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Design und Evaluation einer integrierten Softwareplattform zur Optimierung von Stahlbeton-Tragwerken
unter Einsatz evolutionärer Algorithmen
Design und Evaluation einer integrierten Softwareplattform zur Optimierung von Stahlbeton-Tragwerken
unter Einsatz evolutionärer Algorithmen
1994 – 2002 Studium des Bauingenieurwesens an der Technischen Universität Darmstadt.
2002 – 2004 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau der Technischen Universität Darmstadt.
2004 – 2007 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau der Universität Duisburg-Essen.
seit 2007 Freiberuflicher Berater in der Informationstechnik.
Fakultät
Ingenieurwissenschaften
Abteilung
Bauwissenschaften, Institut für Massivbau
Referent
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held, Institut für Massivbau, Universität Duisburg-Essen
Korreferent
Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Georg Thierauf, Institut für Baustatik, Universität Duisburg-Essen
Tag der mündlichen Prüfung:
06.05.2011
Benotung
summa cum laude
Motivation Motivation
Dr.-Ing. Torben Jörg Pullmann
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held
• Der Planungsprozess von Bauwerken ist sehr Komplex
• Bei Bauwerken beseht in der Regel keine Verifikation durch Prototypen
• Fehler beim Entwurf sind später kaum wirtschaftlich korrigierbar
• Entscheidung der Wirtschaftlichkeit erfolgt im Wesentlichen in den frühen Planungsphasen
• Auswirkungen von Entscheidungen sind in frühen Phasen nicht gut abschätzbar
• Entwürfe sind NP-vollständige Optimierungsprobleme
Optimierungskonzept Optimierungskonzept
Optimierungsprozess Optimierungsprozess
Software-Prototypen Software-Prototypen
Zielsetzung Zielsetzung
• Entwicklung eines softwarebasierten Konzeptes zur Optimierung von komplexen Stahlbeton-Tragwerken
• Anwendbar in frühen Planungsphasen -> konzeptioneller Entwurf
• Berücksichtigung von Randbedingungen unterschiedlicher Gewerke
• Große Flexibilität der Anpassung:
• Optimierungsvariablen, Randbedingungen
• Modellbildung , Bewertungsfunktion
• Prototypische Implementierung des Konzeptes
• Verifikation durch experimentelle Versuchsreihen
• Optimierungskomponente basierend auf dem Prinzip der Genetischen Programmierung
• Flexibilität durch Einsatz eines Wissensbasierten Ansatzes
• Interpretation der Genotypen
• Bewertung der Fitness
• Anbindung eines FEM-Systems zur Schnittgrößenermittlung
• Grafische Visualisierung drei-dimensionaler Modelle der Individuen
• Lückenlose Transparenz des wissensbasierten Bewertungs-vorganges durch Einsatz einer Erklärungskomponente
Fitness-Berechnung eines Individuums Fitness-Berechnung eines Individuums
Wissensbasierte Erzeugung Phänotyp
Wissensbasierte Erzeugung Phänotyp
Externe Finite Elemente
Berechnung
Externe Finite Elemente
Berechnung
Wissensbasierte Bemessung
Wissensbasierte Bemessung
Wissensbasierte Ermittlung der Fitness
Wissensbasierte Ermittlung der Fitness
Index der Gesamtkosten: Index des Ertrages: Fitness:
(Anwendungsbeispiel)
Index der Gesamtkosten: Index des Ertrages: Fitness:
(Anwendungsbeispiel)
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Wissens-Akquisitionstool „KBDT“ Wissens-Akquisitionstool „KBDT“ Optimierungsplattform „Evolutionary DaVinci“ Optimierungsplattform „Evolutionary DaVinci“
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Start Start
Ende Ende
Initialpopulation Initialpopulation
Fitness-Berechnung Fitness-Berechnung
Selektion Selektion
Rekombination Rekombination Mutation Mutation
Folgegeneration Folgegeneration
Abbruchkrit. erfüllt?
J
Institut für Massivbau Leitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held
Forschungsschwerpunkte:
• Trag- und Verformungsverhalten
• Instandsetzen und Verstärken
• Innovative Technologien im Brückenbau
• Beurteilung älterer Bauwerke
• Informationsverarbeitung
Dr.-Ing. Torben Jörg Pullmann