Themensammlung für studentische Arbeiten

Die unten aufgeführten Themen sind derzeit für studentische Arbeiten verfügbar. Darüber hinaus können Sie gerne auch eigene Ideen entwickeln. Bei Interesse oder Unklarheiten kontaktieren Sie bitte die jeweilig angegebenen Betreuer_Innen. Außerdem sollten interessierte Studierende über das Sekretariat einen Termin mit Prof. Grabe ausmachen, um das Thema der Abschlussarbeit vor Arbeitsbeginn zu besprechen.

TitelNumerische Berechnung von Suffusion, Untersuchung von Drag-Force Modellen
ArbeitstypP/M
MethodeCFD-DEM
Betreuer_Inmka
TitelNumerische Simulation eines Schiffsquerschnitt in einem Nicht-Newtonschen Fluid
ArbeitstypM/P
MethodeAbaqus / CEL, Fortran (ggf.)
Betreuer_Indmn
TitelProjektierung Versuchsfeld Erdwärmesonden
ArbeitstypP/M
MethodeNumerik
Betreuer_Inmsu
TitelNumerische Simulation des Tragverhaltens zyklisch belasteter Suction-Caissons für Offshore-Windenergieanlagen
ArbeitstypM
MethodeAbaqus
Betreuer_Inmst
TitelUntersuchungen zur Entstehung Porenwasserdrücken durch Dilatanz/Kontraktanz
ArbeitstypB/P
MethodeResolved CFD-DEM
Betreuer_Inmka
TitelMathematische und numerische Untersuchung des Druck-/Zugspannungsübergangs der (neu formulierten) Stoffroutine
ArbeitstypP/M
BeschreibungAngepasste Stoffroutinen werden in numerischen Simulationen verwendet, um das Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Böden möglichst gut zu approximieren. Im Rahmen dieser Aufgabe sollen einzelne Eigenschaften einer bestehenden Stoffroutine isoliert betrachtet und in Rücksprache überarbeitet werden.
MethodeAbaqus / CEL
Betreuer_Indzo
TitelModellierung Boden-Bauwerk-Interaktion integraler Brücken
ArbeitstypP/M
BeschreibungDie Boden-Bauwerk-Interaktion beeinflusst aufgrund der statischen Unbestimmtheit die Bemessung integraler Brücken. Mithilfe numerischer Simulationen soll eine Parameterstudie an verschiedenen Systemen durchgeführt werden.
MethodeNumerik, Abaqus
Betreuer_Inpvo
TitelBemessen mit FEM
ArbeitstypB/M/P
BeschreibungIm Rahmen dieser Arbeit soll die konventionelle Bemessung einer Kaimauer mit der Bemessung mittels FEM nach Eurocode 7 verglichen werden.
MethodeNumerik, Plaxis, Statik
Betreuer_Inpvo
TitelAuswertung der der chemischen und mechanischen Nachverdichtungsversuche in Horstwalde
ArbeitstypM
BeschreibungIm Oktober/November 2019 werden Nachverdichtungsversuche und modifizierte Pfahlprobebelastungen auf einem Testfeld in Brandenburg durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Maßnahme vor Ort begleitet (ca. 3 Wochen) und messtechnisch ausgewertet werden.
