Abstract Nowadays, people and systems created by people are generating an unprecedented amount of data. This data has brought us data-driven services with a variety of applications that affect people’s behavior. One of these applications is the emergent online social networks as a method for communicating with each other, getting and sharing information, looking for jobs, and many other things. However, the tremendous growth of these online social networks has also led to many new challenges that need to be addressed. In this context, the goal of this thesis is to better understand the dynamics between the members of online social networks from two perspectives. The first perspective is to better understand the process and the motives underlying link formation in online social networks. We utilize external information to predict whether two members of an online social network are friends or not. Also, we contribute a framework for assessing the strength of friendship ties. The second perspective is to better understand the decay dynamics of online social networks resulting from the inactivity of their members. Hence, we contribute a model, methods, and frameworks for understanding the decay mechanics among the members, for predicting members’ inactivity, and for understanding and analyzing inactivity cascades occurring during the decay. The results of this thesis are: (1) The link formation process is at least partly driven by interactions among members that take place outside the social network itself; (2) external interactions might help reduce the noise in social networks and for ranking the strength of the ties in these networks; (3) inactivity dynamics can be modeled, predicted, and controlled using the models contributed in this thesis, which are based on network measures. The contributions and the results of this thesis can be beneficial in many respects. For example, improving the quality of a social network by introducing new meaningful links and removing noisy ones help to improve the quality of the services provided by the social network, which, e.g., enables better friend recommendations and helps to eliminate fake accounts. Moreover, understanding the decay processes involved in the interaction among the members of a social network can help to prolong the engagement of these members. This is useful in designing more resilient social networks and can assist in finding influential members whose inactivity may trigger an inactivity cascade resulting in a potential decay of a network.

Der Erfolg von Transformationen hängt von sehr vielen Faktoren ab. In der vorliegenden Arbeit wurden einige ausgewählte Faktoren aufgegriffen und validiert. Die vorliegende Arbeit enthält keine abschließende Beurteilung, der in der Literatur dargestellten Erfolgsfaktoren. Change-Prozesse beeinflussen im organisationalen Kontext in den meisten Fällen die sozialen Beziehungen, sei es auf individueller, Team- oder gesamtorganisationaler Ebene. Je grösser, einschneidender, tiefgehender oder radikaler die Veränderung, desto schwieriger sind der Ausgang und insbesondere die Erfolgsaussichten vorhersehbar. Gemäß den Forschungsergebnissen spielen neben den geprüften Erfolgsfaktoren auch die bisherigen Erlebnisse eine wichtige Rolle. Die Organisation kann die bisherigen Erfahrungen zu einem großen Teil selber steuern, reflektieren und daraus lernen. Die individuellen Change-Erfahrungen der Mitarbeitenden hingegen sind schwer zu fassen und können höchstens durch individuelle Begleitung verarbeitet werden. Grundsätzlich kann bestätigt werden, dass die gewählten und validierten Maßnahmen erfolgsversprechend zur positiven Entwicklung der Organisationskultur eingesetzt werden können. Neben der Prägung der Organisationskultur sollten Organisationen eine grundsätzliche Change-Affinität entwickeln und fördern. Die Interviews belegen, was in der Literatur postuliert wird: Die Organisationskultur ist die Basis der Zusammenarbeit in Organisationen und darf aus diesem Grund nicht vernachlässigt werden. Die Organisationskultur wird von allen befragten Personen als ein sehr wichtiges (wenn nicht sogar als wichtigstes) Element der Organisation betrachtet. Die Kulturentwicklung in der Praxis wird als Nebeneffekt anderer Interventionen wahrgenommen. Eine klare Aussage, wie die Kultur in eine bestimmte Richtung entwickelt werden kann, wurde nicht getroffen.

Using molecular dynamics simulation, we study the cutting of an Fe single crystal using tools with various rake angles α. We focus on the (110)[001] cut system, since here, the crystal plasticity is governed by a simple mechanism for not too strongly negative rake angles. In this case, the evolution of the chip is driven by the generation of edge dislocations with the Burgers vector b = 1 2 [111], such that a fixed shear angle of φ = 54.7◦ is established. It is independent of the rake angle of the tool. The chip form is rectangular, and the chip thickness agrees with the theoretical result calculated for this shear angle from the law of mass conservation. We find that the force angle χ between the direction of the force and the cutting direction is independent of the rake angle; however, it does not obey the predictions of macroscopic cutting theories, nor the correlations observed in experiments of (polycrystalline) cutting of mild steel. Only for (strongly) negative rake angles, the mechanism of plasticity changes, leading to a complex chip shape or even suppressing the formation of a chip. In these cases, the force angle strongly increases while the friction angle tends to zero.

Biological clocks exist across all life forms and serve to coordinate organismal physiology with periodic environmental changes. The underlying mechanism of these clocks is predominantly based on cellular transcription-translation feedback loops in which clock proteins mediate the periodic expression of numerous genes. However, recent studies point to the existence of a conserved timekeeping mechanism independent of cellular transcription and translation, but based on cellular metabolism. These metabolic clocks were concluded based upon the observation of circadian and ultradian oscillations in the level of hyperoxidized peroxiredoxin proteins. Peroxiredoxins are enzymes found almost ubiquitously throughout life. Originally identified as H2O2 scavengers, recent studies show that peroxiredoxins can transfer oxidation to, and thereby regulate, a wide range of cellular proteins. Thus, it is conceivable that peroxiredoxins, using H2O2 as the primary signaling molecule, have the potential to integrate and coordinate much of cellular physiology and behavior with metabolic changes. Nonetheless, it remained unclear if peroxiredoxins are passive reporters of metabolic clock activity or active determinants of cellular timekeeping. Budding yeast possess an ultradian metabolic clock termed the Yeast Metabolic Cycle (YMC). The most obvious feature of the YMC is a high amplitude oscillation in oxygen consumption. Like circadian clocks, the YMC temporally compartmentalizes cellular processes (e.g. metabolism) and coordinates cellular programs such as gene expression and cell division. The YMC also exhibits oscillations in the level of hyperoxidized peroxiredoxin proteins. In this study, I used the YMC clock model to investigate the role of peroxiredoxins in cellular timekeeping, as well as the coordination of cell division with the metabolic clock. I observed that cytosolic 2-Cys peroxiredoxins are essential for robust metabolic clock function. I provide direct evidence for oscillations in cytosolic H2O2 levels, as well as cyclical changes in oxidation state of a peroxiredoxin and a model peroxiredoxin target protein during the YMC. I noted two distinct metabolic states during the YMC: low oxygen consumption (LOC) and high oxygen consumption (HOC). I demonstrate that thiol-disulfide oxidation and reduction are necessary for switching between LOC and HOC. Specifically, a thiol reductant promotes switching to HOC, whilst a thiol oxidant prevents switching to HOC, forcing cells to remain in LOC. Transient peroxiredoxin inactivation triggered rapid and premature switching from LOC to HOC. Furthermore, I show that cell division is normally synchronized with the YMC and that deletion of typical 2-Cys peroxiredoxins leads to complete uncoupling of cell division from metabolic cycling. Moreover, metabolic oscillations are crucial for regulating cell cycle entry and exit. Intriguingly, switching to HOC is crucial for initiating cell cycle entry whilst switching to LOC is crucial for cell cycle completion and exit. Consequently, forcing cells to remain in HOC by application of a thiol reductant leads to multiple rounds of cell cycle entry despite failure to complete the preceding cell cycle. On the other hand, forcing cells to remain in LOC by treating with a thiol oxidant prevents initiation of cell cycle entry. In conclusion, I propose that peroxiredoxins – by controlling metabolic cycles, which are in turn crucial for regulating the progression through cell cycle – play a central role in the coordination of cellular metabolism with cell division. This proposition, thus, positions peroxiredoxins as active players in the cellular timekeeping mechanism.

