Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie MES elementów krytycznych bloków energetycznych w celu identyfikacji zapasów trwałości i bezpiecznego ich wykorzystania

Trzeszczyński Jerzy, Rajca Sławomir, Murzynowski Wojciech, Stanek Radosław, Hatłas Marcin

Energetyka

|

2024

|

nr 6

246--251

PL

Część z dotąd eksploatowanych bloków konwencjonalnych, w tym także węglowych, będzie nadal wspierać transformację polskiego sektora energetycznego, tak jak się to dzieje nie tylko w Polsce. Niezależnie jak długo będą jeszcze pracowały poszczególne bloki węglowe ocena ich stanu technicznego powinna uwzględniać ich rzeczywisty tryb pracy, który od wielu lat staje się coraz bardziej regulacyjny. Pro Novum od wielu lat oferuje diagnostykę, która uwzględnia regulacyjny, a także elastyczny tryb pracy bloków energetycznych. Wykorzystuje w tym celu zaawansowane technologie cyfrowe oraz informatyczne, bo bez diagnostyki wykonywanej w zdalnym trybie i wykorzystania modeli cyfrowych elementów, a nawet całych urządzeń, trudno wyobrazić sobie bieżącą ocenę stanu technicznego urządzeń cieplno-mechanicznych elektrowni przy akceptowalnej cenie usługi.

EN

Some of the conventionally operated power plant units, including coal-fired ones, will continue to support the transformation of the Polish energy sector, as is happening not only in Poland. Regardless of how long individual coal units will continue to operate, their technical condition assessment should take into account their actual mode of operation, which for many years has become increasingly regulatory. Pro Novum has been offering diagnostics, considering both the regulatory and flexible operating mode of power units. For this purpose, we use advanced digital and information technologies, because without diagnostics performed remotely and the application of digital models of elements, or even entire devices, it is difficult to imagine the ongoing assessment of the technical condition of thermal-mechanical equipment of power plants at an acceptable service price.

2

Zdolność do obrotu doczołowych węzłów konstrukcji stalowych - podejście numeryczne

Ostrowski Krzysztof, Kozłowski Aleksander

Inżynieria i Budownictwo

|

2023

|

R. 79, nr 1-2

65--69

PL

Celem artykułu jest przedstawienie metodologii wyznaczania zdolności do obrotu wybranych węzłów doczołowych konstrukcji stalowych z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych. Walidację modeli MES wykorzystanych w analizie oparto na wynikach badań laboratoryjnych. Przeprowadzono wieloetapową walidację hierarchiczną modeli MES. Zaproponowana w artykule definicja zdolności do obrotu węzła, zbudowana na podstawie kontrolowanego rozkładu sił w śrubie górnego rzędu, pozwala na wyznaczenie bezpiecznych wartości zdolności obrotowej węzłów. W celu ilościowego określenia osiągalnej zdolności do obrotu zastosowano teorię projektowania eksperymentu do komputerowej symulacji analizowanych węzłów, wykorzystując plan Hartleya PS/DS-P:Ha5. Zamieszczono również rekomendacje dla praktyki projektowej.

EN

The aim of the paper is to present a methodology for determining the rotation capacity of selected end-plate joints of steel structures with the use of the Finite Element Method. The validation of FEM models used in the analysis was based on the results of the laboratory tests. Multi-stage hierarchical validation of FEM models was conducted. The definition of the rotation capacity of the joint proposed in the paper, built on the controlled force distribution in the bolt of the top row, allows for determination of the safe values of the joint rotation capacity. In order to quantify the achievable rotation capacity, theory of experiment design for computer simulation of the analysed joints was applied, using Hartley's plan PS/DS-P:Ha5. The recommendation for design practice was also included.

3

Sztywność podłużna połączeń kołnierzowych

Leń Dariusz

Inżynieria i Budownictwo

|

2023

|

R. 79, nr 9-10

488--494

PL

W pracy przedstawiono procedurę obliczeniową zgodną z zasadami metody składnikowej, pozwalającą na wyznaczenie sztywności podłużnej połączeń kołnierzowych poddanych działaniu siły rozciągającej. Walidację zaproponowanego podejścia obliczeniowego przeprowadzono, wykorzystując symulacje numeryczne oparte na metodzie elementów skończonych. Przedstawiona metoda pozwala na stosunkowo łatwe wyznaczenie sztywności podłużnej połączeń kołnierzowych rur okrągłych ze znaczną dokładnością.

EN

The paper presents a calculation procedure in accordance with the principles of the component method, which allows determining the initial stiffness of flange joints loaded by a tensile force. Validation of the proposed analytical approach was carried out using the finite element method. The method presented in the paper allows for a relatively easy determination of the initial stiffness of the flange joints with quite good accuracy.

