Der Bericht beinhaltet die Punkte "Informationstechnik und digitale Bibliotheksdienste", "Online-Fachdatenbanken und CD-ROM-Netz", "Elektronische Hochschulschriften, Lernmaterialien und Fotos", "E-Journals und E-Books", "Literatur- und Sachmittel", "Literaturerwerbung/Bestand", "Bestandserschließung", "Benutzung/Information", "Schulungen", "Öffentlichkeitsarbeit/Ausstellungen" und "Personelle Änderungen" innerhalb der Universitätsbibliothek Kaiserslautern für das Jahr 2013.

Entscheidungen und Entscheidungsprozesse der Legislative der Vereinigten Staaten von Amerika

Entscheidungen und Entscheidungsprozesse der Legislative der Vereinigten Staaten von Amerika

In 2006 Jeffrey Achter proved that the distribution of divisor class groups of degree 0 of function fields with a fixed genus and the distribution of eigenspaces in symplectic similitude groups are closely related to each other. Gunter Malle proposed that there should be a similar correspondence between the distribution of class groups of number fields and the distribution of eigenspaces in ceratin matrix groups. Motivated by these results and suggestions we study the distribution of eigenspaces corresponding to the eigenvalue one in some special subgroups of the general linear group over factor rings of rings of integers of number fields and derive some conjectural statements about the distribution of \(p\)-parts of class groups of number fields over a base field \(K_{0}\). Where our main interest lies in the case that \(K_{0}\) contains the \(p\)th roots of unity, because in this situation the \(p\)-parts of class groups seem to behave in an other way like predicted by the popular conjectures of Henri Cohen and Jacques Martinet. In 2010 based on computational data Malle has succeeded in formulating a conjecture in the spirit of Cohen and Martinet for this case. Here using our investigations about the distribution in matrixgroups we generalize the conjecture of Malle to a more abstract level and establish a theoretical backup for these statements.

Weit ab von Wachstumskernen, raumordnerischen Entwicklungsachsen und ökonomi-scher Wettbewerbsfähigkeit befinden sich peripherisierte Räume in Nord-Thüringen bzw. im südlichen Sachsen-Anhalt. Der dort persistente Transformationsprozess ist durch Abwanderung, mangelnde Investitionen oder überdurchschnittlich hohe Arbeits-losenzahlen gekennzeichnet. Das Dilemma besteht darin, dass die durch nicht selbst verschuldete Abkopplung, Stigmatisierung und Abhängigkeiten gekennzeichneten Kommunen nicht in der Lage sind, durch endogene Kräfte sich neu zu erfinden, was eine Regenerierung möglich machte, um letztendlich in der Wertschöpfungskette den für Investoren derzeit unattraktiven Immobilienmarkt wieder zu beleben. Diese seit mehr als 20 Jahren durchlaufenen Entwicklungspfade wirken sich auf die Siedlungskör-per aus, die in vielen Orten zu perforieren drohen. Es ist festzustellen, dass der Prozess des Niedergangs längst noch nicht abgeschlossen ist. Soziale Infrastrukturbauten, wie ehemaligen Schulen, Kitas und Krankenhäusern, sind im besonderen Maß von diesen Entwicklungen betroffen. Insbesondere durch den selbst verstärkenden Effekt des demografischen Wandels dienen sie als stadtplanerischer For-schungsgegenstand. Dies vor dem Hintergrund einer möglichen Inwertsetzung als städ-tebauliche Innenentwicklungsstrategie (Anpassung) nach dem diese Immobilien ihre ursprüngliche Nutzung verloren haben. Die Notwendigkeit zum stadtplanerischen Handeln ergibt sich u.a. aus der nicht selten städtebaulich exponierten Lage, als seltene bauliche Zeitzeugnisse auch als Teil eines Ensemble mit kulturhistorischem Wert sowie als Merkpunkte einer gesamtstädtischen bzw. dörflichen Ordnung. Die Arbeit identifiziert die neuen Herausforderungen, die im Umgang mit leer stehen-den sozialen Infrastrukturbauten in peripherisierten Klein- und Mittelstädten durch die Eigentümer zu bewältigen sind und reflektiert kritisch die Wirksamkeit der informellen sowie formellen planerischen Instrumente. Es werden konkrete Vorschläge gemacht, wie das Immobilienmanagement sowie die Eigentümereinbindung bei sehr stark beru-higten Wohnimmobilienmärkten zu erfolgen hat. Weiterhin werden Strategieansätze des Verwaltungshandelns empfohlen, die auf die speziellen Marktbedingungen abge-stimmt sind. Neben diesen aus der Theorie gewonnenen Analogieschlüssen zeigen die aus dem Feldexperiment in der o.g. Untersuchungsregion durch umfangreiche Erhebungen ope-rationalisierbare Daten. Aus dieser Dichte der Informationen entstanden valide Aussa-gen, deren Reliabilität in die Entwicklung einer Standortanalysedatenbank einflossen sind. Somit konnte nicht nur die Problemlage objektiv nachgewiesen werden, sondern es gelang auch in der Exploration ein für die Kommunen handhabbares Planungs-instrument zu entwickeln, das auch anderswohin übertragbar ist.

