Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2012

Rechnergestützte Wissenschaften Master Information
Vertiefungsgebiete
Theoretische Physik
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
402-0810-00LComputational Quantum Physics Information W8 KP2V + 2UM. Troyer
KurzbeschreibungThis course provides an introduction to simulation methods for quantum systems, starting with the one-body problem and finishing with quantum field theory, with special emphasis on quantum many-body systems. Both approximate methods (Hartree-Fock, density functional theory) and exact methods (exact diagonalization, quantum Monte Carlo) are covered.
LernzielThe goal is to become familiar with computer simulation techniques for quantum physics, through lectures and practical programming exercises.
327-5102-00LComputational Polymer Physics Information W4 KP2V + 2UE. Del Gado
KurzbeschreibungEinführung in die Methoden der Computersimulation und deren Grundlagen für die Physik und das Materialverhalten einfacher und komplexer Materialien, insbesondere Polymerflüssigkeiten. Diese Veranstaltung richtet sich insbesondere an die HörerInnen des Kurses 402-0809-00L Introduction to Computational Physics. Kenntnis mindestens einer Programmiersprache ist Voraussetzung.
LernzielDas Ziel besteht in der i) Erlernung von Techniken, die in der rechnergestützten Physik für Materialien benötigt werden, und ii) numerischen Lösung von Problemen der Vielteilchenphysik. Im Kurs werden Methoden auf physikalische Probleme der Polymerphysik (inklusive Flüssigkristalle, Gläser, Gele) angewandt, die in der Einführung 402-0809-00L Introduction to Computational Physics erlernt wurden.
InhaltDer Fokus liegt bei den Teilchenmethoden und Mastergleichungen. Techniken wie etwa Monte Carlo, Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichts-Molekulardynamik, 'smoothed particle'-Dynamik, dissipative Teilchendynamik, Brownsche Dynamik, 'embedded' Atome, Gitter-Boltzmann werden eingeführt und zur Anwendung gebracht. Master-Gleichungen, Markov-Prozesse, Fokker-Planck-Gleichungen, stochastische Differentialgleichungen bilden einen Schwerpunkt bei den Grundlagen. Substanzen: von einfachen zu strukturierten Fluiden (Gase, Polymere, Ferrofluide, Flüssigkristalle, Metalle, Gläser, Gele).
SkriptEin Script (pdf) wird bereitgestellt.
LiteraturM. Kröger, Models for polymeric and anisotropic liquids (Springer, Berlin, 2005).
Journal-Artikel werden im zur Verfügung gestellt.
Voraussetzungen / BesonderesDie Kenntnis mindestens einer Programmiersprache (matlab, fortran, c++, Mathematica o.ä.) und einer Scriptsprache (ksh, perl, python o.ä.) wird vorausgesetzt.
401-5810-00LSeminar in Theoretischer Physik für CSEW4 KP2SM. Troyer, P. R. Corboz
KurzbeschreibungIn diesem Seminar präsentieren die Studierenden einen Vortrag über ein fortgeschrittenes Thema der modernen theoretischen oder computational Physik.
Lernziel
Financial Engineering
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
401-4658-00LComputational Methods for Quantitative Finance: PDE Methods Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W6 KP3V + 1UO. Reichmann
KurzbeschreibungIntroduction to principal methods of option pricing. Emphasis on PDE-based methods. Prerequisite MATLAB programming
and knowledge of numerical mathematics at ETH BSc level.
LernzielIntroduce the main methods for efficient numerical valuation of derivative contracts in a
Black Scholes as well as in incomplete markets due Levy processes or due to stochastic volatility
models. Develop implementation of pricing methods in MATLAB.
Finite-Difference/ Finite Element based methods for the solution of the pricing integrodifferential equation.
Inhalt1. Review of option pricing. Wiener and Levy price process models. Deterministic, local and stochastic
volatility models.
2. Finite Difference Methods for option pricing. Relation to bi- and multinomial trees.
European contracts.
3. Finite Difference methods for Asian, American and Barrier type contracts.
4. Finite element methods for European and American style contracts.
5. Pricing under local and stochastic volatility in Black-Scholes Markets.
6. Finite Element Methods for option pricing under Levy processes. Treatment of
integrodifferential operators.
7. Stochastic volatility models for Levy processes.
8. Techniques for multidimensional problems. Baskets in a Black-Scholes setting and
stochastic volatility models in Black Scholes and Levy markets.
9. Introduction to sparse grid option pricing techniques.
SkriptThere will be english, typed lecture notes as well as MATLAB software for registered participants in the course.
LiteraturR. Cont and P. Tankov : Financial Modelling with Jump Processes, Chapman and Hall Publ. 2004.

