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Ziel des Schwerpunktprogramms ist die Entwicklung numerischer Methoden für den verbesserten Entwurf von Strukturen mit unscharfen Daten und Informationen. Neben der Anwendung in den zu beteiligenden Ingenieurdisziplinen Bauingenieurwesen sowie Maschinen- und Anlagenbau und der Unterscheidung verschiedener Phasen (frühe und finale Entwurfsphase) stehen insbesondere ,,real world"-Szenarien im Fokus, die durch adäquate Modellierung abzubilden sind. Numerische Strukturanalysen auf dem aktuellen Stand der Forschung bilden die Basis der Entwurfskonzepte.
Mit dem Schwerpunktprogramm sollen Chancen der Inter-/Transdisziplinarität für die Entwicklung von Synergien zwischen den verschiedenen oben genannten Ingenieurdisziplinen und der Mathematik genutzt werden, wobei der Fokus auf die Entwicklung der Entwurfsmethodik von Strukturen gerichtet ist.
Eine zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, das in den verschiedenen Fachgebieten bestehende unterschiedliche Niveau bezüglich der Erfassung der Unschärfe zu harmonisieren. Als Grundlage der Unschärfemodellierung wird die Definition der polymorphen Unschärfe (,,polymorphic uncertainty") vorgeschlagen, mit der alle realen Szenarien abgebildet werden können. Die rasante Entwicklung der Analysekonzepte im Rahmen der ,,imprecise probability" wird aufgenommen. Zusätzliche Informationen, die zur Verbesserung der Datensituation beitragen - wie Expertenwissen, Erfahrung und spezifische Kenntnisse - können mit diesen Modellen berücksichtigt werden. Die Ursachen der Datenunschärfe sind im Allgemeinen vielschichtig, sie treten meist gleichzeitig orts- und zeitabhängig auf. Die ausschließliche Anwendung stochastischer Konzepte und Modelle wird im Rahmen des Schwerpunktprogramms als nicht zielführend eingeschätzt, da dezidierte Voraussetzungen in der Praxis in der Regel nicht beziehungsweise nur schwer erfüllt werden können und dann oft ignoriert werden.
Mit der Einrichtung des Schwerpunktprogramms wird zur Forschung auf folgenden Gebieten aufgefordert:
Komplex A: Datenmodelle, -akquisition, -assimilation
Neben der Entwicklung effizienter Vorgehensweisen der Datenakquisition sind für polymorphe Unschärfemodellierungen folgende Aufgabenfelder relevant:
- Entwickeln problemgerechter Beschreibungen für polymorphe Unschärfemodelle
- Fortentwickeln der Methoden und Systematiken zum Akquirieren der Daten aus Expertenwissen
- Fortentwickeln der Analysen für unscharfe Strukturcharakteristiken
- Entwickeln von Modellen zur Assimilation unscharfer Größen
Komplex B: Strukturen und numerischer Entwurf
Solide numerische Strukturanalysen sind die Grundlage des Entwurfs. Konzepte für den numerischen Entwurf von Strukturen mit unscharfen Daten in den verschiedenen oben genannten Ingenieurdisziplinen zielen auf:
- Fortentwickeln von Strukturanalysen mit polymorph unscharfen Daten (orts- und zeitabhängig)
- Formulieren und Lösen unscharfer Optimierungsaufgaben
- Entwickeln von Lösungen für inverse Probleme
Komplex C: Interaktionen und multiphysikalisches Verhalten mit unscharfen Daten
Numerische Strukturentwürfe erfordern auch die Modellierung der signifikanten Interaktion und des multiphysikalischen Verhaltens. Im Schwerpunktprogramm sollen dazu Beiträge mit unscharfen Datenmodellierungen geliefert werden:
- Kopplung von Unschärfe auf verschiedenen Skalen für Raum und Zeit
- Entwickeln von Methoden für die Erfassung unscharfer Interaktionen
- Lösungsansätze für multiphysikalische Probleme mit unscharfen Daten
Komplex D: Effizienz, Ersatzmodelle und Reduktionsmethoden
Die Akzeptanz numerischer Entwurfsmethoden ist nur mit effizienten Vorgehensweisen erreichbar. Zu entwickeln sind demnach zum Beispiel:
- Methoden der Dimensionsreduktion
- Approximationsmethoden für unscharfe Daten
- Ersatzmodelle und Substrukturtechniken mit unscharfen Daten
Komplex E: Bewertung
Der numerische Entwurf von Strukturen auf der Basis unscharfer Daten und Informationen muss wissenschaftlich fundiert bewertet werden. Erwartet werden Forschungsbeiträge aus folgenden Gebieten:
- Grundlagen zur Unschärfebewertung, Kalibrieren und Validieren unscharfer Maße
- Methoden zur ingenieurgerechten Interpretation unscharfer Ergebnisse
- Entwickeln entscheidungsunterstützender Systeme unter Berücksichtigung der Unschärfe

Kontakt:
TU Dresden, Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke
Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Kaliske
Tel. +49 351 463-34386
Fax: +49 351 463-37086
E-Mail: Michael.Kaliske@tu-dresden.de

Dr. Holger Eggemann
Tel. +49 228 885-2655
E-Mail: Holger.Eggemann@dfg.de
Dr. Simon Jörres
Tel. +49 228 885-2971
E-Mail: Simon.Joerres@dfg.de
Iris Leuthen
Tel. +49 228 885-2809
E-Mail: Iris.Leuthen@dfg.de

Weitere Informationen:
http://www.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/info_wissenschaft_15_30/index.html