Die Bestanderhaltung historischer Bauwerke bedarf gründlicher Voruntersuchung, Qualitätskontrolle und Bauwerksüberwachung, um die Eingriffe in die Denkmalsubstanz zu minimieren und Folgeschäden zu vermeiden. Zerstörungsfreie Prüfmethoden und numerische Modellierungsverfahren bieten heute bewährte und neue Möglichkeiten, gesicherte Kenntnisse über die Bauwerke und die altersbedingten Veränderungen ihrer Baumaterialien zu erzielen und gleichzeitig die Eingriffe für Materialentnahmen und Bauwerksöffnungen zu minimieren. Anhand von Fallbeispielen werden aktuelle Forschungsergebnisse präsentiert. Georadarmessungen werden mit theoretischen Modellierungen kombiniert, um gemessene Anomalien in Materialparametern zu begründen. Moderne Anforderungen wie die energetische Sanierung historischer Gebäude werfen neue Problemfelder auf, für die anhand von Modellierungen des Wärme- und Feuchtetransports Antworten gefunden werden. Die Weiterentwicklung von Ultraschallmesstechnik und Signalauswertung ermöglicht neue Anwendungen bei der Untersuchung verwitterter Sandsteinoberflächen mittels Rayleighwellen.

The recognition of day-to-day activities is still a very challenging and important research topic. During recent years, a lot of research has gone into designing and realizing smart environ- ments in different application areas such as health care, maintenance, sports or smart homes. As a result, a large amount of sensor modalities were developed, different types of activity and context recognition services were implemented and the resulting systems were benchmarked using state-of-the-art evaluation techniques. However, so far hardly any of these approaches have found their way into the market and consequently into the homes of real end-users on a large scale. The reason for this is, that almost all systems have one or more of the following characteristics in common: expensive high-end or prototype sensors are used which are not af- fordable or reliable enough for mainstream applications; many systems are deployed in highly instrumented environments or so-called "living labs", which are far from real-life scenarios and are often evaluated only in research labs; almost all systems are based on complex system con- figurations and/or extensive training data sets, which means that a large amount of data must be collected in order to install the system. Furthermore, many systems rely on a user and/or environment dependent training, which makes it even more difficult to install them on a large scale. Besides, a standardized integration procedure for the deployment of services in existing environments and smart homes has still not been defined. As a matter of fact, service providers use their own closed systems, which are not compatible with other systems, services or sensors. It is clear, that these points make it nearly impossible to deploy activity recognition systems in a real daily-life environment, to make them affordable for real users and to deploy them in hundreds or thousands of different homes. This thesis works towards the solution of the above mentioned problems. Activity and context recognition systems designed for large-scale deployment and real-life scenarios are intro- duced. Systems are based on low-cost, reliable sensors and can be set up, configured and trained with little effort, even by technical laymen. It is because of these characteristics that we call our approach "minimally invasive". As a consequence, large amounts of training data, that are usu- ally required by many state-of-the-art approaches, are not necessary. Furthermore, all systems were integrated unobtrusively in real-world/similar to real-world environments and were evalu- ated under real-life, as well as similar to real-life conditions. The thesis addresses the following topics: First, a sub-room level indoor positioning system is introduced. The system is based on low-cost ceiling cameras and a simple computer vision tracking approach. The problem of user identification is solved by correlating modes of locomotion patterns derived from the trajectory of unidentified objects and on-body motion sensors. Afterwards, the issue of recognizing how and what mainstream household devices have been used for is considered. Based on a low-cost microphone, the water consumption of water-taps can be approximated by analyzing plumbing noise. Besides that, operating modes of mainstream electronic devices were recognized by using rule-based classifiers, electric current features and power measurement sensors. As a next step, the difficulty of spotting subtle, barely distinguishable hand activities and the resulting object interactions, within a data set containing a large amount of background data, is addressed. The problem is solved by introducing an on-body core system which is configured by simple, one-time physical measurements and minimal data collections. The lack of large training sets is compensated by fusing the system with activity and context recognition systems, that are able to reduce the search space observed. Amongst other systems, previously introduced approaches and ideas are revisited in this section. An in-depth evaluation shows the impact of each fusion procedure on the performance and run-time of the system. The approaches introduced are able to provide significantly better results than a state-of-the-art inertial system using large amounts of training data. The idea of using unobtrusive sensors has also been applied to the field of behavior analysis. Integrated smartphone sensors are used to detect behavioral changes of in- dividuals due to medium-term stress periods. Behavioral parameters related to location traces, social interactions and phone usage were analyzed to detect significant behavioral changes of individuals during stressless and stressful time periods. Finally, as a closing part of the the- sis, a standardization approach related to the integration of ambient intelligence systems (as introduced in this thesis) in real-life and large-scale scenarios is shown.

In the theory of option pricing one is usually concerned with evaluating expectations under the risk-neutral measure in a continuous-time model. However, very often these values cannot be calculated explicitly and numerical methods need to be applied to approximate the desired quantity. Monte Carlo simulations, numerical methods for PDEs and the lattice approach are the methods typically employed. In this thesis we consider the latter approach, with the main focus on binomial trees. The binomial method is based on the concept of weak convergence. The discrete-time model is constructed so as to ensure convergence in distribution to the continuous process. This means that the expectations calculated in the binomial tree can be used as approximations of the option prices in the continuous model. The binomial method is easy to implement and can be adapted to options with different types of payout structures, including American options. This makes the approach very appealing. However, the problem is that in many cases, the convergence of the method is slow and highly irregular, and even a fine discretization does not guarantee accurate price approximations. Therefore, ways of improving the convergence properties are required. We apply Edgeworth expansions to study the convergence behavior of the lattice approach. We propose a general framework, that allows to obtain asymptotic expansion for both multinomial and multidimensional trees. This information is then used to construct advanced models with superior convergence properties. In binomial models we usually deal with triangular arrays of lattice random vectors. In this case the available results on Edgeworth expansions for lattices are not directly applicable. Therefore, we first present Edgeworth expansions, which are also valid for the binomial tree setting. We then apply these result to the one-dimensional and multidimensional Black-Scholes models. We obtain third order expansions for general binomial and trinomial trees in the 1D setting, and construct advanced models for digital, vanilla and barrier options. Second order expansion are provided for the standard 2D binomial trees and advanced models are constructed for the two-asset digital and the two-asset correlation options. We also present advanced binomial models for a multidimensional setting.