Y. Achdou and O. Pironneau : Computational Methods for Option Pricing, SIAM Frontiers in Applied Mathematics, SIAM Publishers, Philadelphia 2005.

D. Lamberton and B. Lapeyre : Introduction to stochastic calculus Applied to Finance (second edition), Chapman & Hall/CRC Financial Mathematics Series, Taylor & Francis Publ. Boca Raton, London, New York 2008.

J.-P. Fouque, G. Papanicolaou and K.-R. Sircar : Derivatives in financial markets with stochastic volatility, Cambridge Univeristy Press, Cambridge, 2000.
Voraussetzungen / BesonderesThe 2009 title of this course unit was "Computational Methods for Quantitative Finance II: Finite Element and Finite Difference Methods".
401-8908-00LContinuous Time Quantitative Finance Information
No enrolment to this course at ETH Zurich. Book the corresponding module directly at the UZH.
W4.5 KP3Vexterne Veranstalter
KurzbeschreibungAmerican Options, Stochastic Volatility, Lévy Processes and Option Pricing, Exotic Options, Transaction Costs and Real Options.
LernzielThe course focuses on the theoretical foundations of modern derivative pricing. It aims at deriving and explaining important option pricing models by relying on some mathematical tools of continuous time finance.
A particular focus on jump processes is given. The introduction of possible financial crashes is now essential in some models and a clear understanding of Poisson processes is therefore important. A standard background in stochastic calculus is required.
InhaltStochastic volatility models
Itô's formula and Girsanov theorem for jump-diffusion processes
The pricing of options in presence of possible discontinuities
Exotic options
Transaction costs
SkriptSee: Link
LiteraturSee: Link
Voraussetzungen / BesonderesFormer course title: "Mathematical Finance and Derivatives"
401-5820-00LSeminar in Financial Engineering für CSEW4 KP2SD. Würtz
KurzbeschreibungIm Seminar geht es um das angeleitete Selbststudium von Originalarbeiten und von fortgeschrittenen Lehrbüchern aus dem Bereich Financial Engineering. Die Teilnehmer(innen) halten einen 40-min. Vortrag (auf Englisch), der mit dem verantwortlichen Leiter des Seminars vorzubesprechen ist. Teilnahme während des ganzen Semesters ist obligatorisch.
LernzielSelbststudium and Präsentation einer grundlegenden Problemstellung aus dem Bereich Financial Engineering. Lernen, über ein wissenschaftliches Thema vorzutragen.
InhaltDie Themen stammen aus den Gebieten Finanzmarktanalysen, Bewertung von Finazmarktinstrumenten, Risiko Management, Portfolio Optimierung, Monte Carlo Methoden.
LiteraturPapiere und Unterlagen werden in der ersten Semesterwoche verteilt.
Voraussetzungen / BesonderesBei Fragen wenden Sie sich bitte an: PD Dr. Diethelm Wuertz: Link
Electromagnetics
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0366-00LIntroduction to Computational Electromagnetics Information W6 KP4GC. Hafner
KurzbeschreibungAn overview over the most prominent methods for the simulation of electromagnetic fields is given This includes domain methods such as finite differences and finite elements, method of moments, and boundary methods. Both time domain and frequency domain techniques are considered.
LernzielOverview of numerical methods for the simulation of electromagnetic fields and hands-on experiments with selected methods.
InhaltOverview of concepts of the main numerical methods for the simulation of electromagnetic fields: Finite Difference Method, Finite Element Method, Transmission Line Matrix Method, Matrix Methods, Multipole Methods, Image Methods, Method of Moments, Integral Equation Methods, Beam Propagation Method, Mode Matching Technique, Spectral Domain Analysis, Method of Lines. Applications: Problems in electrostatic and magnetostatic, guided waves and free-space propagation problems, antennas, resonators, inhomogeneous transmissionlLines, nanotechnic, optics etc.
SkriptDownload from: Link
Voraussetzungen / BesonderesFirst half of the semester: lectures; second half of the semester: exercises in form of small projects
227-0662-00LOrganic and Nanostructured Optics and Electronics Information W6 KP4GV. Wood
KurzbeschreibungThis course examines the optical and electronic properties of excitonic materials that can be leveraged to create thin-film lasers, light emitting devices, solar cells, and transistors. Laboratory sessions will provide students with experience in fabrication and characterization of devices with organic thin film active layers.
LernzielGain the knowledge and practical experience to begin research with organic or nanostructured materials and understand the key challenges in this rapidly emerging field.
InhaltExcitonic Materials (organic molecules, polymers, colloidal quantum dots, and nanowires).

