Prof. Dr.-Ing. Matthias Baitsch

Ziele der Ausbildung:

Die Studierenden kennen die Grundbegriffe der Mathematik und können sich in mathematischer Schreibweise ausdrücken. Sie sind in der Lage mit Vektoren, Matrizen und Funktionen einer Variablen umzugehen und diese als Hilfsmittel zur Lösung von Ingenieursaufgaben einzusetzen.

Gliederungsübersicht:

• Mengen, Aussagenlogik, Abbildungen sowie Gleichungen und Ungleichungen
• Rechenoperationen für Vektoren und ihre geometrische Bedeutung
• Parameterform, implizite Darstellung (Normalen- und Koordinatengleichung) und Hesse-Normalform von Geraden und Ebenen
• Lösungsverfahren für Standardaufgaben der analytischen Geometrie
• Vektoren, Matrizen und lineare Abbildungen, zugehörige Rechenoperationen, lineare Unabhängigkeit, inverse Matrizen
• Elementare Funktionen, Interpolationspolynome
• Folgen, Grenzwerte und Reihen
• Definition der Ableitung, geometrische Interpretation und Rechenregeln
• Untersuchung von Funktionsverläufen, Extremwerte, Taylorpolynome
• Optimierungsaufgaben mit einer Variablen

(weitere Infromationen s. Modulhandbuch)

Ziele der Ausbildung:

Die Studierenden kennen und verstehen die Grundlagen der Integralrechnung für Funktionen einer Variablen und können bestimmte Integrale analytisch und numerisch auswerten. Sie sind sicher im Umgang mit Funktionen mehrerer Variablen und sind in der Lage, diese zu differenzieren und zu integrieren. Die Studierendenkennen gewöhnliche Differentialgleichungen und verstehen, wie sich diese aus physikalischen Gesetzen herleiten lassen. Sie sind in der Lage Differentialgleichungen des Ingenieurwesens einzuordnen und in ausgewählten Fällen zu lösen.

Gliederungsübersicht:

• Integrale und orientierter Flächeninhalt, Grenzwertdefinition, Hauptsatz der Integral- und Differentialrechnung
• Partielle Integration, Integration durch Substitution und Partialbruchzerlegung
• Numerische Integrationsverfahren (Newton-Cotes, Gauß)
• Partielle Ableitungen von Funktionen mehrerer Variablen
• Tangentialebene, notwendige/ hinreichende Kriterien für lokale Extremstellen
• Mehrfachintegrale in verschiedenen Koordinatensystemen
• Richtungsfelder von Differentialgleichungen
• Lösungsverfahren für ausgewählte Typen gewöhnlicher Differentialgleichungen erster Ordnung (DGLn mit getrennten Variablen, lineare DGLn)
• Differentialgleichung der Balkenbiegung

(weitere Informationen s. Modulhandbuch)

Ziele der Ausbildung:

Die Studierenden kennen numerische Lösungsverfahren für ausgewählte Aufgaben aus dem Ingenieurwesen. Sie verstehen die zu Grunde liegenden Vorgehensweisen und die Eigenschaften der entsprechenden Verfahren. Sie können die vorgestellten Ansätze in der Programmierumgebung Matlab umsetzen und zur Lösung konkreter Aufgaben anwenden. Die Studierenden lernen exemplarisch Vorgehensweisen zur mathematischen Modellierung physikalischer Prozesse kennen und können diese selbstständig auf verwandte Probleme übertragen. Das Modul wird mit einer interdisziplinären Projektarbeit, auch in Kooperation mit externen Partnern, abgeschlossen.

Gliederungsübersicht:

• Einführung in die Programmierung mit Matlab
• Mathematische Formulierung von Optimierungsproblemen und numerische Optimierungsverfahren
• Einsatz von Optimierungsverfahren in der Formfindung von Tragwerken
• Systeme von Differentialgleichungen erster Ordnung
• Explizite und implizite Zeitintegrationsverfahren
• Simulation dynamischer Systeme von Massepunkten
• Simulation transienter Wärmeleitungsprozesse in 1D
• Genauigkeit, Stabilität und Abhängigkeit von Startwerten bei der numerischen Lösung von Anfangswertproblemen

(weitere Informationen s. Modulhandbuch)

Ziele der Ausbildung:

Die Studierenden können für ausgewählte Aufgaben aus dem Bau- und Umweltingenieurwesen Softwarelösungenentwickeln. Sie sind in der Lage, fachspezifische Zusammenhänge und Rechenverfahren objektorientiert zu modellieren und in der Programmiersprache Java zu implementieren. Dabei kennen sie die Grundprinzipien der objektorientierten Programmierung und können entsprechende Softwaremodelle mithilfe der Unified Modelling Language (UML) entwickeln und dokumentieren. Die Studierenden können existierende Bibliotheken (Visualisierung, Datenaustausch, lineare Algebra, etc.) für eigene Projekt einsetzen.

