The goal of simulations in computergraphics is the simulation of realistic phenomena of materials. Therefore, internal and external acting forces are accumulated in each timestep. From those, new velocities get calculated that ultimately change the positions of geometry or particles. Position Based Dynamics omits thie velocity layer and directly works on the positions. Constraints are a set of rules defining the simulated material. Those rules must not be violated throughout the simulation. If this happens, the violating positions get changed so that the constraints get fullfilled once again. In this work a PBD-framework gets implemented, that allows simulations of solids and fluids. Constraints get solved using GPU implementations of Gauss-Seidel and Gauss-Jakobi solvers. Results are physically plausible simulations that are real-time capable.

Systems to simulate crowd-behavior are used to simulate the evacuation of a crowd in case of an emergency. These systems are limited to the moving-patterns of a crowd and are generally not considering psychological and/or physical conditions. Changing behaviors within the crowd (e.g. by a person falling down) are not considered. For that reason, this thesis will examine the psychological behavior and the physical impact of a crowd- member on the crowd. In order to do so, this study develops a real-time simulation for a crowd of people, adapted from a system for video games. This system contains a behavior-AI for agents. In order to show physical interaction between the agents and their environment as well as their movements, the physical representation of each agent is realized by using rigid bodies from a physics-engine. The movements of the agents have an additional navigation mesh and an algorithm for collision avoidance. By developing a behavior-AI a physical and psychological state is reached. This state contains a psychological stress-level as well as a physical condition. The developed simulation is able to show physical impacts such as crowding and crushing of agents, interaction of agents with their environment as well as factors of stress. By evaluating several tests of the simulation, this thesis examines whether the combination of physical and psychological impacts is implementable successfully. If so, this thesis will be able to give indications of an agent- behavior in dangerous and/or stressful situations as well as a valuation of the complex physical representation.

This paper originates from the FP6 project "Emergence in the Loop (EMIL)" which explores the emergence of norms in artificial societies. Part of work package 3 of this project is a simulator that allows for simulation experiments in different scenarios, one of which is collaborative writing. The agents in this still prototypical implementation are able to perform certain actions, such as writing short texts, submitting them to a central collection of texts (the "encyclopaedia") or adding their texts to texts formerly prepared by other agents. At the same time they are able to comment upon others' texts, for instance checking for correct spelling, for double entries in the encyclopaedia or for plagiarisms. Findings of this kind lead to reproaching the original authors of blamable texts. Under certain conditions blamable activities are no longer performed after some time.

This thesis deals with the distribution of large virtual networks to multiple physical hosts using the virtualization tools VNUML and EDIV. While VNUML is responsible for simulating the network, EDIV has its focus primarily on the distributiion. After a short explanation of basic terms and concepts from the field of network simulation, the two previously mentioned virtualization tools are described in detail. This starts in both cases with a detailed description regarding the proper installation and configuration, followed by a demonstration of the most important functions, such as starting or stopping a simulation. The creation of a suitable network scenario and the information scripts provided by EDIV are two further points described in this context. To use the presented possibilities of those tools in practice, an own network scenario is designed and distributed to several hosts, so that the different functions of EDIV can be shown and described accurately.

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.