Energy Levels and Excited States (phonon interactions, singlet and triplet states, optical absorption, luminescence, and lasing).

Polaronic and Excitonic Processes (charge transport, Dexter and Förster energy transfer, and exciton diffusion).

Devices (photodetectors, photovoltaics, light emitting devices, transistors, and memory cells).
LiteraturLecture notes and reading assignments from current literature to be posted on website.
Voraussetzungen / BesonderesGraded Work:
6 homework assignments
15 minute final presentation
401-5870-00LSeminar in Electromagnetics for CSEW4 KP2SC. Hafner
KurzbeschreibungDiscussion of fundamentals of electromagnetics and various applications (wave propagation, scattering, antennas, waveguides, bandgap materials, etc.). Numerical methods suited for the analysis of electromagnetic fields and for the optimal design of electromagnetic structures.
LernzielKnowledge about classical electromagnetics, main applications, and appropriate numerical methods.
Geophysik
Empfohlene Kombinationen:
Fach 1 + Fach 2
Fach 4 + Fach 5
Fach 1 + Fach 3
Fach 4 + Fach 3
Geophysik: Fach 1
findet im Herbstsemester statt
Geophysik: Fach 2
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
651-4008-00LDynamics of the Mantle and LithosphereW3 KP2GD. A. May
KurzbeschreibungDas Ziel dieses Kurses ist, ein ausführliches Verständnis der physikalischen Eigenschaften, der Struktur und des dynamischen Verhaltens des Mantle-Lithosphäre Systems zu erreichen. Der Kurs fokussiert hauptsächlich auf die Erde aber bespricht auch wie diese Prozesse in anderen terrestrischen Planeten auftreten.
LernzielDas Ziel dieses Kurses ist, ein ausführliches Verständnis der physikalischen Eigenschaften, der Struktur und des dynamischen Verhaltens des Umhang-Lithoshäre Systems zu erreichen, konzentriert, hauptsächlich auf Masse aber auch bespricht, wie diese Prozesse anders als in anderen terrestrischen Planeten auftreten.
Geophysik: Fach 3
nur anrechenbar, falls beide Lerneinheiten erfolgreich abgeschlossen werden
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
651-4094-00LModelling for Applied GeophysicsW3 KP2GH. Maurer
KurzbeschreibungThis course provides an introduction to numerical modelling techniques as they are employed in many projects in Applied Geophysics. The focus is rather on the basic principles and applications than on rigorous mathematical proofs. Prerequisites for this course include (i) basic knowledge of vector analysis and Fourier transform techniques and (ii) knowledge of Matlab (required for the exercises).
LernzielAfter this course the students should have a good overview of the numerical modelling techniques that are commonly applied in Applied Geophysics. They should be familiar with the basic principles of the methods. Furthermore, they should know advantages and disadvantages as well as the limitations of the individual approaches.
InhaltDuring the first part of the course, the following topics are covered:
- General issues about finite precision of numerical modeling
- Potential field modeling
- Layered Earth modeling using transform methods
- Finite differences
- Finite elements
- Computation of sensitivities