In this thesis, we present the basic concepts of isogeometric analysis (IGA) and we consider Poisson's equation as model problem. Since in IGA the physical domain is parametrized via a geometry function that goes from a parameter domain, e.g. the unit square or unit cube, to the physical one, we present a class of parametrizations that can be viewed as a generalization of polar coordinates, known as the scaled boundary parametrizations (SB-parametrizations). These are easy to construct and are particularly attractive when only the boundary of a domain is available. We then present an IGA approach based on these parametrizations, that we call scaled boundary isogeometric analysis (SB-IGA). The SB-IGA derives the weak form of partial differential equations in a different way from the standard IGA. For the discretization projection on a finite-dimensional space, we choose in both cases Galerkin's method. Thanks to this technique, we state an equivalence theorem for linear elliptic boundary value problems between the standard IGA, when it makes use of an SB-parametrization, and the SB-IGA. We solve Poisson's equation with Dirichlet boundary conditions on different geometries and with different SB-parametrizations.

Der flächendeckende Ausbau der Kläranlagen in Deutschland hat in den letzten Jahrzehnten zu einer deutlichen Verbesserung der Gewässerqualität geführt. Dennoch ist der ökologische Zustand vieler Gewässer immer noch unbefriedigend. Einen negativen Einfluss auf den Gewässerzustand haben Stoßbelastungen aus Mischwassereinleitungen, die empfindliche aquatische Ökosysteme aufgrund von hydraulischem Stress und stofflichen Belastungen nachhaltig schädigen können. Diese Arbeit liefert einen Beitrag dazu, wie hoch aufgelöste Online-Messdaten zur Optimierung des Kanalnetzbetriebs genutzt werden können. Hierfür wurden zwei reale Regenüberlaufbecken (RÜB) im Mischsystem in Süddeutschland für zwei Jahre mit Online-Spektrometersonden zur Erfassung von Äquivalenzkonzentrationen von abfiltrierbaren Stoffen (AFS), chemischem Sauerstoffbedarf (CSB, gesamt und gelöst) und Nitrat ausgestattet. Zusätzlich wurden hydrometrische Messdaten an den RÜB vom Betreiber des Entwässerungssystems bereitgestellt. Den ersten Teil der Arbeit bilden Fracht- und Volumenauswertungen der Einstauereignisse an den beiden RÜB. Die Untersuchungen sollen zum besseren Verständnis der stoffspezifischen und hydraulischen Vorgänge im Mischsystem beitragen. Im zweiten Teil der Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Verbesserung des Kanalnetzbetriebes unter direkter Verwendung von Messdaten erprobt. Für diese messdatenbasierte Simulation werden gemessene Ganglinien von Abflussmenge und Feststoffkonzentration direkt als Systeminput eines Transportmodells verwendet. Anhand dieses Modells werden verschiedene Kanalnetzbewirtschaftungsstrategien untersucht. Die folgenden Erkenntnisse lassen sich anhand der durchgeführten Auswertungen ableiten: Eine Vorhersage der Spülstoßintensitäten anhand der Charakteristiken der Trockenphasen vor den Ereignissen oder der Eigenschaften der Niederschlagsereignisse selbst ist im Untersuchungsgebiet nicht möglich. Eine konstante Akkumulation der Schmutzstoffe auf der Gebietsoberfläche, wie sie in gängigen Qualitätsmodellen angesetzt wird, ist in den Untersuchungsgebieten ebenso wenig vorhanden. Somit kann die Abflussqualität im Untersuchungsgebiet nicht zuverlässig simuliert werden. Betriebsentscheidungen, die auf Basis von Schmutzfrachtmodellen getroffen werden, sind demnach höchst unsicher. Die in dieser Arbeit neu vorgestellte messdatenbasierte Simulation umgeht diese Unsicherheiten und ersetzt sie durch die Messunsicherheiten selbst. Sie kann die Effizienz verschiedener Bewirtschaftungsstrategien, wie die Verwendung statisch optimierter Drosselabflüsse oder die dynamische Echtzeit-Steuerung von Speicherräumen, zuverlässig bewerten. Eine Dauer der zugrunde liegenden Messdatenzeitreihe von etwa vier Monaten mit mittlerer Niederschlagscharakteristik und etwa 10 Niederschlagsereignissen ist im untersuchten fiktiven System ausreichend für verlässliche Ergebnisse der messdatenbasierten Simulation. In komplexeren Gebieten kann der Datenbedarf höher sein. Die Methodik liefert unter Berücksichtigung der üblichen Messunsicherheiten robuste Ergebnisse.