In this paper we construct a numerical solver for the Saint Venant equations. Special attention is given to the balancing of the source terms, including the bottom slope and variable cross- sectional profiles. Therefore a special discretization of the pressure law is used, in order to transfer analytical properties to the numerical method. Based on this approximation a well- balanced solver is developed, assuring the C-property and depth positivity. The performance of this method is studied in several test cases focusing on accurate capturing of steady states.

The demand of sustainability is continuously increasing. Therefore, thermoplastic composites became a focus of research due to their good weight to performance ratio. Nevertheless, the limiting factor of their usage for some processes is the loss of consolidation during re-melting (deconsolidation), which reduces the part quality. Several studies dealing with deconsolidation are available. These studies investigate a single material and process, which limit their usefulness in terms of general interpretations as well as their comparability to other studies. There are two main approaches. The first approach identifies the internal void pressure as the main cause of deconsolidation and the second approach identifies the fiber reinforcement network as the main cause. Due to of their controversial results and limited variety of materials and processes, there is a big need of a more comprehensive investigation on several materials and processes. This study investigates the deconsolidation behavior of 17 different materials and material configurations considering commodity, engineering, and performance polymers as well as a carbon and two glass fiber fabrics. Based on the first law of thermodynamics, a deconsolidation model is proposed and verified by experiments. Universal applicable input parameters are proposed for the prediction of deconsolidation to minimize the required input measurements. The study revealed that the fiber reinforcement network is the main cause of deconsolidation, especially for fiber volume fractions higher than 48 %. The internal void pressure can promote deconsolidation, when the specimen was recently manufactured. In other cases the internal void pressure as well as the surface tension prevents deconsolidation. During deconsolidation the polymer is displaced by the volume increase of the void. The polymer flow damps the progress of deconsolidation because of the internal friction of the polymer. The crystallinity and the thermal expansion lead to a reversible thickness increase during deconsolidation. Moisture can highly accelerate deconsolidation and can increase the thickness by several times because of the vaporization of water. The model is also capable to predict reconsolidation under the defined boundary condition of pressure, time, and specimen size. For high pressure matrix squeeze out occur, which falsifies the accuracy of the model.The proposed model was applied to thermoforming, induction welding, and thermoplastic tape placement. It is demonstrated that the load rate during thermoforming is the critical factor of achieving complete reconsolidation. The required load rate can be determined by the model and is dependent on the cooling rate, the forming length, the extent of deconsolidation, the processing temperature, and the final pressure. During induction welding deconsolidation can tremendously occur because of the left moisture in the polymer at the molten state. The moisture cannot fully diffuse out of the specimen during the faster heating. Therefore, additional pressure is needed for complete reconsolidation than it would be for a dry specimen. Deconsolidation is an issue for thermoplastic tape placement, too. It limits the placement velocity because of insufficient cooling after compaction. If the specimen after compaction is locally in a molten state, it deconsolidates and causes residual stresses in the bond line, which decreases the interlaminar shear strength. It can be concluded that the study gains new knowledge and helps to optimize these processes by means of the developed model without a high number of required measurements. Aufgrund seiner guten spezifischen Festigkeit und Steifigkeit ist der endlosfaserverstärkte Thermoplast ein hervorragender Leichtbauwerkstoff. Allerdings kann es während des Wiederaufschmelzens durch Dekonsolidierung zu einem Verlust der guten mechanischen Eigenschaften kommen, daher ist Dekonsolidierung unerwünscht. In vielen Studien wurde die Dekonsolidierung mit unterschiedlichen Ergebnissen untersucht. Dabei wurde meist ein Material und ein Prozess betrachtet. Eine allgemeine Interpretation und die Vergleichbarkeit unter den Studien sind dadurch nur begrenzt möglich. Aus der Literatur sind zwei Ansätze bekannt. Dem ersten Ansatz liegt der Druckunterschied zwischen Poreninnendruck und Umgebungsdruck als Hauptursache der Dekonsolidierung zu Grunde. Beim zweiten Ansatz wird die Faserverstärkung als Hauptursache identifiziert. Aufgrund der kontroversen Ergebnisse und der begrenzten Anzahl der Materialien und Verarbeitungsverfahren, besteht die Notwendigkeit einer