Most of these modules are accompanied by exercises

During the second part of the course, small projects will be assigned to the students. They either include a programming exercise or a literature study. Towards the end of the course, the students will make short presentations of their project work.
SkriptPresentation slides and some background material will be provided.
Voraussetzungen / BesonderesThis course is offered as a half-semester course during the first part of the semester
651-4096-00LInverse Theory for Applied GeophysicsW3 KP2VH. Maurer, G. Hetényi
KurzbeschreibungThis course provides an introduction to inversion theory. The focus is rather on the basic principles and applications than on rigorous mathematical proofs. Prerequisites for this course include (i) basic knowledge of analysis and linear algebra and (ii) knowledge of Matlab (required for the exercises).
LernzielAfter this course the students should have a good grasp of geophysical inversion problems. In particular, they should be familiar with linear and non-linear inversion techniques. Most importantly, they should be aware of potential pitfalls and limitations of the methods. That is, the students should be ready to apply the inversion methodology to real geophysical problems.
InhaltDuring the first part of the course, the following topics are covered:
- Statistical data analysis
- Matrix inversion techniques
- Linear inversion problems
- Non-linear inversion problems
- Special topics (global optimizer, lp norm problems, linear programming)

Most of these modules are accompanied by exercises

During the second part of the course, small projects will be assigned to the students. They either include a programming exercise or a literature study. Towards the end of the course, the students will make short presentations of their project work.
SkriptPresentation slides and some background material will be provided.
Voraussetzungen / BesonderesThis course is offered as a half-semester course during the second part of the semester
Geophysik: Fach 4
findet im Herbstsemester statt
Geophysik: Fach 5
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
651-4006-00LSeismology of the Spherical Earth Information W3 KP2GL. Boschi, T. Nissen-Meyer
KurzbeschreibungBrief review of continuum mechanics and earthquake modeling. Approaches to solving the momentum equation in realistic Earth models, or ways to calculate a theoretical seismogram: homogeneous wave equation; P and S waves; eikonal equation and ray tracing; surface-wave solutions; normal-mode solutions; numerical solutions.
LernzielAfter taking this course, students will have the background knowledge necessary to start an original research project in global theoretical seismology.
LiteraturAki, K. and P. G. Richards, Quantitative Seismology, second edition, University Science Books, Sausalito, 2002.
Dahlen, F. A. and J. Tromp, Theoretical Global Seismology, Princeton University Press, Princeton, 1998.
Lay, T. and T. C. Wallace, Modern Global Seismology, Academic Press, San Diego, 1995.
Shearer, P., Introduction to Seismology, Cambridge University Press, 1999.
Udias, A., Principles of Seismology, Cambridge University Press, 1999.
Systembiologie
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
262-0002-00LStatistical Models in Computational BiologyW5 KP2V + 1UN. Beerenwinkel
KurzbeschreibungThe course offers an introduction to graphical models and their application to complex biological systems. Graphical models combine a statistical methodology with efficient algorithms for inference in settings of high dimension and uncertainty. The unifying graphical model framework is developed and used to examine several classical and topical computational biology methods.
LernzielThe goal of this course is to establish the common language of graphical models for applications in computational biology and to see this methodology at work for several real-world data sets.