Die Ergebnisse der vorliegenden Synopsis konnten an vergleichsweise hohen Probandenzahlen zeigen, dass die auftretenden Amplituden der Kopfbeschleunigungen stark von der Herangehensweise (Stand, Sprung, Lauf) abhängen. Was zunächst trivial erscheint, ist nun evidenzbasiert und von hoher praktischer Relevanz. Bei der Technikvermittlung sind somit zunächst Kopfballvarianten aus der Standposition vorzuziehen, da diese zu einer geringeren Beschleunigung des Kopfes führen als Varianten welche mit einem Anlauf gekoppelt werden (Stand vs. Sprung). Kopfballvarianten mit einem erhöhten koordinativen Anforderungsprofil (Sprung) führen nicht zwangsläufig zu einer erhöhten Kopfbeschleunigung, sollten jedoch aus methodischen Gründen trotzdem zu einem späteren Zeitpunkt trainiert werden. Das eingesetzte Kopfballpendel führte zu Kopfbeschleunigungen zwischen 5.2 und 7.8 G. Diese Werte liegen deutlich unterhalb derer, die bei beschleunigten Bällen gemessen werden, was für den Einsatz des Kopfballpendels bei der Technikschulung spricht. Der Rumpfmuskulatur wird eine große Bedeutung bei der technischen Umsetzung von Kopfbällen zugesprochen [120]. Die vorliegenden Ergebnisse konnten jedoch keinen Anstieg der Kopfbeschleunigung nach Ermüdung der Rumpfmuskulatur darlegen. Ein Pre-Post-Vergleich bei beschleunigten Bällen muss folgen, um dies weiterführend untersuchen zu können. Vergleichbare Ergebnisse und Interpretationen liegen nun zur Wirksamkeit einer 6-wöchigen Hals-Nackenkräftigung vor, welche bei dem statischen Kopfballpendel keine Änderungen der Kopfbeschleunigung zur Folge hatten. Kritisch reflektiert werden müssen insbesondere die Art und Dauer sowie die Inhalte einer solchen Intervention. Dennoch steckt hinter dieser Hypothese weiterhin ein vielversprechender Ansatz das Kopfballspiel sicherer zu machen. Die Ausrichtung des Kopf-Hals-Rumpfsegmentes steht in keinem direkten Zusammenhang zur resultierenden Beschleunigung des Kopfes, wonach eine erhöhte Nickbewegung nicht mit einer erhöhten Kopfbeschleunigung korreliert. Im nächsten Schritt muss ein intraindividueller Vergleich vorgenommen werden, da die Kompensationsmechanismen höchst individuell sind. Außerdem sollte zukünftig die maximale Kopfbeschleunigung - unabhängig von dem Zeitpunkt - mit dem Winkel (Kopf, HWS) während des ersten Ballkontaktes verglichen werden, statt den zeitsynchronen Vergleich des Winkels und der in diesem Moment messbaren Kopfbeschleunigung vorzunehmen.

In recent years, thermoplastic composites (TPCs) have been increasingly used for aerospace and automotive applications. But also other industrial sectors, such as the medical technology, have discovered the benefits of this material class. Compared to thermoset composites, TPCs can be recycled more easily, remelted, and welded. In addition to that, TPC parts can be produced economically and efficiently. As an example, short cycle times and high production rates of TPCs can be realised with the injection moulding processing technology. Injection moulded parts have the advantage that function integration is feasible with relatively little effort. However, these parts are characterised by discontinuous fibre reinforcement. Fibres are randomly distributed within the part and fibre orientation can show significant local variations. Whereas the highest stiffness and strength values of the material are achieved parallel to fibre orientation, the lowest values are present in transverse direction. As a consequence, structural mechanical properties of injection moulded discontinuous fibre reinforced parts are lower compared to their continuous fibre reinforced counterparts. Continuous fibre reinforced components show excellent specific mechanical properties. However, their freedom in geometrical product design is restricted. The aim of this work is to extend the applicability of TPCs for structural mass products due to the realisation of a high-strength interface between discontinuous and continuous fibre reinforced material. A hybrid structure with unique properties is produced by overmoulding a continuous unidirectional endless carbon fibre (CF) reinforced polyether ether ketone (PEEK) insert with discontinuous short CF reinforced PEEK. This approach enables the manufacturing of structural mass products in short cycle times which require both superior structural mechanical properties and sufficient freedom in product design. However, sufficient interface strength between the discontinuous and continuous component is required. This research is based on the application case of a pedicle screw system which is a spinal implant used for spine stabilisation and fusion. Since the 1990s, CF-PEEK has been successfully used for spinal cages, and recently also for pedicle screws and pedicle screw systems. Compared to metallic implants, CF-PEEK implants show several advantages, such as the reduction of stress shielding, the prevention of artefacts in medical imaging technologies (X-ray, computer tomography scan, or magnetic resonance imaging) or the avoidance of backscattering during radiotherapy. Pedicle screws, which are used in the lumbar spine region, are subjected to high forces and moments. Therefore, a hybrid composite pedicle screw was developed which is based on the overmoulding process described before. Different adherence tests were conducted to characterise the interface strength between short and endless CF reinforced PEEK. However, no standardised test method existed for interface strength characterisation of overmoulded structures. Sufficient interface strength could only be achieved if a cohesive interface was formed. Cohesive interface formation due to the melting of the surface of the endless CF reinforced PEEK insert after contact with the molten mass required an insert pre-heating temperature of at least 260 °C prior to overmoulding. Because no standardised test method existed for interface strength characterisation of overmoulded structures, a novel test body was developed. This cylinder pull-out specimen did not require any relevant rework steps after manufacturing so that the interface strength could be directly tested after overmoulding. Pre-heating of the endless CF reinforced PEEK inserts resulted in a 73% increase in interface strength compared to non-pre-heated inserts. In addition to that, a parametric finite element pedicle screw-bone model was developed. By parametric optimisation, the optimal hybrid composite pedicle screw design in terms of pull-out resistance was found. Within the underlying design space, the difference in screw stability between the worst and the best screw design was approximately 12 %. The resulting design recommendations had to be opposed to the manufacturing requirements to define the final screw design. The moulds of the injection moulding machine were manufactured according to this design so that the hybrid composite pedicle screw could be produced. The findings of extensive material and interface characterisation were crucial for the achievement of a cohesive interface between insert and overmould so that superior structural mechanical properties of the hybrid composite pedicle screw could be achieved. For example, the bending strength of hybrid composite screws was approximately 48% higher than the bending strength of discontinuous short CF reinforced PEEK screws. Additionally, fatigue resistance was enhanced by the hybrid screw configuration so that the risk of premature pedicle screw failure could be reduced. In the breaking torque test, hybrid composite screws showed a reduction of 11% in their breaking torque values compared to their discontinuous fibre reinforced counterparts. However, not only in this test but also in the quasi-static and cyclic bending test, structural integrity of the hybrid composite screws could be maintained which is important for implant components.