umfassenden Untersuchung über mehrere Materialien und Prozesse. Diese Studie umfasst drei Polymere (Polypropylen, Polycarbonat und Polyphenylensulfid), drei Gewebe (Köper, Atlas und Unidirektional) und zwei Prozesse (Autoklav und Heißpressen) bei verschiedenen Faservolumengehalten. Es wurde der Einfluss des Porengehaltes auf die interlaminare Scherfestigkeit untersucht. Aus der Literatur ist bekannt, dass die interlaminare Scherfestigkeit mit der Zunahme des Porengehaltes linear sinkt. Dies konnte für die Dekonsolidierung bestätigt werden. Die Reduktion der interlaminaren Scherfestigkeit für thermoplastische Matrizes ist kleiner als für duroplastische Matrizes und liegt im Bereich zwischen 0,5 % bis 1,5 % pro Prozent Porengehalt. Außerdem ist die Abnahme signifikant vom Matrixpolymer abhängig. Im Falle der thermisch induzierten Dekonsolidierung nimmt der Porengehalt proportional zu der Dicke der Probe zu und ist ein Maß für die Dekonsolidierung. Die Pore expandiert aufgrund der thermischen Gasexpansion und kann durch äußere Kräfte zur Expansion gezwungen werden, was zu einem Unterdruck in der Pore führt. Die Faserverstärkung ist die Hauptursache der Dickenzunahme beziehungsweise der Dekonsolidierung. Die gespeicherte Energie, aufgebaut während der Kompaktierung, wird während der Dekonsolidierung abgegeben. Der Dekompaktierungsdruck reicht von 0,02 MPa bis 0,15 MPa für die untersuchten Gewebe und Faservolumengehalte. Die Oberflächenspannung behindert die Porenexpansion, weil die Oberfläche vergrößert werden muss, die zusätzliche Energie benötigt. Beim Kontakt von benachbarten Poren verursacht die Oberflächenspannung ein Verschmelzen der Poren. Durch das bessere Volumen- Oberfläche-Verhältnis wird Energie abgebaut. Der Polymerfluss bremst die Entwicklung der Dickenzunahme aufgrund der erforderlichen Energie (innere Reibung) der viskosen Strömung. Je höher die Temperatur ist, desto niedriger ist die Viskosität des Polymers, wodurch weniger Energie für ein weiteres Porenwachstum benötigt wird. Durch den reversiblen Einfluss der Kristallinität und der Wärmeausdehnung des Verbundes wird während der Erwärmung die Dicke erhöht und während der Abkühlung wieder verringert. Feuchtigkeit kann einen enormen Einfluss auf die Dekonsolidierung haben. Ist noch Feuchtigkeit über der Schmelztemperatur im Verbund vorhanden, verdampft diese und kann die Dicke um ein Vielfaches der ursprünglichen Dicke vergrößern. Das Dekonsolidierungsmodell ist in der Lage die Rekonsolidierung vorherzusagen. Allerdings muss der Rekonsolidierungsdruck unter einem Grenzwert liegen (0,15 MPa für 50x50 mm² und 1,5 MPa für 500x500 mm² große Proben), da es sonst bei der Probe zu einem Polymerfluss aus der Probe von mehr als 2 % kommt. Die Rekonsolidierung ist eine inverse Dekonsolidierung und weist die gleichen Mechanismen in der entgegengesetzten Richtung auf. Das entwickelte Modell basiert auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik und kann die Dicke während der Dekonsolidierung und der Rekonsolidierung vorhersagen. Dabei wurden eine homogene Porenverteilung und eine einheitliche, kugelförmige Porengröße angenommen. Außerdem wurde die Massenerhaltung angenommen. Um den Aufwand für die Bestimmung der Eingangsgrößen zu reduzieren, wurden allgemein gültige Eingabeparameter bestimmt, die für eine Vielzahl von Konfigurationen gelten. Das simulierte Materialverhalten mit den allgemein gültigen Eingangsparametern erzielte unter den definierten Einschränkungen eine gute Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Materialverhalten. Nur bei Konfigurationen mit einer Viskositätsdifferenz von mehr als 30 % zwischen der Schmelztemperatur und der Prozesstemperatur sind die allgemein gültigen Eingangsparameter nicht anwendbar. Um die Relevanz für die Industrie aufzuzeigen, wurden die Effekte der Dekonsolidierung für drei weitere Verfahren simuliert. Es wurde gezeigt, dass die Kraftzunahmegeschwindigkeit während des Thermoformens ein Schlüsselfaktor für eine vollständige Rekonsolidierung ist. Wenn die Kraft zu langsam appliziert wird oder die finale Kraft zu gering ist, ist die Probe bereits erstarrt, bevor eine vollständige Konsolidierung erreicht werden kann. Auch beim Induktionsschweißen kann Dekonsolidierung auftreten. Besonders die Feuchtigkeit kann zu einer starken Zunahme der Dekonsolidierung führen, verursacht durch die sehr schnellen Heizraten von mehr als 100 K/min. Die Feuchtigkeit kann während der kurzen Aufheizphase nicht vollständig aus dem Polymer ausdiffundieren, sodass die Feuchtigkeit beim Erreichen der Schmelztemperatur in der Probe verdampft. Beim Tapelegen wird die Ablegegeschwindigkeit durch die Dekonsolidierung begrenzt. Nach einer scheinbar vollständigen Konsolidierung unter der Walze kann die Probe lokal dekonsolidieren, wenn das Polymer unter der Oberfläche noch geschmolzen ist. Die daraus resultierenden Poren reduzieren die interlaminare Scherfestigkeit drastisch um 5,8 % pro Prozent Porengehalt für den untersuchten Fall. Ursache ist die Kristallisation in der Verbindungszone. Dadurch werden Eigenspannungen erzeugt, die in der gleichen Größenordnung wie die tatsächliche Scherfestigkeit sind.