Gliederungsübersicht:

• Kapselung, Vererbung und Polymorphie
• Datentypen, Variablen und Objekte
• Nassi-Shneidermann-Diagramme
• UML Klassen- und Objektdiagramme
• Komplexität von Algorithmen
• Beziehungen zwischen Klassen: Vererbung, Assoziation und Komposition
• Java Collections Framework
• Java Swing (Komponenten, Layout-Manager und Event Handling)
• 3D-Graphikbibliothek view3D (eigene Lehrsoftware)

(weitere Infromationen s. Modulhandbuch)

Regelungen zur Verbesserung der Ordnung bei den Klausuren

Organisatorisches

Zeitrahmen: 180 Minuten

Zugelassene Hilfsmittel: Skripte, Mitschriften, Notizen, nichtprogrammierbarer Taschenrechner

Vita

 1988 - 1989
 Zivildienst beim Rettungsdienst Friesland

 1989 - 1991
 Praktika in den Architekturbüros Eble \& Sambeth in Tübingen und Werner Ruhnau in Essen

 10/91 - 04/97
 Studium Bauingenieurwesen, Fachrichtung Konstruktiver Ingenieurbau
 Interdisziplinäres Projektstudium im "`Dortmunder Modell"' Bauwesen
 Universität Dortmund

 07/97 - 06/00
 Ruhr-Universität Bochum, DFG Graduiertenkolleg Computational Structural Dynamics

 09/03
 Promotion zum Thema
 Optimierung druckbeanspruchter Stabtragwerke unter Berücksichtigung
 geometrischer Imperfektionen

 08/00 - 05/04
 Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Lehrstuhl für Ingenieurinformatik im Bauwesen,
 Ruhr-Universität Bochum

 05/04 - 09/09
 Oberingenieur, Lehrstuhl für Ingenieurinformatik im Bauwesen,
 Ruhr-Universität Bochum

 10/09 - 01/12
 Akademischer Koordinator im Studiengang Computational
 Engineering an der Vietnamese-German University (VGU), Ho Chi Minh City, Vietnam

 02/12 - 03/12
 Gastwissenschaftler am Lehrstuhl für Allgemeine Mechanik, Ruhr-Universität Bochum

 04/12 - 08/14
 Vertretungsprofessur für Baustatik, Universität Kassel

 Seit 09/14
 Professur für Bauinformatik und Numerische Verfahren, Hochschule Bochum

M. Baitsch, K. Lehner, D. Hartmann
A CORBA Based Universal Optimization Service. In: Proceedings of the 1. ASMO UK/ISMO Conference on Engineering Design Optimization, Ilkley, 1999

D. Hartmann, H. Weber, M. Baitsch
Reliability-Based and Imperfection-Oriented Structural Optimization. In: Proceedings of the International Conference for Computational Engineering Science (ICES2K), Los Angeles, 2000

M. Baitsch, K. Lehner, D. Hartmann⋆
Distributed Structural Design Using CORBA Technology. In: Proceedings of the 3. European Conference on Product and Process Modelling in Building and Related Industries, Lisbon, 2000

D. Hartmann, M. Baitsch, H. Weber
Structural Optimization in Consideration of Stochastic Phenomena – a New Wave in Engineering. In: K.J. Bathe: First MIT Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics, Cambridge, 2001

M. Baitsch, D. Hartmann⋆
Optimization of Slender Structures Considering Geometrical Imperfections. In M. J. Colaco, H. R. B. Orlande, G. S. Dulikravich: Proceedings of the Inverse Problems, Design and Optimization Symposium, Rio de Janeiro, 2004

M. Baitsch, D. Hartmann
Object-oriented Finite Element Analysis for Structural Optimization Using p-Elements. In K. Beucke, B. Firmenich, D. Donath, R. Fruchter, K. Roddis: Digital Proceedings of the Xth International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, Weimar, 2004

A.Wellmann, M. Baitsch, D. Hartmann, K. Spitzlei, D. Ballnus
Distributed Computing of Failure Probabilities for Structures in Civil Engineering. In K. Beucke, B. Firmenich, D. Donath, R. Fruchter, K. Roddis: Digital Proceedings of the Xth International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, Weimar, 2004

M. Baitsch
Optimisation of Imperfect Structures Using Distributed Components. In B. H. V. Topping, C. A. Mota Soares: Proceedings of the Seventh International Conference on Computa- tional Structures Technology, Lisbon, 2004

A. Wellmann, D. Hartmann, M. Gálffy, M. Baitsch
Distributed and Object-oriented Software System for Lifetime-Based Design. In G. Augusti, M. Ciampoli, G.I. Schuëller: Proceedings of the Ninth International Conference on Structural Safety and Reliability ICOSSAR’05, Rome, 2005

M. Baitsch, D. Hartmann⋆
Towards Lifetime Optimization of Hanger Connection Plates for Steel Arch Bridges. In K.J. Bathe: Third MIT Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics, Cambridge, 2005