4

Influence of soil anisotropic stiffness on the deformation induced by an open pit excavation

Lisewska Katarzyna, Cudny Marcin

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

141--156

EN

In this paper, the problem of deformation induced by an open pit excavation in anisotropic stiff soils is analysed by FE modelling. The presented research is focused on the influence of material model with anisotropic stiffness on the accuracy of deformation predictions as compared with the field measurements. A new hyperelastic-plastic model is applied to simulate anisotropic mechanical behaviour of stiff soils. It is capable to reproduce mixed variable stress-induced anisotropy and constant inherent cross-anisotropy of the small strain stiffness. The degradation of stiffness depending on strain is modelled with the Brick-type model. The model formulation and parameters are briefly presented. General deformation pattern obtained in the exemplary 2D boundary value problem of an open pit excavation is investigated considering different values of inherent cross-anisotropy coefficient of small strain stiffness. The numerical simulations are performed as a coupled deformation-flow analysis which allows to properly model the drainage conditions. The excavation phases are simulated by removal of soil layers according to the realistic time schedule. Finally, the monitored case of the trial open pit excavation in heavily overconsolidated Oxford Clay at Elstow, UK is simulated with proposed material model both in 2D and 3D conditions. The obtained calculation results are compared with displacement measurements and discussed.

PL

Modelowanie numeryczne zagadnień geotechnicznych związanych z odciążeniem podłoża (np. tunelowanie, wykopy) wymaga odpowiedniego opisu materiałowego gruntu, który pozwala na prawidłową symulację charakterystyki mechanicznej w zakresie małych odkształceń. Najważniejszymi elementami są tutaj nieliniowość sztywności związana z barotropią oraz degradacją stycznego modułu ścinania z odkształceniem oraz inherentna anizotropia sztywności. Modele konstytutywne dostępne w popularnych systemach obliczeniowych rzadko pozwalają na uwzględnienie anizotropii sztywności w zakresie małych odkształceń. Najczęściej przyczyną jest bardziej skomplikowana procedura implementacji niż w przypadku modeli z izotropową sztywnością, jak również ograniczona dostępność parametrów materiałowych związanych z anizotropią. Rozwój technik pomiarowych w eksperymentalnej mechanice gruntów, obserwowany w ostatnich latach na całym świecie, pozwala jednak na zaprojektowanie i przeprowadzenie badań anizotropii sztywności w warunkach ważnych inwestycji lub projektów badawczych. Najczęściej jest to pomiar współczynnika anizotropii αG w aparacie trójosiowym wyposażonym w elementy sejsmiczne bender zorientowane zarówno w pionie jak i w poziomie. System taki pozwala na bezpośrednie wyznaczenie modułów ścinania w płaszczyźnie pionowej Gvh oraz poziomej Ghh (αG= Ghh/Gvh). W artykule przedstawiono własny hipersprężysto-plastyczny model konstytutywny uwzględniający zarówno nieliniowość jak i anizotropię sztywności w zakresie małych odkształceń. W modelu tym wykorzystano anizotropową hipersprężystość do opisu sztywności początkowej, system zagnieżdżonych powierzchni plastyczności w przestrzeni odkształcenia do opisu degradacji sztywności (tzw. model Brick) oraz konwencjonalne kryterium wytrzymałości na ścinanie do ograniczenia dewiatorowych stanów naprężenia. Model został zaimplementowany w programie metody elementów skończonych Plaxis w ramach opcji User Defined Soil Model (UDSM). Analizowanym zagadnieniem brzegowo początkowym jest próbny otwarty wykop wykonany w ile oxfordzkim w Elstow, Wielka Brytania. Szeroka baza danych dotyczących niestandardowych badań laboratoryjnych iłu oksfordzkiego zorientowanych, oprócz wyznaczenia parametrów standardowych, na charakterystykę anizotropii sztywności dostępna jest w literaturze. Dokładny opis realizacji wykonanego próbnego wykopu z danymi pozwalającymi na przeprowadzenie własnych analiz wraz z wynikami monitoringu przemieszczeń dostępne są w publikacji Hird&Pierpoint (Geotechnique 47(3), 1997). Umożliwiło to, kalibrację parametrów anizotropowego modelu hipersprężysto-plastycznego i przeprowadzenie analizy wstecz będącej cenną weryfikacją przydatności opracowanego modelu konstytutywnego. Przed wykonaniem symulacji numerycznych próbnego wykopu w Elstow przeprowadzono również serię obliczeń na uproszczonym przykładowym modelu wykopu otwartego w płaskim stanie odkształcenia w celu rozpoznania wpływu czystej anizotropii inherentnej na deformację powstającą podczas odciążenia podłoża gruntowego takim wykopem. Symulację numeryczną wykopu próbnego w Elstow przeprowadzono zarówno w płaskim stanie odkształcenia jak i na modelu przestrzennym. Metoda symulacji odpowiadała podejściu sprzężonemu konsolidacji z równoczesnym uwzględnieniem przepływu wody w gruncie (coupled deformation flow analysis). Warunki czasowe wykonania wykopu próbnego, jak również parametry filtracyjne oraz mechaniczne zalegających gruntów powodują jednak, że przedmiotowe zagadnienie brzegowo-początkowe zachodzi ostatecznie w warunkach bliskich warunkom braku drenażu. Wyniki przeprowadzonych symulacji numerycznych porównano z wynikami monitoringu przemieszczenia. Uzyskano zadowalającą zgodność obliczonego i pomierzonego pola przemieszczenia. Dokładność wyników obliczeń jest jednak zmienna w zależności od obszaru analizowanego zagadnienia. Odpowiednie porównania przedstawiono na rysunkach w artykule.