Variational methods in imaging are nowadays developing towards a quite universal and exible tool, allowing for highly successful approaches on tasks like denoising, deblurring, inpainting, segmentation, super-resolution, disparity, and optical flow estimation. The overall structure of such approaches is of the form D(Ku) + alpha R(u) to min_u ; where the functional D is a data fidelity term also depending on some input data f and measuring the deviation of Ku from such and R is a regularization functional. Moreover K is a (often linear) forward operator modeling the dependence of data on an underlying image, and alpha is a positive regularization parameter. While D is often smooth and (strictly) convex, the current practice almost exclusively uses nonsmooth regularization functionals. The majority of successful techniques is using nonsmooth and convex functionals like the total variation and generalizations thereof, cf. [28, 31, 40], or l_1-norms of coeefficients arising from scalar products with some frame system, cf. [73] and references therein. The efficient solution of such variational problems in imaging demands for appropriate algorithms. Taking into account the specific structure as a sum of two very different terms to be minimized, splitting algorithms are a quite canonical choice. Consequently this field has revived the interest in techniques like operator splittings or augmented Lagrangians. In this chapter we shall provide an overview of methods currently developed and recent results as well as some computational studies providing a comparison of different methods and also illustrating their success in applications. We start with a very general viewpoint in the first sections, discussing basic notations, properties of proximal maps, firmly non-expansive and averaging operators, which form the basis of further convergence arguments. Then we proceed to a discussion of several state-of-the art algorithms and their (theoretical) convergence properties. After a section discussing issues related to the use of analogous iterative schemes for ill-posed problems, we present some practical convergence studies in numerical examples related to PET and spectral CT reconstruction.

Methyleugenol (ME), (\(\it E \))-Methylisoeugenol (MIE), alpha-Asaron (aA), beta-Asaron (bA) und gamma-Asaron (gA) sind natürlich vorkommende Pflanzeninhaltsstoffe aus der Klasse der Phenylpropene (PP) und Bestandteil der menschlichen Ernährung. ME, aA und bA erwiesen sich im Tierversuch als hepatokanzerogen. MIE und gA wurden bislang nicht untersucht. Die allylischen Hepatokanzerogene Estragol und Safrol werden im Verlauf des Fremdstoff-metabolismus durch Cytochrom P450-Enzyme (CYP) in 1‘-Position hydroxyliert und anschließend durch Sulfotransferasen sulfoniert. Der reaktive Schwefelsäureester kann DNA-Addukte bilden, wodurch in der Folge Mutationen und Tumoren ausgelöst werden können. Für ME wurde der gleiche Mechanismus der Aktivierung postuliert, obgleich definitive Beweise bislang fehlten. Im Gegensatz dazu war die Mehrheit der bislang untersuchten propenylischen PP nicht kanzerogen. aA und bA stellen insofern eine Ausnahme dar. Tierexperimentelle Untersuchungen legen einen alternativen Mechanismus für die Aktivierung von aA und bA nahe. Untersuchungen zum Metabolismus der Asarone liegen bisher nicht vor. Ziel der Arbeit war es daher, den hepatischen Metabolismus dieser fünf PP zu untersuchen, um Einblicke in die potentiellen gentoxischen Mechanismen zu erhalten. Die Metabolitenbildung der fünf Substanzen wurde zeit- und konzentrationsabhängig in humanen und tierischen Lebermikrosomen (LM) sowie verschiedenen humanen CYP-Enzymen (Supersomes\(^{TM}\)) untersucht. Die Metaboliten wurden charakterisiert, identifiziert und synthetisiert, um als Referenzverbindungen für die Quantifizierung sowie für weitere mechanistische in vitro Untersuchungen zu dienen. Ferner wurden enzymkinetische Parameter bestimmt, um eine Extrapolation der Metabolitenbildung hin zu kleinen Substratkonzentrationen sowie die Beteiligung humaner CYPs an der Metabolitenbildung in humanen LM zu ermöglichen. Außerdem wurde die Bildung von DNA-Addukten in primären Rattenhepatozyten nach Inkubation mit ME, MIE sowie deren Metaboliten untersucht. Für alle Verbindungen konnten die folgenden fünf enzymatischen Reaktionen identifiziert werden: Hydroxylierung der Seitenkette, Oxidation dieser Alkohole, Epoxidierung der Seitenkette und Hydrolyse zu Diolen sowie \(\it O \)-Demethylierung. Als Hauptmetaboliten von ME, MIE, aA und gA wurden die jeweiligen Seitenkettenalkohole identifiziert, während bA hauptsächlich über Epoxide zu Diolen metabolisiert wurde. Die Ergebnisse belegen, dass ME, im Gegensatz zu MIE, über den gleichen Mechanismus wie Safrol und Estragol, auch in geringen, humanrelevanten Konzentrationen aktiviert werden kann. Für aA und vor allem bA scheint eine Aktivierung über Epoxide wahrscheinlicher, während es für gA keine Hinweise auf potentiell gentoxische Metaboliten gibt.

The ordered weighted averaging objective (OWA) is an aggregate function over multiple optimization criteria which received increasing attention by the research community over the last decade. Different to the ordered weighted sum, weights are attached to ordered objective functions (i.e., a weight for the largest value, a weight for the second-largest value and so on). As this contains max-min or worst-case optimization as a special case, OWA can also be considered as an alternative approach to robust optimization. For linear programs with OWA objective, compact reformulations exist, which result in extended linear programs. We present new such reformulation models with reduced size. A computational comparison indicates that these formulations improve solution times.