MethodeFeldversuche / Matlab
Betreuer_Indzo
TitelNumerische Simulation eines Luftinjektionsbrunnens, gekoppelte Simulation thermisch/hydraulisch
ArbeitstypM
MethodeCOMSOL oder Abaqus
Betreuer_Inmsu
TitelAuswertung und Vergleich verschiedener PIV-Tools – Weiterentwicklung und Kalibrierung
ArbeitstypB
MethodeMatlab, PIVLab, GeoPIV
Betreuer_Inmka
TitelSimulation der RSV (Rüttelstopfverdichtung) Installation (Huesker)
ArbeitstypM/P
MethodeABAQUS
Betreuer_Innss
TitelSimulation des parallelen RDV (Rütteldruckverdichtung)-Patentpotentialthemas
ArbeitstypB/M/P
MethodeABAQUS
Betreuer_Innss
TitelDYNIV
ArbeitstypB
MethodeMessung / Matlab / Simulink
Betreuer_Inach
TitelUntersuchungen zum hydraulisch mechanisch gekoppelten Verhalten von Dichtungsschichten
ArbeitstypB/P
MethodeLabor, Dichtungszelle
Betreuer_Inmsu
TitelNumerische Untersuchungen zur Einbringung von Tragbohlen – Vergleich von CEL, Röhrentechnik und Möglichkeiten der MPM
ArbeitstypM
MethodeNumerik
Betreuer_Injbe
TitelNumerische Untersuchungen zur Mobilisierung des passiven Erddrucks bei rückverankerten Kaimauern
ArbeitstypM
MethodeABAQUS
Betreuer_Injbe
TitelBestimmung von Unschärfen eines CPT-2 Experimentes und numerische Überprüfung.
ArbeitstypB/P/M
BeschreibungDies ist eine Aufgabe für Macher. Im Gebäude K der Technischen Universität Hamburg befindet sich ein Versuchsstand, an dem modellhafte Drucksondierungen (CPT) durchgeführt werden können. Die Arbeit beginnt mit einer umfangreichen Versuchskampange an Hamburger Sand mit dem Ziel eine umfangreiche Datengrundlage für weitere Analysen zu gewinnen. In einem zweiten Teil wird es darum gehen die Wiederholgenauigkeit der Versuche zu bestimmen und gegebenenfalls statistische Ausreißer zu identifizieren. Der Dritte Arbeitsschritt besteht darin, die Drucksondierung mit Abaqus Explizit (2D) nachzurechnen und die Bodenzustandsgrößen Porenzahl und Spannungszustand abzuleiten.
MethodeVersuchstand /Abaqus Tbu-Script
Betreuer_Intbu
TitelVersuche am Säulenoedometer zur Untersuchung des Kompressionsverhalten von Fluid Mud (ab August/September 2019)
ArbeitstypB/P/M
MethodeVersuche, Matlab, labview
Betreuer_Indmn
TitelUntersuchung der Strukturbildung von Fluid Mud mittels bildgebender Verfahren (BEEM/ CT-Scan)
ArbeitstypB/P
MethodeLabor / CT-Scan / Avizo
Betreuer_Indmn
TitelNumerische Simulation einer 1axial belasteten Bodensäule (1D) mit unscharfen Bodenparametern
ArbeitstypB/P
BeschreibungIn sehr starker Vereinfachung und mit großen Einschränkungen kann ein granularer Boden als linear-elastisches Material idealisiert werden. Als Arbeitsgrundlage wird eine eindimensionale einaxial belastete Bodensäule vorgegeben, deren Bodenzustandsgrößen durch einen Random-Walk-Prozess generiert werden sollen. Hieraus folgt ein Gleichungssystem, welches mit numerischen Methoden gelöst werden muss. Als Löser können beispielsweise Interna des Programms Matlab oder Pythonbibliotheken verwendet werden.
MethodeFEM / DEM / Matlab
Betreuer_Intbu
TitelVersuchsauswertung und numerische Nachrechnung von Laborergebnissen
ArbeitstypB
BeschreibungIn der Bodenmechanik ist die Durchführung von Laborversuchen das Fundament aller weiteren Analysen. Bestandteil dieser Arbeit wird sein, an Sandproben aus dem Hamburger Hafengebiet ('Kaisersand') CRS-Oedometerversuche und Triaxialversuche durchzuführen. Aus den Versuchen, ergänzt um bereits durchgeführte Versuche sollen in einem zweiten Arbeitsschritt die Hypoplastischen Stoffparameter bestimmt werden. Im abschließenden Teil der Arbeit gilt es die Laborversuche mit Abaqus Explizit nachzurechnen und die bestimmten Stoffparameter bestmöglich zu kalibrieren.
MethodeFEM / Statistik / Kreativität
Betreuer_Intbu
TitelNumerische Simulation von Drucksondierungen (2D) mit unscharfen Bodenparametern.