5

FEM modelling of screw displacement pile interaction with subsoil

Więcławski Paweł, Krasiński Adam

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

157--170

EN

Predicting the Q-s settlement characteristics of piles is an important element in the designing of pile foundations. The most reliable method in evaluating pile-soil interaction is the static load test, preferably performed with instrumentation for measuring shaft and pile base resistances. This, however, is a mostly post-implementation test. In the design phase, prediction methods are needed, in which numerical simulations play an increasingly popular role. This article proposes a procedure for numerically modeling the interaction of screw displacement piles with soil using the ZSoil 2D FEM program. The procedure takes into account technological characteristics of this type of pile, such as the process of soil expansion during the screwing-in of the auger and the pressure of concrete mix after pile concreting. They significantly affect the soil stress state, which is a key parameter for the pile load capacity. Geotechnical parameters of the subsoil were adopted from CPTU probing and laboratory tests. Due to the physical complexity, a constitutive soil model “Hardening Soil” (HS) was used in the analyses. The modeling procedure was calibrated on the basis of the static load test results of several instrumented piles, which were carried out as part of the “DPDT-Auger” research project. As a result of these calibrations, generalized recommendations were derived for an entire single pile modeling process with the axisymmetric system of ZSoil program. These can be useful in the reliable FEM prediction of the Q-s characteristics for screw displacement piles for practical engineering purposes.

PL

Prognoza osiadania pali fundamentowych pod wpływem obciążeń zewnętrznych jest kluczowym zagadnieniem w projektowaniu posadowień głębokich. Dysponując charakterystyką „Q-s” (obciążenie - osiadanie) można z dobrą dokładnością określić w jaki sposób będzie zachowywała się konstrukcja w trakcie budowy i użytkowania. Najlepszą metodą weryfikacji współpracy pali z podłożem jest próbne obciążenie statyczne, szczególnie cenne w przypadku pali oprzyrządowanych, gdy poza globalną charakterystyką dysponujemy dodatkowo pomiarami oporów gruntu pod podstawą i tarcia na pobocznicy. Ze względu na ograniczenia techniczne i ekonomiczne nie zawsze istnieje możliwość wykonania satysfakcjonującej liczby testów w terenie z zaawansowanym oprzyrządowaniem pomiarowym. Problem częściowo rozwiązuje możliwość symulacji numerycznej. W artykule przedstawiono propozycję procedury modelowania współpracy pali przemieszczeniowych, formowanych za pomocą świdrów rozpierających DPDT, z ośrodkiem gruntowym w programie ZSoil 2018. Rozpatrywany problem potraktowano jako zagadnienie początkowo-brzegowe, dotyczące pala pojedynczego, wymodelowane w układzie osiowo-symetrycznym. Pal wyrażono za pomocą elementów objętościowych. Przedstawiona procedura uwzględnia czynniki technologiczne charakterystyczne dla tego typu pali, takie jak proces rozpierania gruntu przez wkręcanie świdra czy ciśnienie mieszanki betonowej. Procesy te wymodelowano sposobami zastępczymi. Wpływają one istotnie na stan naprężenia w gruncie, czyli kluczowy parametr, od którego zależy nośność pala. Wzdłuż linii styku pala z gruntem (wzdłuż pobocznicy i pod podstawą) zastosowano elementy kontaktowe („interface”). Elementy te są opisywane typowymi parametrami gruntowymi, ale oprócz tego parametrami Kn_mult oraz Kt/Kn. Wartości tych oraz innych parametrów określano na podstawie prób kalibracyjnych. W modelu geometrycznym, uwarstwienie podłoża gruntowego dostosowywano do profilu geotechnicznego wyznaczonego z sondowania statycznego CPTU. Ze względu na znaczną złożoność zagadnienia (fazy z obciążeniami i odciążeniami), w analizach wykorzystano model konstytutywny gruntu „Hardening Soil”. Procedura modelowania została skalibrowana na podstawie wyników próbnych obciążeń statycznych kilku pali oprzyrządowanych pomiarowo, które wykonano w ramach projektu badawczego „DPDT-Auger” nr POIR.04.01.04-00-0124/18 dofinansowanego z NCBiR i środków UE. W wyniku kalibracji wyprowadzono uogólnione zalecenia dotyczące całego procesu modelowania pala pojedynczego w układzie osiowosymetrycznym programu ZSoil, jak również dotyczące wartości parametrów poszczególnych etapów tego modelowania. Pozwolą one na miarodajne i wiarygodne prognozowanie MES charakterystyk “Q-s” pali przemieszczeniowych wkręcanych, przydatnych w praktyce projektowej.