The classic approach in robust optimization is to optimize the solution with respect to the worst case scenario. This pessimistic approach yields solutions that perform best if the worst scenario happens, but also usually perform bad on average. A solution that optimizes the average performance on the other hand lacks in worst-case performance guarantee. In practice it is important to find a good compromise between these two solutions. We propose to deal with this problem by considering it from a bicriteria perspective. The Pareto curve of the bicriteria problem visualizes exactly how costly it is to ensure robustness and helps to choose the solution with the best balance between expected and guaranteed performance. Building upon a theoretical observation on the structure of Pareto solutions for problems with polyhedral feasible sets, we present a column generation approach that requires no direct solution of the computationally expensive worst-case problem. In computational experiments we demonstrate the effectivity of both the proposed algorithm, and the bicriteria perspective in general.

In der vorliegenden Arbeit werden einige Probleme der dynamischen Boden- Bauwerk-Wechselwirkung behandelt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Untersuchung des Einflusses einer mit der Tiefe zunehmenden Steifigkeit für den Boden. In dem ersten Teil der Arbeit werden elastische Bodenplatten unter vertikaler harmonischer Belastung untersucht. Die Platte wird mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode modelliert. Die Baugrundantwort wird mit Hilfe von Einflussfunktionen für vertikale Einzel- bzw. Flächenlasten erfasst. Im Kontaktbereich wird die Kompatibilität an den Mittelpunkten der Bodenelemente und den darüber liegenden Punkten der Platte hergestellt. Die Lösung für den homogenen Boden wird mit Ergebnissen aus der Literatur verglichen. Für den inhomogenen Boden wird die Antwort der Platte an verschiedenen Punkten über die Frequenz ermittelt und graphisch dargestellt. In einem weiteren Bearbeitungspunkt wird die dynamische Wechselwirkung zwischen mehreren starren Fundamenten auf der Baugrundoberfläche untersucht. Der Einfluss der Inhomogenität des Baugrundes wird in den Ergebnissen mit Hilfe von dimensionslosen Parametern erfasst. In dem zweiten Teil der Arbeit werden dynamische Steifigkeitsfunktionen, sogenannte Impedanzfunktionen, für Einzelfundamente unter Zuhilfenahme der Finite-Elemente-Methode im Zeitbereich ermittelt. Ziel ist es dabei, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem später auch nicht-lineare dynamische Probleme numerisch gelöst werden können. Mit dem vorgestellten Fensterverfahren wird aus der komplexen Antwort des Fundaments, berechnet mit der Finite-Elemente-Methode im Zeitbereich, die Lösung im Frequenzbereich für das in der Anregung enthaltene Frequenzspektrum bestimmt. Hierzu wird eine eindeutige Vorgehensweise vorgeschlagen, und die erforderlichen Angaben zur Wahl der Diskretisierungsfeinheit und des Zeitschrittes gemacht. Schließlich wird das Fensterverfahren für inhomogene Böden eingesetzt. Vorhandene halb-analytische Lösungen für starre Fundamente werden mit ausreichender Genauigkeit reproduziert.

Gegenwärtig stellen die hohen Stückkosten das wesentliche Hemmnis für die Marktdurchdringung endlosfaserverstärkter Bauteile dar. Das umfassende Ziel dieser Arbeit war daher die Senkung der Prozesskosten durch die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit. Ansatzpunkt bildete der zeitintensive Imprägnierungsvorgang, welcher durch die Verwendung einer in orthogonaler und planarer Richtung ablaufenden 2D-Imprägnierung optimiert wurde. In der Analysephase wurden grundlegende Untersuchungen mit einer semi-kontinuierlich arbeitenden Intervallheißpresse durchgeführt. Dabei zeigten sich komplexe Wechselwirkungen zwischen inhomogenen Temperatureinstellungen, vorliegender Druckverteilung, planarem Fließverhalten des Polymers und der resultierenden Imprägnierungsqualität. Als vorteilhafte Prozessbedingung wurden Polymerfließvorgänge in Richtung der offenen seitlichen und vorderen Werkzeugkante identifiziert, welche durch die bei höheren Randtemperaturen vorliegende Druckverteilung begünstigt werden. Mit einem eigens dafür entwickelten Presswerkzeug ist die prinzipielle Vorteilhaftigkeit einer Kombination aus orthogonalem und planarem Polymerfließen auf die Imprägnierungsgeschwindigkeit nachgewiesen worden. Die durchgeführte Parameterstudie verdeutlicht das Potential durch die Verkürzung der Imprägnierungsdauer um 33 %. Bei der Analyse der Druckprofile ist für den Übergangsbereich von der Heiz- zur Kühlzone ein signifikanter Druckabfall festgestellt worden. Um die dadurch bedingte Dekonsolidierung während der Solidifikation zu verhindern, wurde ein an das Schwindungsverhalten des Laminats angepasstes Werkzeugdesign für den Übergangsbereich entwickelt. Dadurch konnte die Reduktion des applizierten Prozessdrucks verhindert und die Verschlechterung der Organoblechqualität während der Abkühlung ausgeschlossen werden. Für die Modellierung des Imprägnierungsvorgangs wurde das B-Faktor-Modell von Mayer durch die Integration der vom Verarbeitungsdruck abhängigen Sättigungspermeabilität erweitert. Dadurch wird die Abbildung von Prozessen mit nicht konstantem Prozessdruck ermöglicht. Die Ergebnisse der Arbeit bilden die Grundlage für die effektive Prozessgestaltung durch ein materialspezifisches Anlagendesign und die Wahl vorteilhafter Prozessparameter von der Einzel- bis zur Serienproduktion.

