Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Identification of mass, damping and stiffness matrices of multi degree of freedom system subjected to kinematic excitations

Majcher Krzysztof

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2025

|

Vol. 47, nr 1

89--102

EN

This paper presents theoretical considerations relating to the possibility of fully identifying the parameters of a numerical model describing a building structure. An input–output method with system momentum change is proposed for this purpose, thanks to which the basic matrices describing the system were identified, that is, the mass matrix M, the damping matrix C and the stiffness matrix K. The proposed way of system identification is based on the knowledge of the vibration excitation (the input signal) and the structure’s dynamic response (the output signal) to the applied excitation, and the analyses are performed in the time domain. The reverse problem defined in this way consists of determining the coefficients of matrices M, C and K at any discrete point of time. In the case when the vibrations of the system are excited by kinematic excitation (ground motion), in order for the inverse problem to be solvable, either knowledge of the mass matrix or a known modification of the system masses is required. This is due to the representation of excitation forces, which in the case of kinematic excitation contains a mass matrix in their full description. This paper presents a method based on an inertial modification, that is, adding known masses to the analysed system, which entails a change in system momentum. The addition of known masses to the system being identified results in the introduction of additional known forces into the system. In this way, a heterogenous linear algebraic system of equations is obtained in the reverse problem and the coefficients of the particular matrices M, C and K are calculated from this system of equations. Moreover, considering the fact that the input signal and the output signal are known in many time points, the proposed procedure leads to a set of systems of equations. In order to verify the correctness and effectiveness of the proposed system identification method, numerical analyses for a shear building model were carried out as part of this study. Model vibrations were induced kinematically, and the functions describing the displacements of the subgrade were assumed in the form of a harmonic, the sum of three asynchronous harmonic functions, and a real earthquake. The results of numerical analyses confirmed the effectiveness of the proposed method in each of the three excitations.

2

Wstępna ocena nośności belki z drewna świerkowego za pomocą analizy numerycznej

Zieliński Marcin, Przychodzki Maciej, Chybiński Marcin, Polus Łukasz, Guminiak Michał

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 2

38--40

PL

W artykule oceniono wstępnie nośność na zginanie belki z drewna świerkowego, zabezpieczonej przed zwichrzeniem, korzystając z analizy numerycznej. Nośność wyznaczona za pomocą analizy numerycznej została porównana z wartością teoretyczną. Otrzymano podobne wyniki. Zaplanowano dalszy rozwój modelu numerycznego oraz jego walidację po przeprowadzeniu badań laboratoryjnych.

EN

In this paper the load-bearing capacity of a restrained spruce beam was preliminary evaluated using a numerical analysis. The bending resistance from the numerical analysis was compared with the theoretical value and similar results were obtained. Further development and validation of the numerical model are planned after laboratory tests.

3

Modelowanie rzeczywistych warunków pracy strefy cokołowej w budynkach zabytkowych z wykorzystaniem badań termograficznych

Ksit Barbara, Sitarz Stanisław, Nowogońska Beata

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 1

40--43

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań diagnostycznych obejmujących zakresem strefy cokołowe w budynkach objętych ochroną konserwatorską. Pozyskanie rzeczywistych parametrów termicznych stref cokołowych stanowi podstawę podejmowania decyzji przedsięwzięć termorenowacyjnych ograniczonych spełnieniem wymogów konserwatorskich.

EN

The article presents the results of diagnostic tests covering plinth zones in buildings under conservation protection. Obtaining the actual thermal parameters of the plinth zones is the basis for making decisions about thermal renovation projects limited by the fulfillment of conservation requirements.

4

Analiza numeryczna nośności na zginanie belek zespolonych stalowo-drewnianych z dźwigarami ze środnikami falistymi o różnym stopniu zespolenia

Twarogowski Grzegorz, Polus Łukasz, Chybiński Marcin

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 4

108--111

PL

W artykule analizowano zachowanie belek zespolonych stalowo-drewnianych z dźwigarami ze środnikami falistymi różniących się rozstawem łączników. W celu wyznaczenia ścieżek równowagi statycznej siła-ugięcie oraz siła-poślizg wykonano analizy numeryczne odwzorowujące próbę czteropunktowego zginania. Drewno klejone warstwowo z fornirów zostało zamodelowane jako materiał ortotropowy, a anizotropowe płynięcie materiału po przekroczeniu granicy plastyczności uwzględniono, stosując funkcję Hilla. Nośność belki zespolonej stalowo-drewnianej o rozstawie łączników 600 mm na długości ścinania była o 8,3% mniejsza od nośności belki o zespoleniu pełnym.