InhaltGraphical models are a marriage between probability theory and graph theory. They combine the notion of probabilities with efficient algorithms for inference among many random variables. Graphical models play an important role in computational biology, because they explicitly address two features that are inherent to biological systems: complexity and uncertainty. We will develop the basic theory and the common underlying formalism of graphical models and discuss several computational biology applications. Topics covered include conditional independence, Bayesian networks, Markov random fields, Gaussian graphical models, EM algorithm, junction tree algorithm, model selection, Dirichlet process mixture, causality, the pair hidden Markov model for sequence alignment, probabilistic phylogenetic models, phylo-HMMs, microarray experiments and gene regulatory networks, protein interaction networks, learning from perturbation experiments, time series data and dynamic Bayesian networks. Some of the biological applications will be explored in small data analysis problems as part of the exercises.
Skriptno
Literatur- Airoldi EM (2007) Getting started in probabilistic graphical models. PLoS Comput Biol 3(12): e252. doi:10.1371/journal.pcbi.0030252
- Bishop CM. Pattern Recognition and Machine Learning. Springer, 2007.
- Durbin R, Eddy S, Krogh A, Mitchinson G. Biological Sequence Analysis. Cambridge university Press, 2004
636-0706-00LSpatio-Temporal Modelling in Biology Information W5 KP3GD. Iber
KurzbeschreibungThis course will give an overview to modeling spatio-temporal problems in biology, in particular on the cell and tissue level. A wide range of mathematical techniques will be presented as part of the course, including concepts from non-linear dynamics (ODE and PDE models), stochastic techniques (SDE, Master equations, Monte Carlo simulations), and thermodynamic descriptions.
LernzielThe aim of the course is to introduce students to state-of-the-art mathematical modelling of spatio-temporal problems in biology. Students will learn how to chose from a wide range of modelling techniques and how to apply these to further our understanding of biological mechanisms. The course aims at equipping students with the tools and concepts to conduct successful research in this area; both classical as well as recent research work will be discussed.
Inhalt1. Introduction
2 .Morphogen Gradients
3. Robustness and Scaling of Morphogen Gradients
4. Dorso-ventral axis formation
5. Travelling Waves
6. Somitogenesis
7. Turing Pattern
8. Limb Development
9. Branching Morphogenesis
10. Chemotaxis
11. Cell Adhesion & Migration
12. Summary
SkriptAll lecture material will be made available online Link
LiteraturMurray, Mathematical Biology, Springer
Forgacs and Newman, Biological Physics of the Developing Embryo, CUP
Keener and Sneyd, Mathematical Physiology, Springer
Fall et al, Computational Cell Biology, Springer
Szallasi et al, System Modeling in Cellular Biology, MIT Press
Wolkenhauer, Systems Biology
Kreyszig, Engineering Mathematics, Wiley
Voraussetzungen / BesonderesThe course builds on introductory courses in Computational Biology. The course assumes no background in biology but a good foundation regarding mathematical and computational techniques.
Wahlfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0110-00LCompressible FlowsW4 KP2V + 1UJ.‑P. Kunsch
KurzbeschreibungThemen: Instationäre eindimensionale Unterschall- und Überschallströmungen, Akustik, Schallausbreitung, Überschallströmung mit Stössen und Prandtl-Meyer Expansionen, Umströmung von schlanken Körpern, Stossrohre, Reaktionsfronten (Deflagration und Detonation).
Mathematische Werkzeuge: Charakteristikenverfahren, ausgewählte numerische Methoden.
LernzielIllustration der Physik der kompressiblen Strömungen und Üben der mathematischen Methoden anhand einfacher Beispiele.
InhaltDie Kompressibilität im Zusammenspiel mit der Trägheit führen zu Wellen in einem Fluid. So spielt die Kompressibilität bei instationären Vorgängen (Schwingungen in Gasleitungen, Auspuffrohren usw.) eine wichtige Rolle. Auch bei stationären Unterschallströmungen mit hoher Machzahl oder bei Überschallströmungen muss die Kompressibilität berücksichtigt werden (Flugtechnik, Turbomaschinen usw.).
In dem ersten Teil der Vorlesung wird die Wellenausbreitung bei eindimensionalen Unterschall- und Überschallströmungen behandelt. Es werden sowohl Wellen kleiner Amplitude in akustischer Näherung, als auch Wellen grosser Amplitude mit Stossbildung behandelt.