The difference in the efficacy of altered stimulation parameters in whole-body-electromyostimulation (WB-EMS) training remains largely unexplored. However, higher impulse frequencies (>50 Hz) might be most adequate for strength gain. The aim of this study was to analyze potential differences in sports-related performance parameters after a 10-week WB-EMS training with different frequencies. A total of 51 untrained participants (24.9 ± 3.9 years, 174 ± 9 cm, 72.4 ± 16.4 kg, BMI 23.8 ± 4.1, body fat 24.7 ± 8.1 %) was randomly divided into three groups: one inactive control group (CON) and two training groups. They completed a 10-week WB-EMS program of 1.5 sessions/week, equal content but different stimulation frequencies (training with 20 Hz (T20) vs. training with 85 Hz (T85)). Before and after intervention, all participants completed jumping (Counter Movement Jump (CMJ), Squat Jump (SJ), Drop Jump (DJ)), sprinting (5m, 10m, 30m), and strength tests (isometric trunk flexion/extension). One-way ANOVA was applied to calculate parameter changes. Post-hoc least significant difference tests were performed to identify group differences. Significant differences were identified for CMJ (p = 0.007), SJ (p = 0.022), trunk flexion (p = 0.020) and extension (p=.013) with significant group differences between both training groups and CON (not between the two training groups T20 and T85). A 10-week WB-EMS training leads to significant improvements of jump and strength parameters in untrained participants. No differences could be detected between the frequencies. Therefore, both stimulation frequencies can be regarded as adequate for increasing specific sport performance parameters. Further aspects as regeneration or long term effects by the use of different frequencies still need to be clarified.

Die vorliegende Arbeit nimmt den Rahmen für den Transformationsprozess, in dem sich gegenwärtig die österreichische Schulaufsicht befindet, in den Blick indem sie - Herausforderungen für die Aufgaben und die Rolle der Schulaufsicht, die durch gesellschaftliche Veränderungsprozesse und veränderte bildungspolitische Vorgaben entstanden sind, skizziert - aus einem kurzen historischen Überblick heraus schulaufsichtliche Spannungsfelder identifiziert, die durch die gegenwärtige Reform der Schulaufsicht aufgelöst (oder zumindest abgeschwächt) werden sollen - die aktuellen Rahmenbedingungen für schulaufsichtliche Tätigkeit (Schulautonomie und die Einführung der externen Schulevaluation) darstellt. Auf dieser Grundlage, werden Perspektiven für die Entwicklung der Schulaufsicht in der Rolle als - Vermittlerin und Verantwortungsträgerin hinsichtlich der Implementierung von Reformvorhaben, - professionelle Unterstützerin bzw. Beraterin (im Kontext der Rechenschaftslegung eigenverantwortlicher Schulen und der in Österreich erst neu zu definierenden Arbeitsbeziehungen zur externen Schulevaluation) und - strategische Führungskraft, die in supervidierender Form Schulleitungen einer Bildungsregion führt, vorgeschlagen. Diese Perspektiven verstehen sich als ein Beitrag zur Diskussion, wie künftig Schulqualitätsmanager/innen ihre Rolle als Schulaufsichtsorgane entwickeln können. In Zeiten tiefgreifender Veränderungen, die auch eine beträchtliche Unsicherheit im Rollenbild ausgelöst haben, werden damit konkrete Vorschläge zur Entwicklung einer stabilen Rolle von Schulaufsichtspersonen vorgelegt.

Synapses are connections between different nerve cells that form an essential link in neural signal transmission. It is generally distinguished between electrical and chemical synapses, where chemical synapses are more common in the human brain and are also the type we deal with in this work. In chemical synapses, small container-like objects called vesicles fill with neurotransmitter and expel them from the cell during synaptic transmission. This process is vital for communication between neurons. However, to the best of our knowledge no mathematical models that take different filling states of the vesicles into account have been developed before this thesis was written. In this thesis we propose a novel mathematical model for modeling synaptic transmission at chemical synapses which includes the description of vesicles of different filling states. The model consists of a transport equation (for the vesicle growth process) plus three ordinary differential equations (ODEs) and focuses on the presynapse and synaptic cleft. The well-posedness is proved in detail for this partial differential equation (PDE) system. We also propose a few different variations and related models. In particular, an ODE system is derived and a delay differential equation (DDE) system is formulated. We then use nonlinear optimization methods for data fitting to test some of the models on data made available to us by the Animal Physiology group at TU Kaiserslautern.

Durch den wachsenden Anteil an Erzeugungsanlagen und leistungsstarken Verbrauchern aus dem Verkehr- und Wärmesektor kommen Niederspannungsnetze immer näher an ihre Betriebsgrenzen. Da für die Niederspannungsnetze bisher keine Messwerterfassung vorgesehen war, können Netzbetreiber Grenzverletzungen nicht erkennen. Um dieses zu ändern, werden deutsche Anschlussnutzer in Zukunft flächendeckend mit modernen Messeinrichtungen oder intelligenten Messsystemen (auch als Smart Meter bezeichnet) ausgestattet sein. Diese sind in der Lage über eine Kommunikationseinheit, das Smart-Meter-Gateway, Messdaten an die Netzbetreiber zu senden. Werden Messdaten aber als personenbezogene Netzzustandsdaten deklariert, so ist aus Datenschutzgründen eine Erhebung dieser Daten weitgehend untersagt. Ziel dieser Arbeit ist es eine Zustandsschätzung zu entwickeln, die auch bei niedrigredundanter Messwertaufnahme für den Netzbetrieb von Niederspannungsnetzen anwendbare Ergebnisse liefert. Neben geeigneten Algorithmen zur Zustandsschätzung ist dazu die Generierung von Ersatzwerten im Fokus. Die Untersuchungen und Erkenntnisse dieser Arbeit tragen dazu bei, den Verteilnetzbetreibern bei den maßgeblichen Entscheidungen in Bezug auf die Zustandsschätzung in Niederspannungsnetzen zu unterstützen. Erst wenn Niederspannungsnetze mit Hilfe der Zustandsschätzung beobachtbar sind, können darauf aufbauende Konzepte zur Regelung entwickelt werden, um die Energiewende zu unterstützen.