EN

In this paper, the behaviour of steel-timber composite beams with sinusoidal corrugated web girders and different screw spacing were investigated. Four-point bending tests were simulated to study their load versus deflection and load versus slip responses. Laminated veneer lumber was modelled as an orthotropic material and its anisotropic plastic flow after achieving yield strength was captured using the Hill’s function. The bending resistance of the steel-timber composite beam with 600 mm connector spacing in the shear span was 8.3% lower than the bending resistance of the steel-timber composite beam will full composite action.

5

An Off-Road Electric Skateboard

Kędziorski Przemysław, Miąskowski Wojciech, Moczulak Bartosz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2025

|

Vol. 16, Nr 1 (59)

65--80

EN

This article presents the results of work on the design and construction of a personal transportation device that meets the needs of hobbyists and DIYers and constitutes an environmentally-friendly approach to innovative means of transportation. The study covers development of the design, construction of the prototype and testing of an electric off-road skateboard capable of dynamically moving in various terrain conditions. By creating a proper SolidWorks 3D model, it was possible to perform Finite Element Method (FEM) calculations and to conduct an analysis required to introduce appropriate corrections to the model before building a physical device. The work focused on the ability to design a deck and a drive system without using any advanced tools. The prototyping phase involved designing, constructing and testing a private transportation device. The prototype skateboard allowed to collect the necessary data through field testing, in order to confirm whether the approach adopted was correct.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki prac nad projektem i budową indywidualnego środka transportu osobistego spełniającego oczekiwania hobbystów i majsterkowiczów oraz ekologicznego spojrzenia na innowacyjne środki transportu. Praca obejmuje opracowanie projektu, wykonanie prototypu oraz przetestowanie deskorolki terenowej z napędem elektrycznym która zapewnia dynamiczną jazdę w zróżnicowanych warunkach terenowych. Przygotowanie odpowiedniego modelu 3D w programie SolidWorks dostarczyło możliwość obliczeń oraz analizy Metodą Elementów Skończonych (MES) co pozwoliło dokonać odpowiednich poprawek modelu przed budową fizycznego obiektu. W pracy skupiono się na możliwości wykonania blatu deskorolki oraz układu jezdnego bez wykorzystania zaawansowanych narzędzi. Faza budowy prototypu zakłada opracowanie wg projektu pojazdu transportu osobistego, a następnie jego wykonanie i przetestowanie. Wykonany prototyp deskorolki pozwolił zebrać odpowiednie informacje poprzez testy w terenie, potwierdzając słuszność podejścia do tematu.

6

Numerical analysis of the effect of fuel supply strategies on the combustion and emissions of a methanol/diesel dual-fuel marine low-speed engine

Cao Bingxin, Yu Yonghua, Yang Jianguo, Hu Lei, Jiang Rongjun, Li Baoyue, Xie Liangtao, Zhang Renqi

Polish Maritime Research

|

2025

|

nr 2

62--73

EN

This study investigates the impact of fuel supply strategies on the combustion and emission performance of methanol/ diesel dual-fuel engines, in order to promote low-carbon and green development within the shipping industry. A threedimensional simulation model of a methanol/diesel dual-fuel low-speed engine is established using Converge CFD software, and a numerical analysis is conducted to study the effects of pilot diesel timing, the area of the methanol injection nozzle, injection pressure, and injection timing on the engine’s combustion and emission performance under 100% load. The simulation findings reveal that advancing the pilot fuel timing initially leads to a decrease in the indicated thermal efficiency (ITE) and indicated mean effective pressure (IMEP), followed by an increase. The indicated specific fuel consumption (ISFC) shows the opposite trend. NOx emissions initially decrease and then increase, with the lowest NOx emissions observed when the pilot fuel timing is advanced by 3°CA. Expansion of the methanol injection nozzle area decelerates the combustion rate within the cylinder, leading to a 22.6% decline in NOx emissions, a 3% rise in CO2 emissions, and an 81.3% surge in soot emissions. Progressing the methanol injection timing boosts the engine’s power output but also elevates NOx emissions; conversely, postponing the methanol injection timing may reduce the in-cylinder pressure and compromise power performance. Increasing the methanol injection pressure improves ITE and IMEP by 7.8% and 7.9%, respectively, while reducing ISFC by 7.2%. However, this can lead to higher NOx emissions, and runs the risk of triggering violent combustion in the cylinder due to excessive methanol injection pressure. This study offers a new and rational solution for low-speed marine engines by optimising the fuel injection strategy to meet the requirements for reduced greenhouse gas emissions and to achieve better fuel economy.