ArbeitstypM
BeschreibungDie Drucksondierung (Cone-Penetration-Test [CPT]) ist ein grundlegender Feldversuch zur Erkundung eines Baugrundes. Auf einem Versuchsgelände im Hamburger Hafen wurden fünf nahe beieinanderliegende Drucksondierungen durchgeführt. Trotz dieser räumlichen diskreten Abgrenzung weisen die Ergebnisse quantifizierbare Schwankungen auf. Ziel der Arbeit wird es sein unter Hinzunahme bestehender geotechnischer Laboranalysen, den Spitzendruck und die Mantelreibung der Drucksonde numerisch nachzurechnen und so die Bodenzustandsgrößen Spannung und Porenzahl zu bestimmen. Aufgrund der schwankenden Eingangsgrößen ist hierbei auch eine räumliche Variation der Bodenzustandsgrößen zu erwarten.
MethodeAbaqus / Matlab
Betreuer_Intbu
TitelFraktale Dimensionen von Bodenzustandsgrößen
ArbeitstypB/P/M
BeschreibungOftmals können innerhalb natürlicher Strukturen und Prozessen Selbstähnlichkeitserscheinungen nachgewiesen werden. Dieses Fraktale Erscheinungsbild trifft auch auf die Zustandsgrößen granularer Böden zu und kann durch die Bestimmung der Fraktalen Dimension quantifiziert werden. Hierfür gilt es eine umfangreiche und grundsätzliche Literaturrecherche zu durchzuführen und die so gefundenen Berechnungsansätze nach Möglichkeit auf ein Modell zu übertragen, mit dem Ziel die Fraktale Dimension einer Bodenzustandsgröße abzuschätzen.
MethodeLiteratur / Mathematik / Matlab
Betreuer_Intbu
TitelKünstliche Intelligenz in der Geotechnik, Auswertung von Drucksondierungen
ArbeitstypB/P/M
BeschreibungIn numerischen Simulationen in der Geotechnik stellt das komplizierte Materialverhalten von Böden eine der größten Schwierigkeiten dar. Vorhandene hochwertige Materialmodelle sind in der Lage verschiedene Szenarien sehr realitätsnah abzubilden, haben an gewissen Punkten aber auch ihre Grenzen und verlieren so ihre Gültigkeit. Ziel dieser Arbeit ist es ein Klassifizierungstool zu konzeptionieren, welches in der Lage ist anzugeben, ob das hypoplastische Stoffmodell in einem dynamischen Randwertproblem gültig ist oder nicht. Als Methode werden hierfür neuronale Netze vorgeschlagen. Neuronale Netze müssen mit Lerndaten gefüttert werden. Hierfür ist eine Idee zu entwickeln, wie Laborversuche aussehen müssten, um das hypoplastische Stoffmodell an seine Versagensgrenze zu bringen. Die Arbeit kann sowohl praktisch als auch theoretisch ausgelegt werden.
