedämmschicht möglich. Die Entwicklung und Verbesserung solcher Baustoffe wird von der klimaschutzpolitischen Forderung nach einem annähernd klimaneutralen Gebäudebestand in Deutschland gefördert. Findet die Entwicklung neuer Betone ausschließlich im Labor statt, sind unter den dort herrschenden optimalen Bedingungen sehr gute Betoneigenschaften einstellbar. Für eine erfolgreiche Übertragung in den Realmaßstab ist bereits von Beginn der Mischungsentwicklung an auf ein robustes Frischbetonverhalten zu achten, das über die Betrachtung der Packungsdichte abzuschätzen ist. Wird ebenfalls frühzeitig der von Mischerbautyp und -größe abhängige Energieeintrag in die Mischung betrachtet, ist die Übertragung vom Labor- auf den Produktionsmischer bei nahezu gleichbleibender Betongüte möglich. Unter Berücksichtigung dieser Einflussgrößen gelang die Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit eines Warmbetons auf einen Bemessungswert von lediglich 0,125 W/(m·K). In der vorliegenden Arbeit werden Mischungsentwicklung und Betoneigenschaften zusammengefasst.Item Open Access Interacting with large high-resolution display workplaces(2018) Lischke, Lars; Schmidt, Albrecht (Prof.)Large visual spaces provide a unique opportunity to communicate large and complex pieces of information; hence, they have been used for hundreds of years for varied content including maps, public notifications and artwork. Understanding and evaluating complex information will become a fundamental part of any office work. Large high-resolution displays (LHRDs) have the potential to further enhance the traditional advantages of large visual spaces and combine them with modern computing technology, thus becoming an essential tool for understanding and communicating data in future office environments. For successful deployment of LHRDs in office environments, well-suited interaction concepts are required. In this thesis, we build an understanding of how concepts for interaction with LHRDs in office environments could be designed. From the human-computer interaction (HCI) perspective three aspects are fundamental: (1) The way humans perceive and react to large visual spaces is essential for interaction with content displayed on LHRDs. (2) LHRDs require adequate input techniques. (3) The actual content requires well-designed graphical user interfaces (GUIs) and suitable input techniques. Perceptions influence how users can perform input on LHRD setups, which sets boundaries for the design of GUIs for LHRDs. Furthermore, the input technique has to be reflected in the design of the GUI. To understand how humans perceive and react to large visual information on LHRDs, we have focused on the influence of visual resolution and physical space. We show that increased visual resolution has an effect on the perceived media quality and the perceived effort and that humans can overview large visual spaces without being overwhelmed. When the display is wider than 2 m users perceive higher physical effort. When multiple users share an LHRD, they change their movement behavior depending whether a task is collaborative or competitive. For building LHRDs consideration must be given to the increased complexity of higher resolutions and physically large displays. Lower screen resolutions provide enough display quality to work efficiently, while larger physical spaces enable users to overview more content without being overwhelmed. To enhance user input on LHRDs in order to interact with large information pieces, we built working prototypes and analyzed their performance in controlled lab studies. We showed that eye-tracking based manual and gaze input cascaded (MAGIC) pointing can enhance target pointing to distant targets. MAGIC pointing is particularly beneficial when the interaction involves visual searches between pointing to targets. We contributed two gesture sets for mid-air interaction with window managers on LHRDs and found that gesture elicitation