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Regular Lectures

Our Lecture Series

Colloquium – “Excellence in Dialogue” – “Argyris Lecture” – End of Semester Lectures

“Excellence in Dialogue”

The annual lecture “Excellence in Dialogue” held at the end of each winter semester aims to provide a platform for an exchange of experience with experienced personalities from scientific and education politics in Stuttgart. In the past, the University of Stuttgart was able to win renowned speakers for this lecture series.

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Prof. Dr. Lino Guzzella
Präsident der ETH Zürich

Wissenschaft im Spannungsfeld von Breite und Spitze

Der Schweizerische Bundesstaat bzw. das ETH-Gesetz definiert die Ziele und die Kernaufgaben der ETH Zürich als naturwissenschaftlich-technische Universität. Diese bestehen aus Ausbildung, Forschung und dem Transfer von Wissen in die Gesellschaft. Die ETH Zürich definiert ihrerseits die strategischen Schwerpunkte und strebt in all ihren Aktivitäten nach Exzellenz. Wir haben somit einerseits die politischen Vorgaben und Erwartungen des Eigners der ETH in der gesellschaftlichen Breite und anderseits das Selbstverständnis der Hochschule zur wissenschaftlichen Spitze. In diesem Spannungsfeld bewegt sich die ETH und sie tut dies seit rund 160 Jahren mit Erfolg. Drei Elemente erweisen sich dabei als für den Erfolg der Hochschule entscheidend: Autonomie, Offenheit und Finanzierung. Autonomie eröffnet Gestaltungsspielräume und verhindert eine Einflussnahme durch die Politik, Offenheit ist eine Bedingung für die Rekrutierung der besten Köpfe und Talente. Eine ausreichende Finanzierung schliesslich ist eine Voraussetzung für Planungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit. Der Vortrag erläutert das Zusammenspiel der verschiedenen Kräfte vor dem Hintergrund aktueller politischer und wissenschaftlicher Herausforderungen der ETH Zürich.  

10.02.2017

Prof. Dr. Jörg Hacker
Präsident der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina

Wissenschaftsakademien als Foren des Dialogs zwischen Wissenschaft, Öffentlichkeit und Politik

Wissenschaft und Technik prägen unsere moderne Wissensgesellschaft in zunehmendem Maße. Auch die Politik sucht bei der Bewältigung großer gesellschaftlicher Herausforderungen immer intensiver seriösen wissenschaftlichen Rat. Dank dieser Tendenzen tritt ein traditionsreicher Typus wissenschaftlicher Institutionen wieder stärker in die Aufmerksamkeit von Politik und Öffentlichkeit: die Wissenschaftsakademien. Die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina ist im Jahr 2008 zur Nationalen Akademie der Wissenschaften ernannt worden, vertritt seitdem die deutsche Wissenschaft im internationalen Akademiendialog und koordiniert die Beratung von Politik und Öffentlichkeit durch die deutschen Wissenschaftsakademien. Der Vortrag geht der Frage nach, welche institutionellen Eigenschaften die deutschen Wissenschaftsakademien besitzen, die ihre Beratung von Politik und Öffentlichkeit auf nationaler wie internationaler Ebene besonders unterstützen, und vermittelt diese Beratungstätigkeit anhand aktueller Beispiele. 

26.01.2016

Prof. Dr. Dr. Andreas Barner
Präsident des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft, Vorsitzender der Unternehmensleitung der Boehringer-Ingelheim GmbH

Die Universitäten und der Innovations- und Wirtschaftsstandort Deutschland

04.02.2015

Prof. Dr.-Ing. Matthias Kleiner
designierter Präsident der Leibniz-Gemeinschaft

Technikwissenschaften in realen und virtuellen Welten

Technik und Technikwissenschaften befassen sich ursprünglich mit Fragen der greifbaren und veränderlichen Dinge der Welt. Modellierung und Simulation begleiten und ersetzen zunehmend das gegenständliche Experimentieren. Das verlangt von den Ingenieurwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern die Fähigkeit, zu abstrahieren und umgekehrt von Modellen auf die Wirklichkeit zu schließen.

