Filtern
Erscheinungsjahr
- 2009 (2) (entfernen)
Dokumenttyp
- Bachelorarbeit (1)
- Dissertation (1)
Sprache
- Deutsch (2) (entfernen)
Volltext vorhanden
- ja (2) (entfernen)
Schlagworte
- Simulation (2) (entfernen)
Institut
Normen entstehen in jeder Gemeinschaft. Sie sind in der Lage, abseits von Gesetzbüchern und Vertragswerken, für ein rücksichtsvolles Zusammenleben zu sorgen. Dabei haben sie die Fähigkeit zur Anpassung und sind das Durchgangsprodukt eines sich ewig erneuernden Widerstreits zwischen erfahrungsbasierten Erwartungen, die das Handeln bestimmen und Rückmeldungen der Außenwelt, die zu neuen Erfahrungen werden. Gesetzestexte dagegen, die ursprünglich den Versuch darstellten, solche Normen mit der weitesten Verbreitung, festzuhalten und somit das Leben des Einzelnen zu vereinfachen, besitzen durch ihre Statik eine viel geringere Rückkopplung; werden darüber hinaus, sobald der Urzusammenhang mit Normen weitgehend vergessen ist, zum Spielball von Machtinteressen und entfremden sich so vom Normempfinden des Einzelmenschen. Für Normen gilt das "Panta rhei", welches voraussetzt, daß lebendige Einzelwesen ihre Träger sind. Der Versuch die Norm abzutrennen, bspw. durch Niederschrift muss also immer ein Versuch bleiben, der höchstens angenähert zum Erfolg führt. Nicht zuletzt wegen der Unschärfe die dadurch entsteht, daß obwohl wir von einer Norm sprechen, in jedem Einzelnen dem sie bekannt ist, doch wieder eine Abwandlung der generellen Norm existiert und bei ihm, auch nur auf den Zeitpunkt der Erhebung beschränkt, existiert. Somit ist die Simulation von Normentwicklung sicherlich eine schwierige Aufgabe, die allerdings bei Erfolg wichtige Aufschlüsse über das Menschenwesen in der Gesellschaft bringen kann. Wenn das Verständnis über Selbstregulierung dadurch verbessert werden kann, besteht die Hoffnung einen Impuls dafür zu geben, Selbstregulierung auch häufiger den Vortritt vor Regulierung zu lassen. Die Aufgabe, Normentwicklung zu simulieren, stellt sich das EMIL Projekt: "The main technological aim of the project is to construct a simulator for exploring and experimenting norm-innovation. The forecasted impact of the project is to contribute to the regulation of ecommunities by handing out a simulator for the emergence of new norms in complex social systems."1 "While the simulator will be designed as a general-purpose tool, some specific study cases will be selected as so to provide the necessary grounding parameters. Eine agentenbasierte Simulation, die für jeden Agenten über ein komplexes Gedächtnis von bereits gehaltenen Normen verfügt und Lernalgorithmen, die nach Interaktion einen Normenwandel einleiten, sollen das Ziel erreichbar machen. Die vorliegende Arbeit ist eine der ersten Implementationen mit EMIL und soll Impulse für eine Verbesserung der Simulationssoftware geben. Das hier vorgestellte Szenario basiert auf dem Verhalten von Mikrofinanzgruppen.