MethodePython (oder alternativ) Matlab, Abaqus, eigene Ideen
Betreuer_Intbu
TitelVorhersage des Injektionsvolumens chemische Injektionen im Tunnelbau unter Verwendung von Markow Ketten (Baubetrieb/Geotechnik)
ArbeitstypP/B
BeschreibungTeile der Eisenbahntunnel des Stuttgart 21 Projektes führen durch einen anhydritführenden Gipskeuper. Anhydrit quillt in Kontakt mit Wasser, weshalb die Tunnel gegen eindringendes Wasser durch chemische Injektionen abgedichtet werden. Kenntnis über die voraussichtlich zu verpressende Menge an Injektionsmittel ist wichtig für die Optimierung der Bauprozesse, Kosten- und Bauzeitprognosen. GBPlan ist ein am Institut entwickeltes BIM Unterstützungswerkzeug. Im Rahmen der Arbeit sollen die in GBPlan implementierten Methoden zur Vorhersage von Injektionsvolumen an einem realen Projekt getestet und verbessert werden. (Betreuer: Dipl-Ing. Jan Onne Backhaus, MBA)
MethodeMATLAB, Markow Ketten, Monte-Carlo Simulation
Betreuer_Injob
TitelKI im Baubetrieb - Vorhersage der Ausführungszeiten chemische Injektionen unter Verwendung von neuronalen Netzen. (Baubetrieb)
ArbeitstypB
BeschreibungTeile der Eisenbahntunnel des Stuttgart 21 Projektes führen durch einen anhydritführenden Gipskeuper. Anhydrit quillt in Kontakt mit Wasser, weshalb die Tunnel gegen eindringendes Wasser durch chemische Injektionen abgedichtet werden. Kenntnis über die Injektionsdauer ist wichtig für die Optimierung der Bauprozesse, Kosten- und Bauzeitprognosen. GBPlan ist ein am Institut entwickeltes BIM Unterstützungswerkzeug. Im Rahmen der Arbeit sollen die in GBPlan implementierten Methoden zur Bauzeitenvorhersage ergänzt und an einem realen Projekt getestet und verbessert werden. Verwendet wird unter anderem die MATLAB Deep Learning Toolbox. (Betreuer: Dipl-Ing. Jan Onne Backhaus, MBA)
MethodeMATLAB, MATLAB Deep Learning Toolbox, neuronale Netze
Betreuer_Injob
TitelMathematische und numerische Untersuchung des Schubspannung-Scherraten-Verhaltens Nicht-Newtonscher Fluide
ArbeitstypB/P/M
MethodeMatlab, Fortran, Abaqus
Betreuer_Indmn
TitelNumerische Simulation von Suspensionen/ Nicht-Newtonscher Fluid
ArbeitstypB/P
MethodeLiteraturrecherche
Betreuer_Indmn
TitelParameterstudie zur Implementierung von Gasblasen in der FEM
ArbeitstypB/P/M
BeschreibungDas bodenmechanische Verhalten von gashaltigen Böden ist Forschungsgegenstand. Verlässliche Stoffmodelle, welche die durch den Gaseinfluss entstehenden Besonderheiten abbilden können, stehen nur bedingt zu Verfügung. Mittels einer numerischen Parameterstudie sollen bestehende Stoffmodelle auf ihre Eignung zur Abbildung der Gasphase untersucht werden.
MethodeLiteraturrecherche + Plaxis / Abaqus / o.ä.
Betreuer_Inpka
TitelKlassifizierungsversuche an aufbereiteten Bodenproben entnommen aus dem Storegga-Rutschkomplex im Nordatlantik
ArbeitstypB/P
BeschreibungDer große Unterwasser-Hangrutschkomplex Storegga befindet sich in einem Bereich des Ozeanbodens an dem freies Gas vorkommt. Um den Einfluss des Gases auf das bodenmechanische Verhalten zu untersuchen, werden zunächst grundlegende Bodenkennwerte benötigt, welche im Rahmen dieser Arbeit bestimmt werden sollen. Außerdem ist eine experimentelle Aufbereitung der Bodenproben notwendig.
MethodeLiteraturrecherche / Laborversuche
Betreuer_Inpka
TitelUntersuchung von gashaltigen granularen Böden mittels Laborversuchen und Computertomografie
ArbeitstypB/P/M
BeschreibungGashaltige Böden fordern immer noch Bodenmechaniker heraus, da sie ein ganz besonderes hydraulisches und mechanisches Verhalten zeigen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes an der TUHH werden zur Zeit Unterwasserhangrutschungen untersucht, wobei der Frage nachgegangen wird, ob der Einschluss von Gas im Porenraum einen Einfluss auf die Scherfestigkeit haben kann. Im Rahmen der studentischen Arbeit sollen grundlegende experimentelle Untersuchungen zum Einschluss von einzelnen Gasblasen in wassergesättigten Sanden durchgeführt werden. Die Luftblasen sollen mittels feiner Nadel gezielt eingeimpft werden und bei verschiedenen hyraulischen und mechanischen Randbedingungen (Durchströmung, Kompression des Korngerüsts) mittels Computertomografie auf mikroskopischer Ebene "verfolgt" und untersucht werden.