Three dimensional (3d) point data is used in industry for measurement and reverse engineering. Precise point data is usually acquired with triangulating laser scanners or high precision structured light scanners. Lower precision point data is acquired by real-time structured light devices or by stereo matching with multiple cameras. The basic principle of all these methods is the so-called triangulation of 3d coordinates from two dimensional (2d) camera images. This dissertation contributes a method for multi-camera stereo matching that uses a system of four synchronized cameras. A GPU based stereo matching method is presented to achieve a high quality reconstruction at interactive frame rates. Good depth resolution is achieved by allowing large disparities between the images. A multi level approach on the GPU allows a fast processing of these large disparities. In reverse engineering, hand-held laser scanners are used for the scanning of complex shaped objects. The operator of the scanner can scan complex regions slower, multiple times, or from multiple angles to achieve a higher point density. Traditionally, computer aided design (CAD) geometry is reconstructed in a separate step after the scanning. Errors or missing parts in the scan prevent a successful reconstruction. The contribution of this dissertation is an on-line algorithm that allows the reconstruction during the scanning of an object. Scanned points are added to the reconstruction and improve it on-line. The operator can detect the areas in the scan where the reconstruction needs additional data. First, the point data is thinned out using an octree based data structure. Local normals and principal curvatures are estimated for the reduced set of points. These local geometric values are used for segmentation using a region growing approach. Implicit quadrics are fitted to these segments. The canonical form of the quadrics provides the parameters of basic geometric primitives. An improved approach uses so called accumulated means of local geometric properties to perform segmentation and primitive reconstruction in a single step. Local geometric values can be added and removed on-line to these means to get a stable estimate over a complete segment. By estimating the shape of the segment it is decided which local areas are added to a segment. An accumulated score estimates the probability for a segment to belong to a certain type of geometric primitive. A boundary around the segment is reconstructed using a growing algorithm that ensures that the boundary is closed and avoids self intersections.

Es wurde zuerst das intrinsische Puffersystem der Oozyte charakterisiert, als Grundlage für eine weitere Untersuchung des \(CO_2/HCO_3^{-}\)-Puffersystem. Der \(pK_s\) des intrinsischen Puffersystem betrug 6,9 bei einer totalen Konzentration von 40 mM. Auf Basis des bestimmten \(pK_s\) von 6,9 wurden Carnosin und dessen Derivate als mobile Puffer identifiziert, die die Mobilität der \(H^+\) bestimmen. Aus der apparenten Diffusionskonstanten der \(H^+\) konnte der Anteil an mobilen Puffern am gesamten intrinsischen Puffersystem bestimmt werden, er betrug 37,5% bzw. 15 mM. Intrazelluläre CA erhöhte die Effektivität (Geschwindigkeit) des \(CO_2/HCO_3^{-}\)-Puffersystems, aber nicht die Pufferkapazität im Gleichgewicht. Damit dieser Effekt quantifiziert werden kann, musste die bestehende Definition der Pufferkapazität von Koppel & Spiro aus dem Jahre 1914 um eine zeitliche Komponente erweitert werden. Dafür wurde die Nettoreaktionsgeschwindigkeit r als Maß für die Dynamik eines Puffer oder einer Mischung aus verschiedenen Puffern hergeleitet und durch die numerische Lösung eines Systems an ODEs ausgerechnet . Ohne CA befand sich das \(CO_2/HCO_3^{-}\) bei der Applikation von Butyrat nicht mehr zu jeder Zeit im Gleichgewicht \( ( r\neq 0 ) \), was zu einer erhöhten \(\Delta pH_i/\Delta t\) führte. Nicht nur die Effektivität der Pufferung wurde durch die CA erhöht, auch die apparente Mobilität der Protonen wurde in Anwesenheit von \(CO_2/{HCO_3^{-}}\) erhöht. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass \(H^+\) alle theoretisch nötigen Voraussetzungen erfüllt, die es braucht, um als Signalmolekül, ähnlich dem Calcium, fungieren zu können. So wird über die hohe Pufferung und den geringen Anteil an mobilen Puffern (37,5 % in der Oozyte) die Mobilität der \(H^+\) gesenkt, so dass sich Mikrodomänen mit aktiven Konzentrationen ausbilden können. Damit sich unter diesen Umständen eine Mikrodomäne ausbilden kann, ist ein Flux von \(0,8\cdot 10^6 H^+ /s\) nötig. Die Ausbildung von solchen Mikrodomänen kann physiologisch zur lokalen Modulation zellulärer Prozesse führen, da wichtige Bestandteile von Signalkaskaden, wie G-Proteine, pH-sensitiv sind. Die CA spielt für die Signalwirkung der \(H^+\) eine wichtige Rolle, so konnte gezeigt werden, dass CA-Aktivtät zu einer Unterscheidbarkeit von metabolischer und respiratorischer Ansäuerung führt, die ohne CA-Aktivität nicht möglich wäre.

This work presents a framework for the computation of complex geometries containing intersections of multiple patches with Reissner-Mindlin shell elements. The main objective is to provide an isogeometric finite element implementation which neither requires drilling rotation stabilization, nor user interaction to quantify the number of rotational degrees of freedom for every node. For this purpose, the following set of methods is presented. Control points with corresponding physical location are assigned to one common node for the finite element solution. A nodal basis system in every control point is defined, which ensures an exact interpolation of the director vector throughout the whole domain. A distinction criterion for the automatic quantification of rotational degrees of freedom for every node is presented. An isogeometric Reissner-Mindlin shell formulation is enhanced to handle geometries with kinks and allowing for arbitrary intersections of patches. The parametrization of adjacent patches along the interface has to be conforming. The shell formulation is derived from the continuum theory and uses a rotational update scheme for the current director vector. The nonlinear kinematic allows the computation of large deformations and large rotations. Two concepts for the description of rotations are presented. The first one uses an interpolation which is commonly used in standard Lagrange-based shell element formulations. The second scheme uses a more elaborate concept proposed by the authors in prior work, which increases the accuracy for arbitrary curved geometries. Numerical examples show the high accuracy and robustness of both concepts. The applicability of the proposed framework is demonstrated.