for an LHRD was not affected by legacy bias. We compared shared user input on an LHRD with personal tablets, which also functioned as a private working space, to collaborative data exploration using one input device together for interacting with an LHRD. The results showed that input with personal tablets lowered the perceived workload. Finally, we showed that variable movement resistance feedback enhanced one-dimensional data input when no visual input feedback was provided. We concluded that context-aware input techniques enhance the interaction with content displayed on an LHRD so it is essential to provide focus for the visual content and guidance for the user while performing input. To understand user expectations of working with LHRDs we prototyped with potential users how an LHRD work environment could be designed focusing on the physical screen alignment and the placement of content on the display. Based on previous work, we implemented novel alignment techniques for window management on LHRDs and compared them in a user study. The results show that users prefer techniques, that enhance the interaction without breaking well-known desktop GUI concepts. Finally, we provided the example of how an application for browsing scientific publications can benefit from extended display space. Overall, we show that GUIs for LHRDs should support the user more strongly than GUIs for smaller displays to arrange content meaningful or manage and understand large data sets, without breaking well-known GUI-metaphors. In conclusion, this thesis adopts a holistic approach to interaction with LHRDs in office environments. Based on enhanced knowledge about user perception of large visual spaces, we discuss novel input techniques for advanced user input on LHRDs. Furthermore, we present guidelines for designing future GUIs for LHRDs. Our work creates the design space of LHRD workplaces and identifies challenges and opportunities for the development of future office environments.Item Open Access Partnerübergreifende Geschäftsprozesse und ihre Realisierung in BPEL(2016) Kopp, Oliver; Leymann, Frank (Prof. Dr. Dr. h. c.)Diese Arbeit beschäftigt sich mit Geschäftsprozessen, die die Grenzen von Organisationen überspannen. Solche Geschäftsprozesse werden Choreographien genannt. In der Arbeit wird die CREAM-Methode vorgestellt, die zeigt, wie Choreographien modelliert werden können. Im Gegensatz zu Choreographien bezeichnen Orchestrierungen ausführbare Geschäftsprozesse einer einzelnen Organisation, die Dienste nutzen, um ein Geschäftsziel zu erreichen. Eine Variante der CREAM-Methode erlaubt, von einer Orchestrierung durch Aufteilung der Orchestrierung eine Choreographie zu erhalten. Um hierbei die impliziten orchestrierungsinternen Datenabhängigkeiten in Nachrichtenaustausche zu transformieren, wird der explizite Datenfluss der Orchestrierung benötigt. Die Web Services Business Process Execution Language (BPEL) ist eine verbreitete Sprache zur Modellierung von Geschäftsprozessen. In ihr wird der Datenfluss implizit modelliert und somit wird ein Verfahren benötigt, das den expliziten Datenfluss bestimmt. In dieser Arbeit wird ein solches Verfahren vorgestellt. Um eine Choreographie zu modellieren, wird eine Choreographiesprache benötigt. Zur Identifikation einer geeigneten Sprache werden in dieser Arbeit Kriterien zur Evaluation von Choreographiesprachen vorgestellt und damit Choreographiesprachen im Web-Service-Umfeld bewertet. Da keine der betrachteten Sprachen alle Kriterien erfüllt, wird die Sprache BPEL4Chor vorgestellt, die alle Kriterien erfüllt. Um die wohldefinierte Ausführungssemantik von BPEL wiederzuverwenden, verwendet BPEL4Chor die Sprache BPEL als Beschreibungssprache des Verhaltens jedes Teilnehmers in der Choreographie. BPEL4Chor verwendet analog zu BPEL XML als Serialisierungsformat und spezifiziert keine eigene graphische Repräsentation. Die Business Process Modeling Notation (BPMN) ist der de-facto Standard, um Geschäftsprozesse graphisch darzustellen. Deshalb wird in dieser Arbeit BPMN so erweitert, dass alle in BPEL4Chor verfügbaren Konstrukte mittels BPMN modelliert werden können.Item Open Access Einfluss des Tragverhaltens von Dübelbefestigungen auf die Bauwerk-Komponenten-Wechselwirkungen bei Erdbebenbeanspruchung(2019) Dwenger, Fabian; Garrecht, Harald (Prof. Dr.