7

Shaping of bridge spans from decommissioned wind turbine blades

Rajchel Mateusz, Kulpa Maciej

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 7

139--146

EN

In the wind energy sector, about 2.5 million tons of composite materials are used, mainly placed in wind turbine blades. The first generation of turbines is just ending its life after about 20 years of operation and is successively replaced with modern turbines. By 2025, about 14 thousand blades will be withdrawn from use, which corresponds to 40 - 60 thousand tons of composite materials. Therefore, numerous research and development works are currently being carried out to develop various methods of recycling decommissioned blades, including those enabling their reuse. The paper presents various concepts of bridge spans, shaped with the use of composite wind turbine blades. In particular, the spans of a footbridge and a road bridge, developed in the Department of Roads and Bridges of the University of Technology.

PL

W sektorze energetyki wiatrowej jest w użytkowaniu ok. 2,5 mln ton materiałów kompozytowych, zastosowanych głównie w łopatach turbin wiatrowych. Pierwsza generacja turbin kończy swoją żywotność po ok. 20 latach eksploatacji i jest sukcesywnie wymieniana na turbiny nowoczesne. Do końca 2025 r. zostanie wycofanych z użytkowania ok. 14 tys. łopat, co odpowiada 40 - 60 tys. ton materiałów kompozytowych. W związku z tym obecnie prowadzone są prace badawczo-rozwoje, mające na celu opracowanie różnych metod recyklingu zużytych łopat, w tym umożliwiających ponowne ich wykorzystanie (reuse). W artykule przedstawiono różne koncepcje przęseł obiektów mostowych, ukształtowanych z wykorzystaniem kompozytowych łopat turbin wiatrowych. Opisano przęsła kładki dla pieszych oraz mostu drogowego opracowane w Katedrze Dróg i Mostów Politechniki Rzeszowskiej.

8

Numerical analysis and experimental studies three-layer slabs of the Hoff

Sadowska-Buraczewska Barbara, Głodkowska Wiesława

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 7

1--9

EN

The paper concerns three-layer slabs of the Hoff in terms of their use as independent slab floor elements. Three variants of the panels were analyzed, differing in the material from which the cladding and the core of the board were made. The result of the analysis was to determine the relationship between the load of the three-layer slab and its vertical displacements (deflections). The practical possibility of using the variational finite difference approach (MRS) and the finite element method (FEM) for the calculation of plate three-layer elements of the Hoff and homogeneous, isotropic plates has been demonstrated. For three variants of the plate, computer simulations were carried out using these methods and experimental verification of one of the variants was carried out. The article presents only a fragment of extensive experimental and analytical research.

PL

W artykule zaprezentowano płyty trójwarstwowe Hoffa w aspekcie zastosowania ich jako samodzielnych płytowych elementów stropowych. Przeanalizowano trzy warianty płyt z różnymi okładzinami i rdzeniem. Wynikiem analiz było określenie zależności pomiędzy wielkością obciążenia płyty trójwarstwowej a jej przemieszczeniami pionowymi (ugięciami). Wykazano praktyczną możliwość stosowania metody wariacyjnego ujęcia różnic skończonych (MRS) i metody elementów skończonych (MES) do obliczania płytowych elementów trójwarstwowych Hoffa oraz izotropowych płyt jednorodnych. Przeprowadzono symulacje komputerowe tymi metodami trzech wariantów płyty oraz dokonano weryfikacji doświadczalnej jednego z wariantów. W artykule przedstawiono tylko fragment szerokich badań doświadczalnych i analitycznych.

9

Effect of glass sheet restraint on the development of thermal cracks

Gierczak Jan, Ignatowicz Rajmund Leszek

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 6

20--32

EN

The article presents the background and issues related to the formation of cracks in glass sheets resulting from the restraint of thermal deformations. A method and calculation methodology for determining stresses induced by thermal strain in glass sheets, considering restraint from the surrounding substructure, are proposed and applied to a real‑world case study. Based on an on‑site inspection, numerical simulations incorporated the installed elements. The analysis results for the case are summarised and concluded with key findings.