6

Improved Control of Mesh Density in Adaptive Tetrahedral Meshes for Finite Element Modeling

Ostaszewska-Liżewska Anna, Kopala Dominika, Szewczyk Roman

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2022

|

R. 26, nr 2

23--28

EN

Tetrahedral meshing is the critical element of finite element modeling. Recently, adaptive meshing has been commonly used. In such meshing, according to the Delaunay method, mesh density is connected with the curvature of modeled object’s edge. Such a method is especially efficient during the modeling of mechanical systems. However, the efficiency of commonly used meshing algorithms is strongly limited in surface-focused phenomena, such as eddy current induced by magneto-dynamic processes. The paper proposes the improved method of Delaunay meshing considering the specific requirements of magnetodynamic systems. In the proposed method, tetrahedral mesh density may be flexibly modified according to the needs of modeled physical phenomena, such as eddy current density. As a result, physical effects may be efficiently and accurately described in finite element models. The paper presents the example of implementing the proposed solution for cylindrical wire. The complete source code is available as open-source software for further practical use and development.

PL

Siatki tetrahedralne są kluczowym elementem w metodzie elementów skończonych. Ostatnio powszechnie stosowane są siatki adaptacyjne, w których zgodnie z metodą Delaunay’a gęstość powiązana jest z krzywizną krawędzi modelowanego obiektu. Metoda ta jest wyjątkowo efektywna w przypadku modelowania układów mechanicznych. Niemniej jednak wydajność powszechnie stosowanych metod siatkowania jest mocno ograniczona w przypadku zjawisk skupionych na powierzchni modelu, takich jak prądy wirowe indukowane przez procesy magnetodynamiczne. Artykuł przedstawia propozycję ulepszonej metody siatkowania metodą Delaunay’a, uwzględniającą specyficzne wymagania układów magnetodynamicznych. W proponowanej metodzie gęstość siatki tetrahedralnej może być elastycznie modyfikowana odpowiednio do potrzeb modelowanego zjawiska, takiego jak gęstość prądów wirowych. W rezultacie efekty fizyczne mogą być efektywnie i dokładnie opisane za pomocą modeli stworzonych metodą elementów skończonych. W artykule przedstawiono przykład implementacji zaproponowanego rozwiązania dla przewodu cylindrycznego. Pełny kod źródłowy dostępny jest w formie otwartej licencji do dalszego rozwoju i użycia w praktyce.

7

Modelowanie konstrukcji murowych z wykorzystaniem MES

Rukat Konrad

Inżynier Budownictwa

|

2022

|

nr 12

47--51

8

Finite element model for analysis of characteristics of shrouded rotor blade vibrations

Zinkovskii Anatoliy, Savchenko Kyrylo, Onyshchenko Yevheniia, Polishchuk Leonid, Nazerke Abilkaiyr, Zhumazhanov Bagashar

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2022

|

T. 12, nr 4

11--16

EN

The paper presents the approaches to FE modelling of blade airfoil, contact between the shrouds and operational damage. The regularities are established concerning the influence of the finite element type, finite element mesh and model of contact interaction on the spectrum of natural frequencies of blade assemblies. The use of the developed computational models is substantiated to determine the forced vibration characteristics of the selected objects of investigation. Based on the performed numerical experiments it was substantiated of finite element model selection for analysis of characteristics of shrouded rotor blade vibrations.

PL

W artykule przedstawiono podejścia do modelowania elementów skończonych płata łopaty, styku osłon oraz uszkodzeń eksploatacyjnych. Ustalono prawidłowości dotyczące wpływu typu elementu skończonego, siatki elementów skończonych oraz modelu interakcji stykowej na widmo częstotliwości drgań własnych zespołów łopatek. Uzasadnione jest wykorzystanie opracowanych modeli obliczeniowych do wyznaczania charakterystyk drgań wymuszonych wybranych obiektów badań. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów numerycznych uzasadniono wybór modelu elementów skończonych do analizy charakterystyk drgań osłoniętych łopat wirnika.

9

Optimization of technological measures increasing the safety of the Żelazny Most tailings pond dams with the combined use of monitoring results and advanced computational models

Łydżba Dariusz, Różański Adrian, Sobótka Maciej, Stefanek Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 1

503--518

EN

The paper presents the approach for optimization of preventive/technological measures increasing the safety of tailings pond dams. It is based on the combined use of monitoring results as well as advanced 3D finite element (FE) modeling. Under consideration was the eastern dam of Żelazny Most Tailings Storage Facility (TSF). As part of the work, four numerical models of the dam and the subsoil, differing in the spatial arrangement of the soil layers, were created. For this purpose, the kriging technique was used. The numerical models were calibrated against the measurements from the monitoring system. In particular the readings acquired from benchmarks, piezometers and inclinometers were used. The optimization of preventive measures was performed for the model that showed the best general fit to the monitoring data. The spatial distribution and installation time of relief wells were both optimized. It was shown that the optimized system of relief wells provides the required safety margin.