-Ing.)Befestigungen mit nachträglich montierten Dübeln haben sich im Hochbau in den letzten Jahrzehnten als flexibel einsetzbare Verbindungsmethode zwischen Komponenten und Stahlbetontragwerken bewährt. Auch im kerntechnischen Bereich wurden nachträglich montierte Dübel zur Befestigung z. B. von Rohrleitungen an Stahlbetonstrukturen eingesetzt. Aufgrund der hohen sicherheitstechnischen Bedeutung von Integrität und Funktionsfähigkeit kerntechnischer Komponenten werden an deren lastabtragende Befestigungen ebenfalls hohe Anforderungen gestellt. Dies gilt insbesondere für außergewöhnliche Einwirkungen z. B. im Falle eines Erdbebens. Durch die Erdbebenerregung des Reaktorgebäudes und der daran befestigten Komponenten sind auch die Befestigungen schwingenden Belastungen ausgesetzt. Kommt es infolge der Erdbebeneinwirkung auf das Tragwerk zu Rissbildung im Beton, können Risse im Verankerungsgrund auch zu einer signifikanten Anzahl von Rissöffnungszyklen führen, die das Last-Verschiebungsverhalten der Dübel beeinflussen. Die detaillierte Untersuchung des Tragverhaltens von Dübelbefestigungen bei schwingender Belastung und bei Öffnen und Schließen von Rissen war in den letzten Jahren Gegenstand zahlreicher Forschungsvorhaben auch in Deutschland, nachdem in deutschen Kernkraftwerken fehlerhaft montierte Dübel festgestellt wurden und dadurch Sicherheitsbedenken hinsichtlich der Auswirkungen auf Komponenten entstanden. Die in dieser Dissertation vorgestellten Untersuchungen leisten insbesondere zur numerischen Untersuchung des Tragverhaltens des Gesamtsystems Bauwerk-Befestigung-Rohrleitung bei Erdbebeneinwirkung einen Beitrag. Ziel dieser Arbeit ist es, anhand realitätsnah gewählter numerischer Modelle den Einfluss des lokalen Befestigungstragverhaltens auf das strukturdynamische und –mechanische Verhalten des Gesamtsystems Bauwerk-Befestigung-Rohrleitung bei Erdbebeneinwirkung zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden zunächst nach Darlegung der Problemstellung (Kapitel 1), Vorgehensweise und Zielsetzung (Kapitel 2) die notwendigen Grundlagen der relevanten Themengebiete im Stand von Wissenschaft und Technik (Kapitel 3) erarbeitet. Für die Entwicklung eines numerischen Modells des Tragverhaltens einer Befestigung werden zunächst vereinfachte (Rechen-)Modelle und Modellansätze, die in der Literatur zu finden sind, erläutert (Kapitel 4). Anhand dieser analytischen Rechenmodelle wird eine erste Abschätzung der zu erwartenden Dübelverschiebungen infolge Erdbebeneinwirkung durchgeführt. Anschließend wird entsprechend der Regeln des Kerntechnischen Ausschusses (KTA) eine Erdbebensimulation jeweils für ein Reaktorgebäude und für eine Rohrleitungskomponente durchgeführt (Kapitel 5). Um eine numerische Analyse des Gesamtsystems Bauwerk-Befestigung-Rohrleitung bei Erdbebeneinwirkung zu ermöglichen, wird ein numerisches Modell für eine Befestigung mit nachträglich montierten Dübeln auf Basis der zuvor dargestellten vereinfachten Rechenmodelle entwickelt (Kapitel 6). Darüber hinaus werden zulässige Modellvereinfachungen vorgenommen, um den Modellierungs- und Simulationsaufwand bei den Erdbebensimulationen zu reduzieren. Das numerische Modell für die Befestigung wird anschließend bei der numerischen Analyse des Gesamtsystems Bauwerk-Befestigung-Rohrleitung bei Erdbebeneinwirkung verwendet (Kapitel 7). Abschließend werden die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit diskutiert (Kapitel 8) und zusammengefasst (Kapitel 9) und ein Ausblick auf weitere Untersuchungen gegeben, die an diese Arbeit anknüpfen können (Kapitel 10).