M. Baitsch, T. Sikiwat, D. Hartmann
An Object-oriented Approach to High Order Finite Element Analysis of Three-Dimensional Continua. In C.A. Mota Soares, J.A.C. Martins, H.C. Rodrigues, J.A.C. Ambrósio: Proceedings of the III European Conference on Computational Mechanics Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering, Lisbon, 2006

M. Gálffy, M. Baitsch, A. Wellmann-Jelic, D. Hartmann
Lifetime Estimation of Vertical Bridge Tie Rods Exposed to Wind-Induced Vibrations. In C.A. Mota Soares, J.A.C. Martins, H.C. Rodrigues, J.A.C. Ambrósio: Proceedings of the III European Conference on Computational Mechanics Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering, Lisbon, 2006

M. Baitsch, D. Hartmann
A Framework for the Interactive Visualization of Engineering Models. In K. Gürlebeck, C. Könke: Proceedings of the 17 th International Conference on the Application of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering, Weimar, 2006

M. Baitsch, M. Breidt, M. Ilikkan, D. Hartmann
Evolutionary Optimization of Strategies for the Demolition of Buildings with Explosive Charges Using Multibody Dynamics. In B. H. V. Topping, G. Montero, R. Montenegro: Proceedings of the Eighth International Conference on Computational Structures Technology, Las Palmas, 2006

M. Baitsch, N. Li, D. Hartmann
A Hybrid Concept for Numerical Applications in Java. In B. H. V. Topping, G. Montero, R. Montenegro: Proceedings of the Fifth International Conference on Engineering Computational Technology, Las Palmas, 2006

V. Toğan, M. Baitsch
Probabilistic Analysis and Optimization Considering Failure Probability: Application on Engineering Structures. In Proceedings of the Conference for Computer-Aided Engineering and System Modeling, Bolu, 2006

M. Baitsch, D. Hartmann⋆
Optimization of Slender Structures Considering Geometrical Imperfections. Inverse Problems in Science and Engineering, 16(6), 2006

M. Baitsch, S. Worapittayaporn, D. Hartmann
High Order FEM Using Piecewise Defined Basis Functions. In A. Zingoni: Proceedings of the Third International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation, Capetown, 2007

C. Perea, M. Baitsch, F. González-Vidosa, D. Hartmann
Optimization of Reinforced Concrete Frame Bridges by Parallel Genetic and Memetic Algorithms. In A. Zingoni: Proceedings of the Third International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation, Capetown, 2007

M. Baitsch, Y. Hu, D. Hartmann
Parallel Shape Optimization of Three-dimensional Continua with High-order Finite Elements. In J. Herskovits: Proceedings of the International Conference on Engineering Optimization, Rio de Janeiro, 2008

D. Hartmann, M. Baitsch, V.V. Nguyen⋆
Simulationsbasierte Optimierung in der Bautechnik – Neue Informatische Lösungskon- zepte. In M. Grötschel, K. Lucas, V. Mehrmann: Produktionsfaktor Mathematik - Wie Mathematik Technik und Wirtschaft bewegt, Springer 2008

S. Lachmann, R. Höffer, M. Baitsch, D. Hartmann
Monitoring schädigungsrelevanter Einwirkungen am Turm einer Windenergieanlage. In Windingenieurwesen in Forschung und Praxis, Tagungsband der 11. Dreiländertagung D-A-CH, Braunschweig, 2009

S. Lachmann, M. Baitsch, D. Hartmann, R. Höffer
Structural Lifetime Prediction for Wind Energy Converters Based on Health Monitoring and System Identification, EACWE 5, Florence, 2009

M. Baitsch, N. Li, D. Hartmann⋆
A Toolkit for Efficient Numerical Applications in Java. Advances in Engineering Software 41(1), 2009

M. Baitsch, D. Hartmann⋆
Piecewise Polynomial Shape Functions for hp-Finite Element Methods. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 198(13–14), 2009

V. V. Nguyen, D. Hartmann, M. Baitsch, M. König
A Distributed Agent-based Approach for Robust Optimization. 2. International Conference on Engineering Optimization, Lisbon, 2010

S. Lachmann, X. Liu, K.R. Leimbach, R. Höffer, D. Hartmann, M. Baitsch
Structural lifetime prediction based on monitored structural responses of a wind energy converter. IABSE-IASS Symposium “Taller, Longer, Lighter”, London, 2011

M. Baitsch, D. Truong, A. Chaudhary
Sketchalyze - Structural analysis goes mobile. Kitware Source, Software developers quarterly, Issue 27, 2013

K, Musayev, K. Hackl, M. Baitsch
Identification of the Velocity Field of 2D and 3D Tunnel Models with Frequency Domain Full Waveform Inversion, Pamm, 2014

M. Baitsch, K.C. Le, T.M. Tran
Dislocation structure during microindentation, International Journal of Engineering Science, 2015

K, Musayev, K. Hackl, M. Baitsch
Forward and Inverse Viscoacoustic Modelling in a Tunnel Environment, Pamm, 2015