PL

W artykule przedstawiono podejście do optymalizacji zabiegów technologicznych zwiększających bezpieczeństwo zapór zbiorników odpadów wydobywczych. Opiera się ono na jednoczesnym wykorzystaniu wyników monitorowania oraz modelowania numerycznego 3D w ujęciu metody elementów skończonych. Rozpatrywana jest wschodnia zapora OUOW Żelazny Most. W ramach pracy stworzono cztery modele numeryczne zapory i podłoża, różniace się przestrzennym układem warstw gruntowych. W tym celu wykorzystano technikę krigingu. Na podstawie wyników monitoringu skalibrowano modele numeryczne i wybrano ten, dla którego przeprowadzono procedurę optymalizacji. Zoptymalizowano zarówno rozkład przestrzenny, jak i czas instalacji studni odciążających. Wykazano, że takie rozwiązanie zapewnia, wymagany stosownymi rozporządzeniami, zapas bezpieczeństwa.

10

Experimental and numerical analyses on crushing behaviour of drawn cups of laser welded tailored blanks under axial loading

Katiyar Bhupesh Singh, Panda Sushanta Kumar, Saha Partha

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e211, 2022

EN

It is imperative to characterize the crushing behaviour of deep drawn components of tailor welded blanks for their wide applications in different autobody structures. In the present work, extra deep drawing steel sheets were laser welded to produce welded blanks of similar thickness and dissimilar thickness (LWTBs), and these were deformed using a two stage deep drawing setup to fabricate geometrically similar drawn cups consisting of both hemispherical and cylindrical segments. Subsequently, these drawn cups were axially crushed between two flat platens to study collapse modes, load–displacement responses and energy absorption capabilities. The collapse of the drawn cups was found to onset with an inward dimpling of the hemispherical segment. As deformation progressed, the folding of cylindrical section occurred either axisymmetrically or unevenly based on the extent of non-uniform thickness variations across the weld zone (WZ). It was also found that the load–displacement response and energy absorption of the cups were enhanced because of the presence of WZ and thickness difference in LWTBs. Also, finite element-based numerical models were developed to collate the prediction capabilities of three different anisotropic material models viz. Hill48, YLD89, and Stoughton non-associated flow rule (S-NAFR)-based model. All these material models were successfully calibrated to predict the collapse modes, but the S-NAFR model was found to closely predict the load–displacement curves and energy absorption. Furthermore, the assessment of specific energy absorption and crushing force efficiency suggested that lightweight LWTB components can be fabricated with improved crashworthiness performance using sheet materials of different thickness.

11

Modelowanie wielowarstwowego szkła laminowanego: metoda efektywnego modułu

D’Haene Pol, Stevels Wim M.

Świat Szkła

|

2021

|

R. 26, nr 1

38--42

12

Investigation of finite element (FE) modelling of composite materials: shell, solid and solid layered composite modelling – comparison of impact on simulation results

Gojny Katarzyna, Dacko Adam

Composites Theory and Practice

|

2021

|

R. 21, nr 1-2

29--39

EN

Composites materials have attracted a great deal of interest for use in various fields e.g. the transport industry, construction, sport equipment and even home applications. This is due to the excellent properties of composite materials such as their high strength/stiffness to mass ratio. Nowadays, finite element (FE) modelling allows investigation of the behaviour of composite materials subjected to loading before the production stage. This paper compares the available ways of FE modelling of composite materials: shell, solid shell and solid layered composite modelling in MSC Patran/Nastran software. The aim of this research work was a comparative analysis and determination of the influence of the applied modelling type on the simulation results. Numerous finite element analyses (FEAs) (tensile and bending) of different narrow plate (resembling a slender, beam-like structural member) structure models were performed, i.e. laminated beam and sandwich beam models, with different layups of layers. The obtained numerical results allow the authors to conclude that shell composite finite element modeling can be considered a practically optimal choice due to reduction of the modelling effort and time, as well as due to obtaining consistent simulation results, especially when having only the basic manufacturer’s set of material constants.