Der zweite Teil befasst sich mit ebenen stationären Überschallströmungen. Schlanke Körper in einer Parallelströmung werden als schwache Störungen der Strömung angesehen und können mit den Methoden der Akustik behandelt werden. Zu der Beschreibung der zweidimensionalen Überschallumströmung beliebiger Körper gehören schräge Verdichtungsstösse, Prandtl -Meyer Expansionen usw.. Unterschiedliche Randbedingungen (Wände usw.) und Wechselwirkungen, Reflexionen werden berücksichtigt.
Skriptnicht verfügbar
LiteraturEine Literaturliste mit Buchempfehlungen wird am Anfang der Vorlesung ausgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Fluiddynamik I und II
151-0834-00LUmformtechnik II - Numerische Simulationsverfahren Information W4 KP2V + 2UP. Hora
KurzbeschreibungVermitteln der Grundlagen der nichtlinearen Finite-Elemente-Methoden. Implizite und explizite FEM-Verfahren für quasistatische Anwendungen; Modellierung von thermo-mechanisch gekoppelten Problemen; Modellierung von zeitlich veränderlichen Kontaktbedingungen; Modellierung des nichtlinearen Werkstoffverhaltens; Modellierung der Reibung; FEM-basierte Voraussage von Versagen durch Risse und Falten.
LernzielProzessoptimierung durch Einsatz numerischer Verfahren.
InhaltEinsatz virtueller Simulationsmethoden zur Planung und Optimierung von Umformprozessen. Grundlagen der virtuellen Simulationsverfahren, basierend auf der Methode der Finiten Elemente (FEM) und der Methode der Finiten Differenzen (FDM). Einführung in die Grundlagen der Kontinuums- und Plastomechanik zur mathematischen Beschreibung des plastischen Werkstoffflusses bei Metallen. Vorgehensweisen bei der Ermittlung prozessrelevanter Kenndaten. Uebnungen: Einsatz industrieller Simulationspakete für die Anwendungen Tiefziehen (Automotive), Innenhochdruckumformen (Space-Frame) und Strangpressen.
Skriptja
151-0836-00LMethoden der virtuellen Prozessauslegung umformtechnischer Systeme Information
Findet dieses Semester nicht statt.
W5 KP2V + 2UP. Hora
KurzbeschreibungEinführung in die heutigen Möglichkeiten der digitalen Fabrikmodellierung mit Beispielen aus den Bereichen digitale Automobilfabrik, digitale IHU-Fabrik, digitale Strangpressfabrik. Vermittelt werden Methoden der nicht-linearen FEM-Prozessanalyse, der nicht-linearen Optimierung und der stochastischen Prozesssimulation für umformtechnische Anwendungen.
LernzielVertiefter Einsatz virtueller Planungstools zur Kontrolle und Auslegung von umformtechnischen Fertigungsverfahren.
InhaltEinführung in die heutigen Möglichkeiten der digitalen Fabrikmodellierungen. Fallstudien: digitale Automobilfabrik, digitalen IHU-Fabrik, digitale Strangpressfabrik. Prozessschritte: Virtuelle Auslegung der Prozesse, tryout der Werkzeuge, Untersuchung der Parametersensitivität. Mathematische Methoden: nicht-lineare FEM, Methoden der nicht-linearen Optimierung, stochastische Verfahren zur Robustheitsuntersuchung.
Skriptja
151-0838-00LNumerische Berechnungsverfahren für Mikro- und Nano-Strukturen Information
Findet dieses Semester nicht statt.
W5 KP2V + 2UP. Hora
KurzbeschreibungVermittlung der Grundlagen der rechnergestützten Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen. Behandlung molekulardynamischer Ansätze, kristallographischer Modelle zur Beschreibung des plastischen Fliessens auf der Ebene der Mikrostruktur und auch Methoden der zellulären Automaten. Die unterschiedlichen numerischen Berechnungsme-thoden sind dabei eng gekoppelt mit der Art der Werkstoffmodellierung.
LernzielMikro- und insbesondere Nano-Strukturen bestehen aus wenigen Körnern oder sogar Molekular-lagen. Die Berechnung dieser Strukturen ist mit gängigen kontinuumsmechanischen Berech-nungsmodellen nicht mehr zulässig. Die Vorlesung behandelt deshalb Berechnungsverfahren, welche eine mikrostrukturelle Beschreibung des Werkstoffverhaltens erlauben und somit in Be-reichen der Mikro- und Nanomodellierungen einsetzbar sind.
InhaltDie Vorlesung vermittelt die Grundlagen der rechnergestützten Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen. Behandelt werden sowohl molekulardynamische Ansätze, kristallographische Modelle zur Beschreibung des plastischen Fliessens auf der Ebene der Mikrostruktur als auch die Methoden der zellulären Automaten. Die unterschiedlichen numerischen Berechnungsmethoden sind dabei eng gekoppelt mit der Art der Werkstoffmodellierung.
SkriptJa
151-0840-00LPrinciples of FEM Based Optimization and Robustness Analysis Information W5 KP2V + 2UP. Hora, B. Berisha, N. Manopulo
KurzbeschreibungDie Vorlesung vermittelt Grundlagen im Bereich stochastischer Simulationen und nichtlinearer Optimierungsmethoden. Zuerst werden die Methoden der nichtlinearen Optimierung für komplexe mechanische Systeme hergleitet und anschliessend auf reale Prozesse angewendet. Typische Anwendungen von stochastischen Methoden zur Vorhersage von Prozessstabilität und Robustheitsbewertungen werden behandelt.
LernzielIm Allgemeinen sind reale Systeme nichtlinear. Desweiteren unterliegen reale Prozesse Prozessschwankungen. Trotzdem werden gewöhnlich bei der Simulation zufallsunabhängige Randbedingungen mit konstanten Parametern angenommen. Demzufolge können mit diesen Ergebnissen keine Rückschlüsse auf das reale Systemverhalten gezogen werdnen. Das Ziel dieser Vorlesung ist es, einen Einblick in die Methoden der stochastischen Simulation und der nichtlinearen Optimierung zu geben.