MethodeLiteraturrecherche, Experimente, Theorie, Auswertung und Analyse (insb. v. 3D-CT-Daten)
Betreuer_Inmm / pka
TitelNumerische Prozessoptimierung: Test und Optimierung des Tools „GBPlan“ anhand einer eigenständig gewählten Baustelle (Baubetrieb/Geotechnik)
ArbeitstypB/P
BeschreibungGBPlan ist ein am Institut entwickeltes BIM-Unterstützungswerkzeug. Im Rahmen dieser Arbeit soll GBPlan anhand einer selbst gewählten Baustelle im Bereich der Geotechnik getestet und um weitere Funktionen erweitert werden. Die in der Arbeit zu erweiternden Programmelemente werden in Abhängigkeit von der untersuchten Baumaßnahme vor Arbeitsbeginn definiert. Bitte wenden Sie sich deshalb mind. 1 Monat vor Arbeitsbeginn an den Betreuer der Arbeit. (Betreuer: Dipl.-Ing, Jan Onne Backhaus, MBA)
MethodeGraphentheorie, MATLAB, Multikriterielle Optimierungsverfahren
Betreuer_Injob
TitelVirtuelle Laborversuche basierend auf CT-Daten
ArbeitstypM
BeschreibungMit der Entwicklung der Rechenleistung, wächst die Bestrebung bodenmechanische Laborversuche in einem "virtuellen Bodenlabor" rein auf numerischer Ebene durchzuführen. Im Rahmen der Masterarbeit sollen hierfür Grundlagen geschaffen werden, indem aufbauend auf weitestgehend vorhandenen Computertomografie-Daten, d.h. mikroskopischen 3D-Scans, von granularen Böden, eine "Sandkorn-Bibliothek" aufgebaut wird. Beruhend auf diesen virtuellen Sandkörnern sollen daraufhin einfache numerische Modelle und Partikel-basierte Simulationen, z.B. die Simulation eines Ödometerversuchs, vorgenommen werden. Die Arbeit stellt Pionierarbeit dar und erfordert sowohl Faszination für die Grundlagenforschung als auch für numerische Simulationen. Die Aufgabenstellung wird sich mit der Bearbeitung weiterentwickeln, weil sich herausstellen wird, welchen numerischen Aufwand die Simulationen erfordern.
MethodeLiteraturrecherche, Theorie zu Partikel-basierten Simulationen (z.B. DEM, LS-DEM), Modellentwicklung mittels Matlab/Python, numerische Simulationen mittels Abaqus, Auswertung und Analyse
Betreuer_Inmm / hst
TitelModeling and simulation of a pile diver machine and literature review of possible model-based control strategies
ArbeitstypB/P
BeschreibungThe first objective of this project is to improve an existing model of a pile diver machine, adding corresponding degrees of freedom, determining the best way to represent disturbances due to the interaction with the soil, and representing the motor constants. Furthermore, a state-space representation of the complete machine is to be determined and implemented in Matlab/Simulink for simulation purposes. The second objective leads with the structured review of possible control strategies for the conservation of stability when disturbances occur. The review should focus on model-based control.
MethodeMatlab/Simulink, Literature review, multibody dynamics, control systems
Betreuer_Infwr
TitelProgrammierung eines interaktiven Moduls zur Berechnung von REVs in AVIZO
ArbeitstypM / P
BeschreibungFür poröse (mehrphasige) Medien sollen die repräsentativen Volumenelemente (REV) für ausgewählte makroskopische Eigenschaften gefunden werden. Ein REV ist das kleineste Teilvolumen eines porösen Materials, dessen Eigenschaften repräsentativ für das gesamte poröse Medium sind. Im Zuge der Abschlussarbeit soll ein Modul für die kommerzielle Software AVIZO zur Auswertung von dreidimensionalen CT-Daten entwickelt werden. Hierfür soll auf die Python- oder MATLAB-Schnittstellen der Software zurückgegriffen werden. Die CT-Daten werden zur Bearbeitung von dem Betreuer ausgehändigt und sollen nicht selbst erhoben werden.
MethodeLiteraturrecherche, Programmierung, Auswertung und Analyse.
Betreuer_Intt