PL

Materiały kompozytowe cieszą się dużym zainteresowaniem w różnych dziedzinach, np. przemysł transportowy, budownictwo, sprzęt sportowy i nawet zastosowania domowe. Wynika to z doskonałych właściwości materiałów kompozytowych, takich jak wysoki stosunek wytrzymałości/sztywności do masy. Obecnie modelowanie metodą elementów skończonych (MES) pozwala na badanie zachowania się materiałów kompozytowych poddanych obciążeniu przed etapem produkcji. W artykule porównano dostępne sposoby modelowania MES materiałów kompozytowych: modelowanie powłokowe, bryłowe i bryłowo-warstwowe w oprogramowaniu MSC Patran/Nastran. Celem pracy badawczej była analiza porównawcza i określenie wpływu zastosowanego modelowania na wyniki symulacji. Przeprowadzono liczne analizy MES (zginanie i rozciąganie) dla różnych modeli wąskiej płyty (przypominającej smukły, belkowy element konstrukcyjny), tj. dla modelu materiału laminatu warstwowego oraz struktury przekładkowej, z różnymi układami warstw. Uzyskane wyniki numeryczne pozwalają stwierdzić, że modelowanie powłokowe materiałów kompozytowych jest praktycznie optymalnym wyborem ze względu na zmniejszenie nakładu pracy i czasu oraz uzyskanie spójnych wyników symulacji, zwłaszcza gdy dysponuje się tylko podstawowym zestawem stałych materiałowych producenta.

13

Modelowanie i walidacja wytrzymałościowa kompozytowej skorupy nośnej fotela kolejowego

Gołębiowski Łukasz, Siwek Marcin, Ciesielski Marcin, Zagórski Andrzej, Krauze Sławomir, Majewski Radosław

Problemy Kolejnictwa

|

2020

|

Z. 189

7--16

PL

Przedmiotem prac modelowych i badań doświadczalnych jest kompozytowa skorupa nośna fotela kolejowego. Zaprojektowano kształt geometryczny i strukturę materiałową konstrukcji oraz dobrano materiały. Do budowy skorupy wykorzystano kompozyty włókniste o osnowie polimerowej (kompozyty FRP – Fiber Reinforce Polimer), które są lżejsze w porównaniu ze stalą i jednocześnie zapewniają odpowiednie standardy z zakresu wytrzymałości i bezpieczeństwa. Opracowano obliczeniowy model skorupy i przeprowadzono analizę wytrzymałościową zgodnie z wytycznymi branżowej normy oraz hipotezami wytrzymałościowymi dotyczącymi kompozytów FRP. Obliczenia przeprowadzono za pomocą oprogramowania ANSYS (Ansys Composite PrepPost), bazującego na metodzie elementów skończonych. W artykule przedstawiono analizę wytrzymałościową zoptymalizowanego modelu kompozytowej skorupy nośnej fotela. Na podstawie wytycznych z prac modelowych wytworzono model fizyczny (walidacyjny), w technologii laminowania próżniowego na gorąco. Walidację doświadczalną modelowania z wynikiem pozytywnym przeprowadzono na stanowisku badawczym firmy S.Z.T.K. TAPS – Maciej Kowalski.

14

Modelling and Validation of the Composite Shell of a Train Seat

Gołębiowski Łukasz, Siwek Marcin, Ciesielski Marcin, Zagórski Andrzej, Krauze Sławomir, Majewski Radosław

Problemy Kolejnictwa

|

2020

|

Z. 189

75--84

EN

The subject of the modelling work and the conducted experiments is the composite shell of a train seat. The activities carried out involved designing the geometry, planning the material structure, and selecting the materials to be used. The shell was built using polymer matrix fibrous composites (i.e. FRP – Fibre Reinforced Polymer – composites), which are lighter than steel and comply with the relevant standards for strength and safety at the same time. This was followed by creating a computational model for the shell and conducting a strength analysis in accordance with the guidelines of the relevant industry standard and strength hypotheses adopted for FRP composites. The calculations were conducted using ANSYS Composite PrepPost software based on the finite element method. The article offers a strength analysis of an optimised composite shell of a train seat. Based on the guidelines obtained as a result of the conducted modelling work, a physical prototype (validation model) of the seat was created. Hot vacuum lamination technology was applied in the production process. The experimental validation of the model, producing a positive result, was conducted using a test stand owned by S.Z.T.K. TAPS – Maciej Kowalski.

15

Building of calculation model and strength analysis by using finite element method on example of mold to foaming of cooling furniture

Ignasiak Łukasz, Woźniak Paweł, Bieńczak Agata

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2020

|

Vol. 65, nr 1

4--8

EN

The article presents the way of creating calculation model of mold to foaming of cooling furniture for needs of conducting strength analysis by using Finite Element Method. The method of creating model is described in detail taking into account of modeling techniques available in NX system, the division of model into finite elements (discretization) by using threedimensional, two-dimensional, one-dimensional elements was visualized. Finally, the results of numerical simulations in the form of stresses distribution in areas of considerable straining of structure was presented.

PL

W artykule przedstawiono sposób tworzenia modelu obliczeniowego formy do spieniania mebli chłodniczych dla potrzeb przeprowadzenia analiz wytrzymałościowych przy wykorzystaniu Metody Elementów Skończonych. Szczegółowo opisano metodę kreowania modelu z uwzględnieniem technik modelowania dostępnych w systemie NX, zobrazowano podział modelu na elementy skończone (dyskretyzację) przy wykorzystaniu elementów trójwymiarowych, dwuwymiarowych oraz jednowymiarowych. Przedstawiono wyniki z przeprowadzonych symulacji numerycznych w postaci rozkładu naprężeń w obszarach o znacznym wytężeniu.

