Arbeitsgruppe Uncertainty

• Leitung : Jun. Prof. Dr. Ing. Ulrich Römer

Quantifizierung von Unsicherheiten - Uncertainty Quantification

Die systematische Behandlung von Unsicherheiten/Unschärfen[nbsp]in der Simulation komplexer Prozesse ist ein schnell wachsendes Gebiet. Da technische Systeme immer öfter an physikalischen Grenzen betrieben werden, können Unwägbarkeiten durch fehlendes Wissen, den Fertigungsprozess und die Umgebungsbedingungen einen unerwünschten Effekt auf das Systemverhalten haben.[nbsp]Solche Unsicherheiten können bereits frühzeitig in Computersimulationen berücksichtigt werden. Dies geschieht z.B. durch die Kombination von stochastischen Methoden mit etablierten Simulationsverfahren (wie z.B. Finite Elementen) und erfordert interdisziplinäres Arbeiten zwischen Gebieten des Ingenieurwesens, der Mathematik/Statistik und der Informatik.

Forschungsthemen

• Erfassung von Unsicherheiten in komplexen Modellen
• Surrogat-Modellierung, Polynomial Chaos uns Kernel Methoden
• Sensititvitätsanalyse bezüglich Robustheit und Zuverlässigkeit
• Methoden zur Bayes‘schen Parameterschätzung und Inferenz
• Unsicherheitsquantifizierung bei datengetriebenen Simulationen
• Anwendungen in Mechanik, Fahrzeugtechnik, Luftfahrt

Zusammensetzung der Gruppe

• Leitung : Jun. Prof. Dr.-Ing. Ulrich Römer

• M.Sc. Lucas Hermann (Datenfusion mit der statistischen Finite Elemente Methode)
• M.Sc. Julius Schultz  (Unsicherheits und Sensitivitätsanalyse bei neuen Flugzeugkonfigurationen)
• M.Sc. Lars Menzel (Unsicherheitsquantifizierung für dynamische Systeme)
• M.Sc. Susanna Baars (Multiphysikalische Simulation mit stochastischen Einflüssen)
• Dr. Hazem Yaghi (Unsicherheiten und maschinelles Lernen in der Geomechanik)

Ehemalige

• M.Sc. Prem Ratan Mohan Ram (Unsicherheiten bei der Identifiakation von dynamischen Systemen)
• Dr.-Ing. Niklas Georg (Unsicherheiten bei hochfrequenten und optischen Komponenten)
• M.Sc. Shanza Ali Zafar (Gastwissenschaftlerin, Multifidelity-Verfahren in der Flugmechanik)
• M.Sc. Uchechukwo Sandra Agbogwu (Gastwissenschaftlerin, Multifidelity-Verfahren in der Strömungsmechanik)

Neuere Publikationen

• A Galetzka, N Georg, D Loukrezis, H De Gersem, U Römer. "An hp-adaptive multi-element stochastic collocation methods for surrogate modeling with information re-use." International Journal for Numerical Methods in Engineering 14 (12), pp. 2902-2930  (2023).
• S Nagaraja, U Römer, HG Matthies, L De Lorenzis. "Deterministic and stochastic phase-field modeling of anisotropic brittle fracture." Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 408, pp. 115960 (2023).
• A Barklage, U Römer, A Bertram, P Bekemeyer, J Himisch, R Radespiel, Camli Badrya. "Analysis and uncertainty quantification of a hybrid laminar flow control system". AIAA Journal 60 (10), pp. 5735-5749 (2022).
• D Langemann, C Reisch, U Römer. "Model certification problem for processes." IFAC-PapersOnLine 55 (20), pp. 193-198 (2022).
• U Römer, L Bertsch, SB Mulani, B Schäffer. "Uncertainty Quantification for Aircraft Noise Emission Simulation: Methods and Limitations". AIAA Journal 60 (5) (2022).
• U Römer, J Liu, M Böl. "Surrogate‐Based Bayesian Calibration of Biomechanical Models with Isotropic Material Behavior". International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering, e3575 (2022).
• N Georg, C Lehmann, U Römer, R Schuhmann. "Multifidelity uncertainty quantification for optical structures." Scientific Computing in Electrical Engineering, SCEE 2020, pp. 127-135 (2021).
• J Voigt, KN Jurke, J Schultz, U Römer, J Friedrichs. "Quantifying Model Uncertainties and Sensitivities in Parallel Compressor Models."Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air 84935 (2021).
• U Römer, M Bollhöfer, HK Sreekumar, C Blech, SC Langer. "An adaptive sparse grid rational Arnoldi method for uncertainty quantification of dynamical systems in the frequency domain." International Journal for Numerical Methods in Engineering 122 (2021). 

Lehre

• Methods of Uncertainty Analysis and Quantification (Sommersemester 2023)
• Modellierung komplexer Systeme (Sommersemester 2023)
• Technische Zuverlässigkeit (Wintersemester 2022/2023)
• Technische Sicherheit (Wintersemester 2022/2023; Dozent: Dr. Drewes) 
• Modellierung und Simulation in der Fahrzeugtechnik (Wintersemester 2022/2023)