Road accidents remain as one of the major causes of death and injuries globally. Several million people die every year due to road accidents all over the world. Although the number of accidents in European region have reduced in the past years, road safety still remains a major challenge. Especially in case of commercial trucks, due to the size and load of the vehicle, even minor collisions with other road users would lead to serious injuries or death. In order to reduce number of accidents, automotive industry is rapidly developing advanced driver assistance systems (ADAS) and automated driving technologies. Efficient and reliable solutions are required for these systems to sense, perceive and react to different environmental conditions. For vehicle safety applications such as collision avoidance with vulnerable road users (VRUs), it is not only important for the system to efficiently detect and track the objects in the vicinity of the vehicle but should also function robustly. An environment perception solution for application in commercial truck safety systems and for future automated driving is developed in this work. Thereby a method for integrated tracking and classification of road users in the near vicinity of the vehicle is formulated. The drawbacks in conventional multi-object tracking algorithms with respect to state, measurement and data association uncertainties have been addressed with the recent advancements in the field of unified multi-object tracking solutions based on random finite sets (RFS). Gaussian mixture implementation of the recently developed labeled multi-Bernoulli (LMB) filter [RSD15] is used as the basis for multi-object tracking in this work. Measurement from an high-resolution radar sensor is used as the main input for detecting and tracking objects. On one side, the focus of this work is on tracking VRUs in the near vicinity of the truck. As it is beneficial for most of the vehicle safety systems to also know the category that the object belongs to, the focus on the other side is also to classify the road users. All the radar detections believed to originate from a single object are clustered together with help of density based spatial clustering for application with noise (DBSCAN) algorithm. Each cluster of detections would have different properties based on the respective object characteristics. Sixteen distinct features based on radar detections, that are suitable for separating pedestrians, bicyclists and passenger car categories are selected and extracted for each of the cluster. A machine learning based classifier is constructed, trained and parameterised for distinguishing the road users based on the extracted features. The class information derived from the radar detections can further be used by the tracking algorithm, to adapt the model parameters used for precisely predicting the object motion according to the category of the object. Multiple model labeled multi-Bernoulli filter (MMLMB) is used for modelling different object motions. Apart from the detection level, the estimated state of an object on the tracking level also provides information about the object class. Both these informations are fused using Dempster-Shafer theory (DST) of evidence, based on respective class probabilities Thereby, the output of the integrated tracking and classification with MMLMB filter are classified tracks that can be used by truck safety applications with better reliability. The developed environment perception method is further implemented as a real-time prototypical system on a commercial truck. The performance of the tracking and classification approaches are evaluated with the help of simulation and multiple test scenarios. A comparison of the developed approaches to a conventional converted measurements Kalman filter with global nearest neighbour association (CMKF-GNN) shows significant advantages in the overall accuracy and performance.

Areal optical surface topography measurement is an emerging technology for industrial quality control. However, neither calibration procedures nor the utilization of material measures are standardized. State of the art is the calibration of a set of metrological characteristics with multiple calibration samples (material measures). Here, we propose a new calibration sample (artefact) capable of providing the entire set of relevant metrological characteristics within only one single sample. Our calibration artefact features multiple material measures and is manufactured with two-photon laser lithography (direct laser writing, DLW). This enables a holistic calibration of areal topography measuring instruments with only one series of measurements and without changing the sample.