16

Validation of numerical models used for designing the composite blade for ILX-27 rotorcraft

Wilk Jakub, Guzikowski Radosław

Transactions on Aerospace Research

|

2019

|

Nr 4 (257)

23--31

EN

The paper presents the validation procedure of the model used in the analysis of the composite blade for the rotor of the ILX-27 rotorcraft, designed and manufactured in the Institute of Aviation, by means of numerical analyses and tests of composite elements. Numerical analysis using finite element method and experimental studies of three research objects made of basic materials comprising the blade structure – carbon-epoxy laminate, glass-epoxy composite made of roving and foam filler – were carried out. The elements were in the form of four-point bent beams, and for comparison of the results the deflection arrow values in the middle of the beam and axial deformations on the upper and lower surfaces were selected. The procedure allowed to adjust the discrete model to real objects and to verify and correct the material data used in the strength analysis of the designed blade.

PL

W artykule zaprezentowano procedurę walidacji modelu wykorzystywanego w analizie łopaty kompozytowej do wirnika nośnego śmigłowca ILX-27, projektowanej i wytwarzanej w Instytucie Lotnictwa, za pomocą analiz numerycznych oraz badań elementów kompozytowych. Przeprowadzono analizę numeryczną metodą elementów skończonych oraz badania eksperymentalne trzech obiektów badawczych wykonanych z podstawowych materiałów składających się na strukturę łopaty – laminatu węglowo-epoksydowego, kompozytu szklano-epoksydowego wykonanego z rowingu oraz wypełniacza piankowego. Elementy miały postać belek zginanych czteropunktowo, a do porównania wyników wybrano wartości strzałki ugięcia na środku belki oraz odkształceń osiowych na powierzchniach górnej i dolnej. Przeprowadzona procedura pozwoliła na dopasowanie modelu dyskretnego do rzeczywistych obiektów oraz weryfikację i korekcję danych materiałowych użytych w analizie wytrzymałościowej projektowanej łopaty.

17

Zmiana charakterystyki dynamicznej toru w celu ograniczenia emisji hałasu – badania numeryczne

Brzeziński Karol, Michalczyk Rafał

Przegląd Komunikacyjny

|

2019

|

R. 74, nr 5

2--9

PL

Artykuł przedstawia koncepcję i wstępne wyniki badań numerycznych zmiany charakterystyki dynamicznej toru w celu ograniczenia emisji hałasu. Objaśniono związek teoretyczny między badaną charakterystyką dynamiczną toru (TDR – Track Decay Rate) a hałasem, a następnie opisano metodykę budowy modelu MES, w którym prowadzono symulację badania normowego. Przeanalizowano symulację zastosowania czterech wariantów dociążenia, na torach z szynami o profi lu 49E1 oraz 60E1. Symulacje pozwoliły przeanalizować w jaki sposób zwiększenie masy toku szynowego wpływają na charakterystykę dynamiczną toru, a tym samym na emisję hałasu. Okazuje się, że uzyskany efekt może powodować zmniejszenie emisji hałasu w niektórych częstotliwościach, a zwiększenie w innych.

EN

The paper presents the concept and preliminary results of numerical study of changes in the rail track dynamic characteristics. Change of the characteristics is introduced in order to reduce noise emissions. The theoretical relationship between the studied track dynamic characteristics (TDR - Track Decay Rate) and noise was briefly explained, and then the methodology of FEM modelling for the standard test simulation was described. Four mass modifi cation variants and two rail types (49E1 and 60E1 profiles) were analyzed. Numerical study show correlation between the railroad track mass increase and its dynamic characteristics and thus the noise emission. It turns out that the obtained effect may cause reduction of noise emission in some frequencies, and increase in others.

18

Wind loading on shell structures on example of CICIND and Eurocode standards

Kociniak Michał

Materiały Budowlane

|

2019

|

nr 2

2--5

EN

Paper shows problematic of calculation of wind loading on chimneys modeled as shell structures, on example of two different design codes CICIND Model Code for Chimneys and Eurocode 1. Basics of determination of wind loads and some problematic related to modeling of wind on shells are presented.

PL

W artykule zaprezentowano problematykę obliczeń obciążenia wiatrem kominów przemysłowych, modelowanych jako konstrukcje powłokowe, zgodnie z dwiema normami projektowania CICIND Model Code for Concrete Chimneys oraz Eurokodem 1. Omówiono m.in. podstawy wyznaczania obciążenia wiatrem oraz problemy związane z modelowaniem wiatru na powłoki.