Der Student lernt mathematische Methoden wie bspw. gradientenbasierte und gradientenfreie Methoden (Genetische Algorithmen) kennen. Er lernt den Umgang mit Optimierungsprogrammen (Matlab Optimization Toolbox) und löst damit grundlegende Probleme im Bereich Optimierung und Stochastik.

Desweiteren wird besonders auf die Optimierung und Robustheitsuntersuchungen von Ingenieursproblemen, unter Anwendung von kommerzieller Finite Elemente Software wie LS-Dyna und Optimierungssoftware wie LS-Opt, eingegangen.
InhaltGrundlagen der nichtlinearen Optimierung

- Einführung in die Problematik der nichtlinearen Optimierung und der stochastischen Prozesssimulation
- Grundlagen der nichtlinearen Optimierung
- Einführung in LS-Opt
- Design of Experiments DoE
- Einführung in die nichtlineare FEM

Optimierung nichtlinearer Systeme

- Anwendungsfall: Optimierung einfacher Tragwerke (LS-Dyna, LS-Opt)
- Optimierung mittels Metamodellen
- Einführung in die Strukturoptimierung
- Einführung in die Geometriparametrisierung zur Formoptimierung

Robustheit und Sensitivität mehrparametriger Systeme

- Einführung in die Stochastik und Robustheit von Prozessen
- Sensitivitätsanalysen
- Anwendungsbeispiele
Skriptja
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