Zunehmend strengere Regulierungen der CO2-Emissionen von Neuwagen seitens der europäischen Union erfordern den Einsatz von Leichtbaukonzepten, welche für die Massenproduktion geeignet sind. Dies erfordert den Einsatz leistungsstarker und zugleich kostengünstiger Werkstoffe. Für den breiten Einsatz im Transportbereich werden daher vermehrt kurzglasfaserverstärkte Thermoplaste zur Substitution klassischer Metallkomponenten eingesetzt. Die geringen Werkstoffkosten, die stetig weiterentwickelten mechanischen Eigenschaften sowie die Möglichkeit zur Funktionsintegration aufgrund der hohen Formgebungsfreiheit des Spritzgussprozesses sind entscheidende Vorteile dieser Werkstoffgruppe. Der Spritzgussprozess führt zu einer lokal stark variierenden Faserorientierung. Die Werkstoffeigenschaften hängen dabei entscheidend von der Faserorientierung ab. Besitzt der Werkstoff parallel zur Faserrichtung seine höchste Steifig- und Festigkeit, sind diese quer zur Faserorientierung am niedrigsten. Zusätzlich besitzt die thermoplastische Matrix ein ausgeprägt nichtlineares Werkstoffverhalten, wodurch die strukturmechanische Berechnung kurzfaserverstärkter Bauteile deutlich erschwert wird. Eine geeignete Methodik zur Charakterisierung und numerischen Abbildung des nichtlinearen anisotropen Werkstoffverhaltens mit anschließender Lebensdaueranalyse ist zurzeit nicht vorhanden und bildet das Ziel dieser Arbeit. Der untersuchte Werkstoff findet häufig Einsatz in strukturellen Komponenten im Fahrwerks- und Motorbereich. In diesen Einsatzgebieten ist er zusätzlich zu den mechanischen Lasten auch Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder Steinschlägen, ausgesetzt. Im Rahmen der durchgeführten experimentellen Arbeiten wird der Einfluss dieser zusätzlichen einsatzbedingten Lasten auf die statischen Eigenschaften und das Lebensdauerverhalten untersucht. Ist ein Fahrwerksbauteil ganzjährig Wasser und Feuchtigkeit ausgesetzt, kann es in Winterzeiten auch zu Kontakt mit Tausalzlösungen kommen. In Auslagerungsversuchen über einen Zeitraum von etwa einem Jahr wird der Werkstoff folgenden Medien ausgesetzt: Wasser, wässrigem Natriumchlorid und wässrigem Calciumchlorid. Zu verschiedenen Expositionszeiten werden Proben entnommen und statischen Zugversuchen unterzogen. Die Auslagerung bewirkt eine deutliche Verschlechterung der Werkstoffeigenschaften, welche jedoch durch eine Rücktrocknung im Vakuumofen wieder vollständig hergestellt werden kann. Mithilfe eines speziell entwickelten Prüfstandes wird der Einfluss von Wasser und Calciumchlorid auf das zyklische Werkstoffverhalten untersucht. Dieser Prüfstand erlaubt das Besprühen der Proben während eines Dauerschwingversuches. Eine Reduktion der Lebensdauer aufgrund einer Exposition mit Calciumchlorid kann nicht nachgewiesen werden. Zur Simulation von dauerhaften Mikro-Steinschlägen wird die Oberflächenrauheit von Probekörpern künstlich mittels Sandstrahlen erhöht. Sowohl in den statischen als auch zyklischen Versuchen unter Medieneinfluss kann nur eine geringe Festigkeitsreduktion ermittelt werden. Dies ist auf die Duktilität des Werkstoffes und der damit einhergehenden Unempfindlichkeit gegenüber Kerben zurückzuführen. Moderne Prozesssimulationen können die Faserverteilung in Bauteilen komplexer Geometrie noch nicht realitätsnah abbilden, weshalb in dieser Arbeit die experimentelle Orientierungsanalyse im Mikro-Computertomographen verwendet wird. Neben Probekörpern wird auch eine komplette Fahrwerkskomponente im Mikro-Computertomographen analysiert. Die Orientierungsinformationen finden zur numerischen Beschreibung des Werkstoffverhaltens in der Finite-Elemente-Methode Verwendung. Eine vollständige statische Werkstoffcharakterisierung dient als Grundlage für die komplexe Werkstoffmodellierung. Zur Beschreibung des Lebensdauerverhaltens werden umfangreiche Dauerschwing- und Restfestigkeitsversuche für unterschiedliche Faserorientierungen und Spannungsverhältnisse durchgeführt. Selbstentwickelte Programmroutinen importieren den Faserorientierungstensor jedes FE-Elementes und definieren in Abhängigkeit der Faserrichtung sowie der Faseranteile in die jeweilige Richtung das Werkstoffmodell. Eine inkrementelle Lebensdaueranalyse greift ebenfalls auf selbstentwickelte Routinen zurück und berechnet die ertragbare Schwingspielzahl unter Berücksichtigung einer zyklischen Steifigkeitsdegradation hochbelasteter Elemente und damit einhergehenden Spannungsumlagerungen. Die Routine wird an den zyklisch geprüften Standard- Probekörpern kalibriert und an der bereits erwähnten Fahrwerkskomponente validiert. Für unterschiedliche Lastniveaus und Spannungsverhältnisse werden die Versuchsergebnisse sehr gut durch die entwickelte Berechnungsmethodik abgebildet. Sowohl die ertragbare Schwingspielzahl als auch das Schadensbild der Simulation stimmen mit den Versuchen überein.

The phase field approach is a powerful tool that can handle even complicated fracture phenomena within an apparently simple framework. Nonetheless, a profound understanding of the model is required in order to be able to interpret the obtained results correctly. Furthermore, in the dynamic case the phase field model needs to be verified in comparison to experimental data and analytical results in order to increase the trust in this new approach. In this thesis, a phase field model for dynamic brittle fracture is investigated with regard to these aspects by analytical and numerical methods

Ziel der Arbeit war es die Verwendung von Modellen und Dokumenten im Produktentwick-lungsprozess vor dem Hintergrund der Aussage, dass sich die Produktentwicklung von einer modellbasierten zu einer dokumentbasierten wandelt, zu untersuchen. Die Betrach-tung von Modellen und Dokumenten auf allgemeiner Ebene hat ergeben, dass sich die beiden Konzepte rein anhand ihrer Definition, ihren Merkmalen und Funktionen nur schwer voneinander unterscheiden lassen und sich somit nicht gegenseitig ausschließen. Die fol-gende zweigeteilte kontextspezifische Untersuchung, zum einen mit dem Fokus auf die traditionelle Sicht der Produktentwicklung und zum anderen mit Fokus auf das Systems Engineering, hat gezeigt, dass in der traditionellen Produktentwicklung die Verwendung von Modellen überwiegt, diese jedoch in der Literatur überwiegend als Dokumente be-zeichnet werden, die Modelle enthalten können. Mit Bezug auf das Systems Engineering konnte eine Fehlbezeichnung bzgl. der Trennung in DBSE und MBSE festgestellt werden, da die Unterscheidung nicht direkt auf der Verwendung von Modellen und Dokumenten basiert, sondern auf einer anderen Art der Informationsübermittlung.