Verbunddübelleisten stellen eine wirtschaftlich sowie technisch sinnvolle Alternative zu den konventionellen Verbundmitteln, den Kopfbolzendübeln, dar. Ihre Konkurrenzfähigkeit wird jedoch durch die Tatsache eingeschränkt, dass sie bauaufsichtlich, und damit lediglich national sowie zeitlich limitiert, zugelassen sind, wohingegen Kopfbolzendübel fest in den europäischen Regelwerken verankert sind. Um eine Integration der Verbunddübelleisten in die europäischen Normen zu ermöglichen, sind zahlreiche Untersuchungen erforderlich, die seit einigen Jahrzehnten auf nationaler und internationaler Ebene durchgeführt werden. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich dabei auf oberflächennah positionierte Verbunddübelleisten, was entweder in Randpositionen oder bei horizontal in schlanken Betonplatten liegenden Leisten gegeben ist. Bei einer derartigen Anwendung des Verbundmittels kann ein spezifisches Bauteilversagen eintreten, das sich in einem Abplatzen der seitlichen Betondeckung äußert. Vorangegangene Untersuchungen verzeichneten dieses Versagensmuster ebenfalls, konnten es allerdings noch nicht vollumfänglich in Bemessungsmodellen abbilden. Im Rahmen der umfangreichen experimentellen und numerischen Untersuchungen dieser Arbeit wird ein Kleinteilversuchsprogramm ausgeführt, auf dessen Basis der Einfluss einzelner Parameter auf das Trag- und Verformungsverhalten oberflächennaher Verbunddübelleisten analysiert wird. Darüber hinaus werden Bauteilversuche an Verbundträgern durchgeführt, anhand derer die Übertragbarkeit der Kleinteiluntersuchungen auf reale Bauteilabmessungen geprüft wird. Auf Grundlage all dieser Beobachtungen wird schließlich ein Ingenieurmodell entwickelt, welches das Trag- und Verformungsverhalten idealisiert abbildet. Eine darauf abgestimmte Bemessungsgleichung ermöglicht es infolgedessen, die Tragfähigkeit oberflächennaher Verbunddübelleisten rechnerisch vorherzusagen. Ein Vorschlag zur Integration des Bemessungsmodells in das Sicherheitskonzept der Eurocodes bietet eine Möglichkeit zur künftigen Dimensionierung und zum Nachweis der entsprechenden Verbundkonstruktionen im Rahmen der gesellschaftlich geforderten Bauwerkszuverlässigkeit.

Ein ressourcenschonender Umgang mit Rohstoffen ist eines der vorrangigen Ziele des 21. Jahrhunderts und erfährt immer mehr Aufmerksamkeit in der Öffentlichkeit. Einen nicht unerheblichen Beitrag zur Reduzierung des Ressourcenbedarfs kann der Einsatz von Hohlkörpern in Stahlbetondecken beisteuern. Durch den verminderten Betoneinsatz wird weniger CO2 bei der für den Beton erforderlichen Zementherstellung emittiert. Einen weiteren positiven Aspekt für den Einbau von Hohlkörpern in Stahlbetondecken stellt das deutlich reduzierte Eigengewicht dar, welches größere Spannweiten bei gleicher Deckenstärke ermöglicht. Während sich die Biegetragfähigkeit einer Stahlbetonhohlkörperdecke lediglich geringfügig von der Biegetragfähigkeit einer massiven Stahlbetondecke unterscheidet, wird die Querkrafttragfähigkeit durch den Einbau der Hohlkörper deutlich reduziert. Die Querkrafttragfähigkeit der Hohlkörperdecke liegt bei den bislang im Bauwesen eingesetzten Hohlkörpern bei ungefähr 50 % der Querkrafttragfähigkeit einer baugleichen Vollmassivdecke, so dass die Hohlkörper in den Bereichen einer Decke, in denen hohe Querkräfte vorliegen, nicht eingebaut werden dürfen. Dies führt zu einer deutlichen Einschränkung des Einsatzbereiches der Hohlkörper. Da die Hohlkörperformen bislang keinem Optimierungsprozess hinsichtlich der Querkrafttragfähigkeit unterzogen wurden, sind die in der Baupraxis verwendeten Hohlkörperformen keinesfalls als optimal anzusehen. In dieser Arbeit wird mit Hilfe eines mehrkriteriellen Optimierungsprozesses, basierend auf der Methode der Genetischen Programmierung, eine Hohlkörperform identifiziert, die hinsichtlich der beiden konträren Optimierungskriterien „hohe Querkrafttragfähigkeit“ und „hohe Betonvolumenverdrängung“ einen guten Kompromiss darstellt. Neben den numerischen FEM-Berechnungen zur Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit, welche u.a. auch während des Optimierungsprozesses zur Anwendung kommen, wird die Querkrafttragfähigkeit von Plattenstreifen mit den optimierten Hohlkörpern zusätzlich in Bauteilversuchen überprüft. Um ein ganzheitlich durchdachtes neues Hohlkörperdeckensystem zu entwickeln, werden neben der Optimierung der Querkrafttragfähigkeit auch zahlreiche weitere Untersuchungen zur Optimierung des Materialeinsatzes sowie zur Transport- und Einbausituation durchgeführt. Des Weiteren bildet die Entwicklung eines mechanisch begründeten Bemessungsmodells zur Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit einer Hohlkörperdecke einen wesentlichen Bestandteil der vorliegenden Arbeit. Um ein abgesichertes Modell zu erstellen, welches die Querkrafttragfähigkeit realitätsnah abbildet, sind fundierte Kenntnisse zum Querkrafttragverhalten erforderlich. Dafür werden neben einer mittels der Finite Elemente Methode durchgeführten umfangreichen Parameterstudie, in der zahlreiche Einflussfaktoren auf die Querkrafttragfähigkeit von Hohlkörperdecken untersucht werden, ergänzend Bauteilversuche mit variierender Hohlkörperhöhenlage durchgeführt.