Entwicklung eines Computermodells der lumbalen Wirbelsäule zur Bestimmung mechanischer Belastungen
(2009)
Ziel der Arbeit war die Erstellung eines MKS-Modells der menschlichen lumbalen Wirbelsäule zur Ermittlung der mechanischen Belastungen innerer Körperstrukturen. Die Oberflächen der Wirbelkörper wurden aus CT-Daten menschlichen Sektionsguts als CAD-Oberflächen generiert und bilden das Grundgerüst des Modells. Die genaue Positionierung des Facettengelenke ist dabei vorgegeben ebenso wie die Ansatzpunkte und Verlaufsrichtungen der ligamentösen Strukturen. Zwischen den starren Wirbelkörpern wurden elastische Bandscheiben eingeführt, deren Mittelpunkte als jeweiliges Drehzentrum der entsprechenden funktionalen Einheiten definiert sind. Damit sind gleichzeitig die Hebelarme zu den Ansatzpunkten der einzelnen Bänder festgelegt. Das mechanische Verhalten dieser verschiedenen Strukturen wurde über physiologische Gleichungen oder Kennlinien in das Modell implementiert. So wurde für die Facettengelenke ein Ansatz für Kontaktkräfte in horizontaler Richtung eingeführt. Für die Kraftentwicklung bei Dehnung der Bänder fanden individuelle Kennlinien aus der Literatur Verwendung. Bei der Deformation der Bandscheiben folgt die Kraftentwicklung einer mechanischen Relation in Abhängigkeit der Deformation sowie der Deformationsgeschwindigkeit. Die entsprechenden Materialkonstanten in den Gleichungen wurden über experimentelle Messdaten aus der Literatur ermittelt. Dem Aufbau von Drehmomenten bei Auslenkung der Bandscheiben um die drei möglichen Rotationsachsen liegen wiederum Kennlinien aus der Literatur zugrunde. In Anpassung an diese experimentell ermittelten Kurven wurden mechanische Gleichungen entwickelt, die letztendlich in das Modell implementiert wurden und die bei jeweiliger Verdrehung der Bandscheibe die Entwicklung eines entsprechenden Moments angeben. Die Validierung des Modells erfolgt auf der einen Seite über die Gleichgewichtsbedingung, bei der die Summe aller Kräfte und Drehmomente bezüglich des Schwerpunkts einer funktionalen Einheit Null sein muss. Dieser Zustand konnte mit dem Modell eindeutig nachgewiesen werden. Auf der anderen Seite konnten punktuell Messergebnisse aus der Literatur über die Modellrechnungen in guter Näherung reproduziert werden. Hier besteht jedoch die Schwierigkeit, dass Messungen an Sektionsgut immer nur in isoliertem Zustand und in einem definierten Versuchsaufbau mit Belastung nur einer Richtung durchgeführt wurden. Innerhalb des Modells befinden sich die Strukturen in einem beweglichen Verbund und unterliegen damit vielfältigen mechanischen Einflüssen, was der Realität im menschlichen Körper auch wesentlich mehr entspricht. Dennoch spiegelt das Materialverhalten der elastischen Elemente innerhalb des Modells größenordnungsmäßig die Ergebnisse der verschiedensten experimentellen Messungen aus der Literatur wider. Zur Simulation unterschiedlicher Belastungssituationen wurde das Modell der Lendenwirbelsäule in verschiedenen Fallbeispielen der Einwirkung einer jeweils konstanten äußeren Kraft unterschiedlicher Größe ausgesetzt. Nach einer kurzen Phase der Bewegung aller Teilstrukturen stellte sich in jedem gerechneten Fallbeispiel ein neuer Gleichgewichtszustand ein. Für alle implementierten Strukturen, wie Bandscheiben, Bänder und Facettengelenke, konnte der zeitliche Verlauf der Belastungszunahme sowie die Belastung im Endzustand berechnet werden. Eine Überprüfung ergab, dass sich alle Ergebnisse im physiologisch gesunden Wertebereich befanden. Damit ist der Nachweis erbracht, dass mit dem vorliegenden Modell ein Instrument entwickelt wurde, das im Rahmen der Genauigkeit des Modells die Belastung der inneren Strukturen bei äußerer Krafteinwirkung zuverlässig berechnet werden können. Die Anwendungen eines derartigen Modells sind vielfältiger Art. Durch Variationen von Parametern können die verschiedensten Situationen simuliert werden. Beispiele sind hier die Auswirkung von degenerierten Bandscheiben mit völlig anderem Materialverhalten auf die umgebenden gesunden Teilstrukturen. Weitere Krankheitsbilder wie schwache Bänder, Wirbelgleiten, Knochenveränderungen oder auch der Einfluss von operativen Maßnahmen wie Versteifung einzelner Abschnitte oder die Einsetzung von Implantaten können damit simuliert werden und ermöglichen quantitative Aussagen über die Veränderung der Beanspruchung der angrenzenden Strukturen. Als Beispiel einer Anwendung in der Medizin wurde der Fall einer degenerierten Bandscheibe aufgezeigt. Die Bandscheibe wurde chirurgisch entfernt und durch ein Implantat zur Versteifung ersetzt. Mit Hilfe der Simulationsrechnung wurde die Auswirkung der Versteifung auf die Deformation der angrenzenden Bandscheiben und die veränderte Kraftentwicklung dargelegt.