19

Minimum value approach for modelling of the buckling resistance of welded I-section high strength steel columns

Gajewski M. D., Giżejowski M. A., Szczerba R. B.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 4

113--126

EN

The paper deals with determination of flexural resistance buckling curves for welded I-section steel members made of high strength steel (S 690). In the paper the previously proposed BF analytical model is used for approximation of FEM results obtained using moderately large deformation shell theory and ABAQUS/Standard software. Final formulation of flexural resistance buckling curves is possible through the use of the Merchant-Rankine-Murzewski approach adopted extensively in the authors’ previous papers. For nonlinear optimization, which is needed for analytical model parameters determination, the Wolfram Mathematica package is used. Obtained results for S 690 steel are presented against the results for S 355 steel.

PL

Celem artykułu jest wyznaczenie krzywych wyboczeniowych w przypadku spawanych elementów ściskanych wykonanych ze stali S 690. Rozważane zagadnienie stanowi kontynuację pracy [3], gdzie analogiczne zagadnienie rozważano dla stali S 355. Zastosowano, zweryfikowane w [3] jako najbardziej wiarygodne, podejście analityczne Best Fit z uwzględnieniem metody randomizacji Merchanta-Rankine’a-Murzewskiego. Kalibrację sformułowania analitycznego przeprowadzono na podstawie wyników symulacji MES z programu ABAQUS. Wyniki obliczeń numerycznych posłużyły do wyznaczenia parametrów materiałowych zaproponowanego modelu analitycznego. Wyznaczenie parametrów materiałowych było możliwe dzięki zastosowaniu metod optymalizacji nieliniowej i pakietu Wolfram Mathematica. Elementy ściskane modelowano w MES stosując teorię powłok dużych deformacji oraz modele konstytutywne sprężysto-plastyczności ze wzmocnieniem izotropowym. Naprężenia pospawalnicze modelowano poprzez wstępne samozrównoważone pole naprężeń rezydualnych. Pole naprężeń rezydualnych określone było przez dwa parametry: ψten i ψcom odpowiednio dla strefy rozciąganej i strefy ściskanej. Parametr naprężenia rezydualnego ψten jest utrzymywany na stałym poziomie dla różnych historii wymiany ciepła przy spawaniu. W konsekwencji tylko ψcom jest dalej uważany za zmienną. W analizie przyjęto wartości dyskretne z zakresu od 0.1 do 0.5, uwzględniając różne historie obciążenia termicznego wynikającego z przebiegu procesu spawania.

20

Analiza numeryczna procesu odwodnienia budowlanego wykopu zlokalizowanego w pobliżu dużej rzeki

Kłobukowski D., Godlewski T., Popielski P.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2018

|

Vol. 27, No. 2

207--216

PL

Celem artykułu jest analiza procesu odwodnienia i sporządzeniu modelu numerycznego odzwierciedlającego warunki gruntowo-wodne podczas odwodnienia czasowego wykopu budowlanego w sytuacji dynamicznie zmiennego reżimu dużej rzeki. W publikacji przedstawiono etapową realizację modelu oraz przeprowadzenie obliczeń w programie ZSoil z użyciem metody elementów skończonych (MES). Celem obliczeń było wyznaczenie poziomu ciśnień porowych ośrodka gruntowego oraz wielkości deformacji dna wykopu w kilku etapach symulacji, uwzględniających zmienny poziom wody w pobliskiej rzece. Obliczenia zostały skalibrowane na podstawie wyników monitoringu odwodnienia. Model obejmował przeprowadzenie obliczeń dla przepływającej fali wezbrania. Wyniki otrzymanych ciśnień porowych zostały przeliczone na wysokości wody gruntowej w najbardziej charakterystycznych punktach modelu. W analizie uwzględniono istniejące piezometry w celu porównania wartości otrzymanych z symulacji z wartościami zmierzonymi na budowie. Opracowany model uwzględniał różne warianty charakteryzujące poziomy wody w rzece oraz możliwość awarii studni. Uzyskane wyniki wskazują na wpływ usytuowania wykopu i tym samym uzależnienia poziomu wody gruntowej od drenującej bądź zasilającej rzeki.

EN

The main aims of the paper are the analysis of a dewatering process and the preparation of a numerical model for a dewatering of an excavation located near a river with dynamically changing water level, while accounting for existing groundwater conditions. In the publication stages of the construction of the model and the calculations using ZSoil software utilising finite element method (FEM) are presented. The purpose of the calculations was to estimate the pore water pressure in the subsoil and the deformations at the bottom of the excavation in few subsequent calculation stages, while taking the variation of the Vistula river level into account. The results of the calculations were calibrated based on the groundwater monitoring results. The increasing water level of the river has been included in the calculations. The virtual analysis reproduces the existing piezometers, allowing to compare calculated results with the values measured at the site. Additionally, the model included variants characterizing the water levels in the Vistula river and the possibility of the dewatering well failure. Obtained results suggest that the location of the excavation, in reference to the river, is a major contributing factor, as the groundwater flow is dependent on the boundary conditions assumed for the river (inflow or drainage) based on its characteristics.