Die Felix-Klein-Modellierungswoche ist eine Projektwoche für Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe. Wir beschreiben hier die Projekte, die während der Modellierungswoche im Februar 2020 durchgeführt wurden. Der Themenschwerpunkt der Veranstaltung lautete "Gesundheit und Medizin".

Industry 4.0 defines the organization of production and manufacturing processes based on technological advanced solutions and devices autonomously communicating with each other. Within the context of this industrial revolution, the smart reconfigurable manufacturing systems are introduced. These systems shall be able to provide a dynamic level of reconfigurability based on the production demand and system availability. The introduction of the manufacturing reconfigurability constitutes a particularly important and expensive decision for the organizations and therefore scoping methods are becoming constantly essential. The present work covers a first approach to defining reconfigurability methods and drivers for the manufacturing systems within the context of Industry 4.0. The thesis introduces five main reconfigurability use case scenarios for manufacturing systems and the description of a two – dimensional model of scoping parameters. The first dimension is based on the potential business targets and reconfigurability drivers, while the second dimension focuses on the system functions and technologies, which are required for the successful realization of the reconfigurability use case scenarios. Finally, the thesis concludes with a brief comparison between the traditional software product line scoping approach and purposed scoping method for the reconfigurability of manufacturing systems.

Self-directed learning is becoming more important than ever. In a rapidly changing world, learners must be ready to face new obstacles. Self-directed learning gives the learners the chance to adapt to these social contextual changes. But facilitating self-directed learning in formal settings seems to be a risky task and venture. To accomplish its facilitation, many limits must be overcome. In this thesis, lessons at a German school called a Gymnasium – the type of school where learners can get the highest school level degree – were observed in order to find out in how far elements of self-directed learning can be found in the observed lessons. For the comparison, the process elements of Knowles’ book “Self-Directed Learning: A Guide for Learners and Teachers” from 1975 were adapted to the observations of the lessons. A central part of the observations and interviews of the teachers was to find out which limitations in the facilitation of self-directed learning can be found in terms of the institutional framework and the attitude of the teachers. The results of the observations highly differentiated. Whereas in many of the observed scientific lessons, many elements of self-directed learning were found, the lessons in social studies were teacher-directed. Also, a different attitude between the teachers was found in terms of the support for self-directed learning. Importantly, the thesis includes the scientific critic of self-directed learning instead of excluding it and proposes the facilitation of Grow’s “Self-Directed-Learning Model” (1991) where the level of the learner’s self-directed learning is supposed to progress during school. This thesis is relevant for educators, curriculum developers, teachers and policymakers to help them identify the difficulties and chances to facilitate SDL in formal settings.

Die Monomere Ethen und Propen gehören zu den wichtigsten Grundbausteinen der chemischen Industrie. Die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten dieser kurzkettigen Alkene sorgen dafür, dass der Bedarf stetig steigt. Um diesen decken zu können, werden Olefine durch diverse Syntheserouten großtechnisch hergestellt. Das Steamcracken und katalytische Cracken (FCC) von Naphtha oder Ethan gehören zu den am meisten verbreiteten Verfahren, um leichte Olefine zu synthetisieren. Diese Technologien sind allerdings mit einigen Nachteilen, wie zum Beispiel einem relativ hohen Energieverbrauch und einer geringen Selektivität für bestimmte Olefine verbunden. Endliche Erdölreserven und steigende Erdölpreise führen schlussendlich zur Entwicklung neuartiger Synthesemethoden für leichte Olefine über nachhaltige Rohstoffe speziell für Produktionsanlagen, die nicht völlig rückintegriert zu Raffinerien oder Steamcracker sind. Ethen, Propen und Butene können auch selektiv aus den korrespondierenden Alkanen durch Dehydrierung erhalten werden. Der Vorteil der selektiven Dehydrierung besteht darin, dass kein kompliziertes Produktgemisch vorliegt und die Reaktion somit nicht mit einer aufwendigen Produkttrennung verbunden ist. Die Dehydrierung von Propan zu Propen ist mit einer erheblichen Wertsteigerung am Markt verbunden und wird bereits vielfältig eingesetzt. Ethan kommt als große Nebenkomponente im preiswerten Erdgas vor. Es ist daher interessant, Ethan zu dehydrieren und anschließend in situ zu Propen und Butenen zu dimerisieren. Neben der Dehydrierung von Ethan kann Ethen aber auch aus Ethanol hergestellt werden. Durch die Dehydratisierung von Ethanol kann Ethen aus nachwachsenden Rohstoffen, wie zum Beispiel aus zucker- oder stärkehaltigen Materialien oder auch aus Lignocellulose hergestellt werden. Über Fermentation und anschließende Aufreinigung ist Bioethanol leicht aus Korn, Zuckerrohr und Cellulose zugänglich. Zeolithe werden als azide, feste Katalysatoren in der chemischen Industrie eingesetzt. Diverse Porenarchitekturen und unterschiedliche Dimensionalitäten ermöglichen eine sehr gute Steuerung der Selektivität in Bezug auf ein erwünschtes Produkt. Über das Silizium zu Aluminium-Verhältnis kann die Anzahl der sauren Zentren angepasst und können säurekatalysierte Reaktionen beeinflusst werden. Die einfache Herstellung sowie Abtrennung des Katalysators aus dem Produktgemisch sorgen dafür, dass feste Katalysatoren, insbesondere Zeolithe, einen hohen Stellenwert in der Industrie haben. Deshalb werden sie in dieser Arbeit als Katalysatoren verwendet. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung von Verfahren zur Produktion leichter Olefine aus Ethan und Ethanol. Je nachdem welche Reaktionsbedingungen bei der oder bei der Dehydrierung gewählt werden, ist Ethen das Hauptprodukt. Die anschließende Oligomerisierung von Ethen zu Propen, Butenen oder sogar zu BTX-Aromaten ist hingegen eine Herausforderung. Im ersten Teil dieser Arbeit wird Dehydratisierung die Dehydratisierung von Ethanol zu leichten Olefinen untersucht. Hierbei wird die Abhängigkeit des Produktspektrums von Zeolithen mit unterschiedlicher Dimensionalität und Porengröße ermittelt. Anschließend wird die Abhängigkeit der Olefinausbeute von der Partikelgröße untersucht und das Produktspektrum der Dehydrierung von Ethan über den Einsatz ausgewählter Metalle optimiert. Die eingesetzten Zeolithe werden je nach gewünschter Porenarchitektur und Dimensionalität synthetisiert und entsprechend physikochemisch charakterisiert.