Die Wechselwirkungen zwischen virtuellen und realen Welten sind dabei so reizvoll wie herausfordernd, insbesondere wenn übergreifende Forschungsfragen darin auch Anlass und Notwendigkeit konkreter interdisziplinärer Kooperationen erkennen lassen. Im Vortrag werden beide Dimensionen einer innerwissenschaftlichen Entwicklung erörtert.

29.01.2014

Prof. Dr. Peter Strohschneider
Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)

Selbstbezug und Fremdbezug. Über das Spannungsverhältnis von Wissenschaft, Gesellschaft und Wirtschaft

05.02.2013

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Marquardt
Vorsitzender des Wissenschaftsrates

Standort Disneyland? Zum Realitätsgehalt der deutschen Wissenschaftspolitik

Wissenschaftspolitik wird von den Betroffenen – Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern wie Studierenden – mitunter als wirklichkeitsfremde Operation am offenen Herzen gedeutet. Demgegenüber beruft sich die Politik häufig auf die realen Rahmenbedingungen, die bestimmte Entscheidungen notwendig machen und erzwingen. Als Vorsitzender des Wissenschaftsrates wandelt Wolfgang Marquardt zwischen den Welten Wissenschaft und Politik und wird in seinem Vortrag versuchen, die unterschiedlichen Perspektiven miteinander zu vermitteln. In drei Schlaglichtern beleuchtet er Rahmenbedingungen von Wissenschaft und Wissenschaftspolitik im Jahr 2012: Die Illusion der Exzellenz? – Die Realität der Ökonomie – Die Simulation der Zukunft.

07.02.2012

“Argyris Lecture”

Once a year, we award an Argyris Visiting Professorship to a leading personality in the field of simulation technology. With this award, we honor internationally renowned scientists from Germany and abroad, who are outstanding representatives of their disciplines in the field of simulation technology. A public Argyris Lecture at the end of the summer semester gives the visiting professor the opportunity to present his or her research work to the general public.

The visiting professorship is awarded in commemoration of Professor John Argyris, one of the most innovative thinkers in the field of simulation technology.
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Prof. Ronaldo Borja
Stanford University, USA

Multiscale Poromechanics: Fluid flow, solid deformation, and anisotropic thermoplasticity

Natural geomaterials often exhibit pore size distributions with two dominant porosity scales. Examples include fractured rocks where the dominant porosities are those of the fractures and rock matrix, and aggregated soils where the dominant porosities are those of the micropores and macropores. I will present a framework for this type of materials that covers both steady-state and transient fluid flow responses. The framework relies on a thermodynamically consistent effective stress previously developed for porous media with two dominant porosity scales. I will show that this effective stress is equivalent to the weighted sum of the individual effective stresses in the micropores and macropores, with the weighting done according to the pore fractions. Apart from this feature, some geomaterials such as shale exhibit pronounced anisotropy in their hydromechanical behavior due to the presence of distinct bedding planes. In this talk I will also present a thermo-plastic framework for transversely isotropic materials incorporating anisotropy and thermal effects in both elastic and plastic responses. Computational stress-point simulations under isothermal and adiabatic conditions reveal the importance of anisotropy and thermal effects on the inception of a deformation band. I will show that anisotropy promotes the formation of dilation band across a wide range of bedding plane orientations relative to the direction of loading.

Dr. Dorival M. Pedroso
University of Queensland, Australien

Consistent Implementation of FEM Solutions for the Theory of Porous Media

The Theory of Porous Media (TPM) is a rational and convenient mathematical framework to represent the macroscopic behaviour of porous media including interactions between multiple constituents. The resulting system of equations is usually known as the hydro-mechanical problem and seldom possesses analytical solutions with few exceptions; however many successful applications take advantage of numerical solutions based on the finite element method (FEM).
A way to update primary and state variables in the FEM is to use implicit schemes that are unconditionally stable. These schemes nonetheless require a number of (consistent) derivatives for achieving (quadratic) convergence when using Newton’s method. Furthermore, all state variables must be initialised with consistent initial conditions. Therefore, overall consistency of the numerical solver must be followed in order to obtain accurate results under feasible computing times.
An additional challenge during the solution of the multiconstituent flow problem in porous media is the treatment of unilateral boundary conditions that arise when liquid may escape from the porous domain through a region prone to changes in saturation. These kind of boundary conditions greatly increases the difficulty especially in coupled simulations and hence requires a proper method to treat them. This presentation aims to clarify the aforementioned challenges and to suggest a couple of algorithms that were published in to their solution. Focus will be given to:
(a) the innovation around the derivation of all consistent operators and correct setting up of initial conditions;
(b) new method to handle unilateral boundary conditions;
(c) the concept of references and a hysteretic liquid retention model derived from it;
(d) computer implementation aspects and the convenient use
of the Go language to develop a general purpose FE solver with parallel computing capabilities (Gofem).