Researchers and analysts in modern industrial and academic environments are faced with a daunting amount of multivariate data. While there has been significant development in the areas of data mining and knowledge discovery, there is still the need for improved visualizations and generic solutions. The state-of-the-art in visual analytics and exploratory data visualization is to incorporate more profound analysis methods while focusing on improving interactive abilities, in order to support data analysts in gaining new insights through visual exploration and hypothesis building. In the research field of exploratory data visualization, this thesis contributes new approaches in dimension reduction that tackle a number of shortcomings in state-of-the-art methods, such as interpretability and ambiguity. By combining methods from several disciplines, we describe how ambiguity can be countered effectively by visualizing coordinate values within a lower-dimensional embedding, thereby focusing on the display of the structural composition of high-dimensional data and on an intuitive depiction of inherent global relationships. We also describe how properties and alignment of high-dimensional manifolds can be analyzed in different levels of detail by means of a self-embedding hierarchy of local projections, each using full degree of freedom, while keeping the global context. To the application field of air quality research, the thesis provides novel means for the research of aerosol source contributions. Triggered by this particularly challenging application problem, we instigate a new research direction in the area of visual analytics by describing a methodology to model-based visual analysis that (i) allows the scientist to be “in the loop” of computations and (ii) enables him to verify and control the analysis process, in order to steer computations towards physical meaning. Careful reflection of our work in this application has led us to derive key design choices that underlie and transcend beyond application-specific solutions. As a result, we describe a general design methodology to computing parameters of a pre-defined analytical model that map to multivariate data. Core applications areas that can benefit from our approach are within engineering disciplines, such as civil, chemical, electrical, and mechanical engineering, as well as in geology, physics, and biology.

A positive affection of human health by nutrition is of high interest, especially for bioactive compounds which are consumed daily in high amounts. This is the case for chlorogenic acids (CGA) ingested by coffee. This molecule class is associated with several possible beneficial health effects observed in vitro that strongly depend on their bioavailability. So far factors influencing bioavailability of CGA such as dose, molecule structure and site of absorption haven´t been investigated sufficiently. Therefore we performed an in vivo dose-response study with ileostomists, who consumed three different nutritional doses of CGA ingested as instant coffee (4,525 (HIGH); 2,219 (MEDIUM); 1,053 (LOW) μmol CGA). CGA concentrations were determined in ileal fluid, urine and plasma. Furthermore, we conducted an ex vivo study with pig jejunal mucosa using the Ussing chamber model to confirm the in vivo observations. Individual transfer rates of CGA from coffee were investigated, namely: caffeoylquinic acid (CQA), feruloylquinic acid (FQA), caffeic acid (CA), dicaffeoylquinic acid (diCQA) and QA at physiological concentrations (0.2–3.5 mM). Samples were analyzed by HPLC-DAD, -ESI-MS and -ESI-MS/MS. About ⅔ of the ingested CGA by coffee consumption were available in the colon dose independent. Nevertheless, the results showed that the consumption of higher CGA doses leads to a faster ileal excretion. This corresponds to a plasma AUC0-8h for CGA and metabolites of 4,412 ± 751 nM*h0-8-1 (HIGH), 2,394 ± 637 nM*h0-8-1 (MEDIUM) and 1,782 ± 731 nM*h0-8-1 (LOW) respectively, and a renal excretion of 8.0 ± 4.9% (HIGH), 12.1 ± 6.7% (MEDIUM) and 14.6 ± 6.8% (LOW). Moreover interindividual differences in gastrointestinal transit times were related to differences in total CGA absorption. Thus the variety of patient´s physiology is a decisive bioavailability factor for CGA uptake. This is corroborated ex vivo by a direct proportional relationship of incubation time with absorbed CGA amount. The consumption of high CGA doses influences the metabolism pattern as an increasing glucuronidation was observed with consumption of increasing CGA doses. However, the different CGA doses have only minor effects on the overall bioavailability which was confirmed ex vivo by a non-saturable passive diffusion of 5-CQA. Furthermore, we identified in the Ussing chamber an active efflux secretion for 5-CQA that decreases its bioavailability and the physicochemical properties of the CGA subgroups as an important bioavailability factor. Transferred amount in increasing order: diCQA, trace amounts; CQA ≈ 1%; CA ≈ 1.5%; FQA ≈ 2%; and QA ≈ 4%. Altogether, the consumption of increasing CGA doses by coffee had a minor effect on oral bioavailability in ileostomists, such as a slightly increased glucuronidation. Thus, the consumption of high amounts of CGA from coffee in the daily diet is not limiting the CGA concentrations at the site of possible health effects in the human body. However, according to the patient´s physiology the interindividual gastrointestinal transit time which is possibly influenced by dose is influencing CGA bioavailability. Moreover, ex vivo CGA absorption is governed by diffusion as an absorption mechanism corroborating an unsaturable uptake in vivo and by the individual physicochemical properties of CGA.