Dieser Arbeits- und Forschungsbericht beschreibt die Analyse der Wirkung der durch das Teil- projekt etablierten (Weiter-)Bildungsangebote an der Hochschule Kaiserslautern. Zu diesem Zweck wurden sowohl in der Programmentwicklung beteiligte Unternehmen als auch die Stu- dierenden, welche die entwickelten Angebote derzeit wahrnehmen, befragt. Ziel war es, unter anderem die Zielgruppenerreichung, einen Outcome sowie einen Impact messbar zu machen und zu analysieren. Aus den gewonnen Ergebnissen lassen sich Rückschlüsse auf die anvi- sierte Wirkung der (Weiter-)Bildungsangebote zum einen auf Studierende und zum anderen auf die in der Region ansässigen Unternehmen ziehen. Gleichzeitig wird der Bekanntheitsgrad der Hochschule Kaiserslautern als Bildungsträgerin analysiert und wichtige Erkenntnisse für die nachhaltige Qualitätssicherung der wissenschaftlichen (Weiter-)Bildung gezogen.

Many machine learning models show black box characteristics and, therefore, a lack of transparency, interpretability, and trustworthiness. This strongly limits their practical application in clinical contexts. For overcoming these limitations, Explainable Artificial Intelligence (XAI) has shown promising results. The current study examined the influence of different input representations on a trained model’s accuracy, interpretability, as well as clinical relevancy using XAI methods. The gait of 27 healthy subjects and 20 subjects after total hip arthroplasty (THA) was recorded with an inertial measurement unit (IMU)-based system. Three different input representations were used for classification. Local Interpretable Model-Agnostic Explanations (LIME) was used for model interpretation. The best accuracy was achieved with automatically extracted features (mean accuracy Macc = 100%), followed by features based on simple descriptive statistics (Macc = 97.38%) and waveform data (Macc = 95.88%). Globally seen, sagittal movement of the hip, knee, and pelvis as well as transversal movement of the ankle were especially important for this specific classification task. The current work shows that the type of input representation crucially determines interpretability as well as clinical relevance. A combined approach using different forms of representations seems advantageous. The results might assist physicians and therapists finding and addressing individual pathologic gait patterns

Spin-crossover and valence tautomeric complexes are of tremendous interest in the field of molecular electronics, electronic storage devices and information processing. Herein, synthesis and characterization of the spin-crossover and valence tautomeric cobalt dioxolene complexes are reported. All the synthesized complexes contain N,N'-di-tert-butyl-2,11-diaza[3.3](2,6)pyridinophane (L-N4tBu2) as ancillary ligands. Only various types of co-ligands which are different dioxolene ligands, have been used. The mononuclear cobalt dioxolene complexes have been synthesized by using dideprotonated form of the dioxolene ligand 4,5-dichlorocatechol (H2DCCat) as co-ligands, and the cobalt bis(dioxolene) complexes have been synthesized by using dideprotonated form of the 3,3'-dihydroxy-diphenoquinone-(4,4') (H2(SQ-SQ)) as co-ligands. Analytically pure samples of the complexes [Co(L-N4tBu2)(DCCat)] (1), [Co(L-N4tBu2)(DCCat)](BPh4) (2b), [Co2(L-N4tBu2)2(SQ-SQ)](BPh4)2.4 DMF (3b), [Co2(L-N4tBu2)2(Cat-SQ)](BF4)2.Et2O (3d), have been synthesized and characterized by X-ray crystallography, magnetic and electrochemical measurements. The complexes have been investigated by UV/Vis/NIR-, IR-, and NMR spectroscopic measurements. The complex [Co(L-N4tBu2)(DCCat)] (1) shows temperature invariant high-spin cobalt(II) catecholate state. One-electron oxidation of 1 has yielded the complex [Co(L-N4tBu2)(DCCat)](BPh4) (2b). The solid state properties of 2b are best described by the low-spin cobalt(III) catecholate state, but the solution state properties of the complex 2b are best described by the valence tautomeric transition from the low-spin cobalt(III) catecholate to the low-spin cobalt(II) semiquinonate state. For the cobalt bis(dioxolene) complexes, it is found that spin-crossover for the two cobalt(II) centers is accompanied by the electronic state changes of the coordinated bis(dioxolene) unit from singlet open-shell biradicaloid to singlet closed-shell quinonoid form in complex 3b. Approaching similar synthetic method to 3b, but performing the metathesis reaction with sodium tetrafluoroborate rather than sodium tetraphenylborate has resulted in the formation of the complex [Co2(L-N4tBu2)2(Cat-SQ)](BF4)2.Et2O (3d). The solid state properties of the complex are best described by the temperature induced valence tautomeric transition for the low-spin cobalt(III) center which is accompanied by the spin-crossover process for the cobalt(II) center. Thus, the electronic state of the complex 3d changes from LS-CoIII-Cat-SQ-CoII-LS to HS-CoII-(SQ-SQ)CS-CoII-HS state upon change in temperature. Temperature-induced electronic configuration changes of the (SQ-SQ)CS2- ligands from open-shell biradicaloid to closed-shell quinonoid configurations are not observed for the nickel-, copper- and zinc bis(dioxolene) complexes 4a, 5a and 6b, respectively. For these complexes, the metal ions are bridged by (SQ-SQ)CS2- ligand and the paramagnetic metal ions are very weakly antiferromagnetically coupled.