06.07.2016

Prof. Dr. Michael Celia
Princeton University

Modeling Approaches for CO2 Sequestration in Conventional and Unconventional Reservoirs

Carbon capture and sequestration (CCS) is the only currently available technology that can significantly reduce atmospheric carbon emissions while allowing continued use of fossil fuels for electric power and industrial production.  CCS involves capturing the CO2 before it is emitted to the atmosphere, and injecting it into deep subsurface formations, thereby keeping it out of the atmosphere for centuries to millennia or longer.  While conventional, high-permeability formations have traditionally been considered as injection targets, recent proposals suggest possible injection of captured CO2 into unconventional reservoirs with low permeability, specifically depleted shale-gas reservoirs.  Analysis of injection into both types of formations involves computational challenges, in part because of the need for comprehensive environmental risk assessments and associated analysis of possible leakage scenarios.  A range of computational models can be developed to answer the most important practical questions associated with both of these injection options.  In this presentation, different modeling approaches will be discussed and important practical questions related to injection of CO2 into both conventional and unconventional formations will be addressed.    

08.07.2015

Prof. Dr. René de Borst
University of Glasgow, UK

Multi-scales, Multi-physics, and Evolving Discontinuities in Computational Mechanics

Multi-scale methods are quickly becoming a new paradigm in many branching of science, including simulation-based engineering, where multi-scale approaches can further our understanding of the behaviour of man-made and natural materials. In multi-scale analyses a greater resolution is sought at ever smaller scales. In this manner it is possible to incorporate the physics more properly and therefore, to construct models that are more reliable and have a greater range of validity at the macroscale.

When resolving smaller and smaller scales, discontinuities become more and more prominent. In addition to cracks, faults and shear bands observed at the macroscopic scale, discontinuities like grain boundaries, solid-solid boundaries such as in phase transformations, and discrete dislocation movement now also come in consideration.

In this lecture, we will start by a concise classification of multi-scale computational methods. Next, we will focus on evolving discontinuities that arise at different scales, and discuss methods that can describe them. Examples will be given at the macroscopic scale, the mesoscopic scale, and within a multi-scale framework. Also, examples will be given of multi-scale analyses where coupling of evolving discontinuities is considered with non-mechanical fields.

02.07.2014

End of Semester Lectures

Since the start of the first funding phase in 2007, we have been holding regular end of semester lectures on the subject of simulation technologies featuring internationally renowned scientists.

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Prof. Mary F. Wheeler
Direktorin des Center for Subsurface Modeling, University of Texas, Austin, USA

Computational Environments for Energy and Environmental Modeling in Porous Media

Prof. Dr. Dr. h.c. Gerold Wefer,
Direktor des Zentrums für Marine Umweltwissenschaften (MARUM), Universität Bremen

Discovering the deep ocean with new technology

Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. Thomas Schmitz-Rode,
Direktor des Instituts für Angewandte Medizintechnik, RWTH Aachen und Universitätsklinikum Aachen

Modelling, Design and Validation of Cardiopulmonary Support Systems

Prof. Dr. rer. nat. Ernst Rank
Lehrstuhl für Computation in Engineering, Technische Universität München

WEB 4.0: Information? Communication? Simulation!

Prof. em. Dr. Hanns Ruder
Institut für Astronomie und Astrophysik, Universität Tübingen

Modellbildung, Simulation und Visualisieru

Prof. Dr. rer. nat. Olaf Dössel
Institut für Biomedizinische Technik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Simulationen für Diagnose und Therapie - Computermodelle von Patienten am Beispiel Herz

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Dr.

Marianne Richter

Assistant to the Executive Director, Coordinator Research