Diese Arbeit verbessert einige Prozessschritte zur Auslegung hochbeanspruchter Bauteile aus endlosfaserverstärkten Faser-Thermoplast-Verbunden am Beispiel von CF-PA6 Mehrschichtverbunden. Hierzu werden neue Verfahren zur Konditionierung hygroskopischer Werkstoffe und der Bestimmung des relativen Faservolumenanteils entwickelt, wodurch der Aufwand zur Werkstoffcharakterisierung signifikant reduziert werden kann. Durch Versuche an CF-PA6 Schichten wird das mechanische Verhalten des Werkstoffs hinsichtlich dem Spannungs-Verzerrungs- und Bruchverhalten analysiert. Dazu werden speziell die Unterschiede zu Faser-Duroplast-Verbunden durch Berechnungen auf mikromechanischer Ebene herausgearbeitet. Zusätzlich wird der Einfluss des verwendeten Verarbeitungsverfahrens (Tapelegen) auf die mechanischen Werkstoffkennwerte charakterisiert. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wird eine neue Werkstoffroutine entwickelt und in ein Berechnungsprogramm zur Analyse mechanischer Strukturen mit Hilfe der Finiten Elemente Methode implementiert. Dadurch kann unter anderem das nichtlineare Verhalten von Faser-Thermoplast- Verbunden unter großen Verzerrungen und die Degradation einzelner Schichten eines Mehrschichtverbunds abgebildet werden. Ein Vergleich der Ergebnisse von Versuchen an Mehrschichtverbunden und der Berechnung zeigt gute Übereinstimmung und die Leistungsfähigkeit der Routine auf Bauteilebene. This work improves the process steps for the design of highly stressed components made of continuous fiber-reinforced thermoplastics using as example CF-PA6 multilayer composites. For this purpose, new methods for conditioning hygroscopic materials and determining the relative fiber volume fraction were developed. This reduces the expense of material characterization significantly. Tests on CF-PA6 layers are used to analyze the mechanical behavior of the material in terms of stress-strain and fracture behavior. In particular, the differences to fiber-reinforced thermosets are highlighted by using calculations on a micromechanical level. Additionally, the influence of the processing method (tape laying) on the mechanical material properties is characterized. Based on the knowledge gained, a new material routine is developed and implemented into a calculation program for the analysis of mechanical structures using the finite element method. Through this work it is now possible to calculate nonlinear behavior of fiber-reinforced thermoplastics under large distortions and the degradation of individual layers of a multi-layer composite. A comparison of experimental data with the calculation of multilayer composites shows good agreement and the performance for the application on a component-level.

The famous Mather-Yau theorem in singularity theory yields a bijection of isomorphy classes of germs of isolated hypersurface singularities and their respective Tjurina algebras. This result has been generalized by T. Gaffney and H. Hauser to singularities of isolated singularity type. Due to the fact that both results do not have a constructive proof, it is the objective of this thesis to extract explicit information about hypersurface singularities from their Tjurina algebras. First we generalize the result by Gaffney-Hauser to germs of hypersurface singularities, which are strongly Euler-homogeneous at the origin. Afterwards we investigate the Lie algebra structure of the module of logarithmic derivations of Tjurina algebra while considering the theory of graded analytic algebras by G. Scheja and H. Wiebe. We use the aforementioned theory to show that germs of hypersurface singularities with positively graded Tjurina algebras are strongly Euler-homogeneous at the origin. We deduce the classification of hypersurface singularities with Stanley-Reisner Tjurina ideals. The notion of freeness and holonomicity play an important role in the investigation of properties of the aforementioned singularities. Both notions have been introduced by K. Saito in 1980. We show that hypersurface singularities with Stanley--Reisner Tjurina ideals are holonomic and have a free singular locus. Furthermore, we present a Las Vegas algorithm, which decides whether a given zero-dimensional \(\mathbb{C}\)-algebra is the Tjurina algebra of a quasi-homogeneous isolated hypersurface singularity. The algorithm is implemented in the computer algebra system OSCAR.

In dieser Masterarbeit wird der Frage nachgegangen, wie Schulleiter und Schulleiterinnen an sonderpädagogischen Bildungs- und Beratungszentren ihre Führungsrolle im Kontext inklusiver Schulentwicklung verstehen. Artikel 24 der UN-Behindertenrechtskonvention (UN-BRK), die die Rechte von Menschen mit Behinderung stärkt und sich für die Entwicklung einer inklusiven Gesellschaft einsetzt, schreibt das Recht auf Bildung aller Menschen vor. D.h., dass Menschen mit Behinderung zukünftig nicht mehr vom allgemeinen Bildungssystem ausgeschlossen werden dürfen. Daraus ergibt sich für alle Schulen die Aufgabe, sich zu entwickeln: Für allgemeine Schulen bedeutet die Umsetzung der UN-BRK eine Entwicklung hin zu inklusiven Schulen. Für sonderpädagogische Bildungs- und Beratungszentren (SBBZen), früher Sonderschulen, bedeutet inklusive Schulentwicklung nicht nur eine Veränderung der Organisation, sondern ggf. auch die Auflösung bzw. Schließung einer Schule. Sonderpädagogische Expertise wird zukünftig vermehrt in den allgemeinen Schulen benötigt, was zur Folge hat, dass Lehrkräfte von SBBZen an allgemeine Schulen abgeordnet oder versetzt werden. Dies wiederum bedeutet eine immense Veränderung der SBBZen und ihrer Strukturen und damit auch eine immense Veränderung der Anforderungen an Führungspersonen, sprich Schulleitungen von SBBZen. Schulleiterinnen und Schulleiter nehmen bei solchen Veränderungsprozessen eine besondere und zentrale Rolle ein. Ihr Verständnis von und ihre innere Haltung zu Inklusion sind im Kontext von inklusiven Schulentwicklungsprozessen nach Auffassung der Autorin von zentraler Bedeutung und richtungsweisend für eine erfolgreiche oder auch erfolglose Entwicklung der Organisation Schule. Der Hypothese, dass das Verständnis von und die Haltung zu Inklusion das Führungsverständnis und auch die Art und Weise, wie geführt wird, beeinflussen, wird mittels der Methode leitfadengestützter Interviews nachgegangen. Im Theorieteil werden die Themen Schule, Schulentwicklung, Führung und Inklusion ausgeführt. Darüber hinaus wird der bisherige Forschungsstand dargelegt. Im empirischen Teil der Arbeit werden die Ergebnisse der Befragung dargestellt und hinsichtlich der zentralen Fragestellung diskutiert.

Die Arbeit fokussiert sich auf den menschlichen Einflussfaktor auf der Führungsebene im Veränderungsprozess, speziell in Bezug auf den filialbasierten Einzel-handel. Im Zentrum steht hierbei die Fragestellung, welche Kompetenzen Führungskräfte mitbringen müssen, um einen Veränderungsprozess erfolgreich bewältigen zu können. Des Weiteren ist zu eruieren, wie sich Personen in Führungspositionen in Zeiten des Wandels verhalten müssen, damit der Veränderungsprozess zielführend verläuft.