PL

W artykule przedstawiono genezę oraz problematykę powstawania pęknięć tafli szklanych w wyniku skrępowania odkształceń termicznych. Zaproponowano sposób i metodę obliczania naprężeń powstałych w wyniku odkształceń termicznych w taflach szklanych z uwzględnieniem skrępowania przez otaczającą podkonstrukcję na przykładzie rzeczywistym. Na podstawie przeprowadzonych oględzin wykonano symulacje numeryczne z uwzględnieniem rzeczywistych wbudowanych elementów. Wyniki analiz omawianego przypadku podsumowano i zakończono wnioskami.

10

Analysis of the lattice tower bracings reinforcement by their extension to closely spaced built-up members

Szafran Jacek, Juszczyk-Andraszyk Klaudia, Kaszubska Paulina

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 2

9--16

EN

The aim of this paper is to analyze the influence of spacing of bolted connections between branches of closely spaced built-up members on the buckling form, the value of the critical force, the magnitude of stresses and deformations. The results shows that with the reduction of the spacing between connections, the critical force increases. When the spacing is doubled, the stresses in the analyzed element increased by about 30%, and the deformations by about 340%. When the spacing of connections between branches is too large, separate buckling of the branches occurs.

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu rozstawu połączeń śrubowych pomiędzy gałęziami przekroju bliskogałęziowego na postać wyboczenia, wartość siły krytycznej, wielkość naprężeń i deformacji. Wyniki wskazują, że wraz ze zmniejszeniem rozstawu pomiędzy połączeniami zwiększa się siła krytyczna. Przy dwukrotnie większym rozstawie, naprężenia w analizowanym elemencie wzrosły o ok. 30%, a deformacje o ok. 340%. Przy zbyt dużym rozstawie połączeń pomiędzy gałęziami dochodzi do oddzielnego wyboczenia gałęzi.

11

Analiza cieplno-wilgotnościowa złącza typu płyta na gruncie – mur

Ksit Barbara, Smoczyk Mateusz

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 1

63--64

12

Numerical and modelling studies of the geogrid-reinforced ash-storage embankment in the conditions of the undermined territories

Lukpanov Rauan E.

Journal of Water and Land Development

|

2025

|

no. 64

230--244

EN

The article presents the results of the study of the stability of the reinforced ash-storage embankment (ASE) of a functioning metallurgical plant. The purpose of the tests was to determine the numerical modelling correction factors based on the model test results. The model tests were performed at a scale of 1:30 to the full-scale embankment. The numerical modelling was a simulation of model testing in two tasks. The first task considered the simulation of model testing on a reduced scale (relative to ASE) of a real sheet, using the characteristics of an equivalent material. The second task considered the simulation of ash-and-slag mixtures on an in situ scale with real characteristics but under the conditions of the model tests. The quantitative assessment of each of the research methods, as well as the identified regularities of the stress-strain states of reinforced and unreinforced embankment, are presented in the article. Based on the results of the studies, a method of stability assessment by numerical modelling was obtained, the results of which reflect the most reliable condition of the stress-strain state of the reinforced embankment (since the results are subject to adjustment based on the regularities of the model, although still in situ tests).

13

Challenges of numerical simulation technique in mechanical engineering with case studies

Saleh I. R., Ali K. A. H., Hasan H. K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2025

|

Vol. 128, nr 2

61--71

EN

Purpose: This study aims to raise awareness among researchers in many fields and enhance the advanced concepts by prediction methods, especially in the mechanical engineering field. Improving prediction methods for solving engineering problems in many fields of the industry by adopting modelling and simulation techniques is a great tool that can offer deeper insights into how to diagnose problems and errors before further investment. A critical issue in many design and manufacturing processes is predicting and diagnosing errors before actual investment and production. Design/methodology/approach: Testing of conventional structures has many difficulties in accommodating the whole of large-scale systems due to lack of manufacturing cost, laboratory space, and equipment capacity. Digital tools such as models enable engineers to avoid expensive and time-consuming physical prototypes and offer them many options to examine various options and weigh many choices of materials and components against ach other. Findings: In the research, some engineering processes have been simulated as a case study to show the ability to predict. Simulation output and conclusions revealed an excellent ability with high accuracy. The contour plots of the results in all cases of simulation processes revealed a good agreement about the behaviours of material during each individual process, such as forming or extrusion. Research limitations/implications: Predicting outcomes is critical in many industrial research and practice domains. Over the past few decades, there have been substantial advances in predictive modelling and simulation methods and concepts from the computer science, machine learning, and statistics literature that may have potential value for industrial applications in many fields of technology. Nevertheless, the modern methods in major fields of technology are still limited. Practical implications: Numerical modelling has some challenges that need to be addressed and overcome, such as being computationally intensive, requiring high-performance hardware and software, and being affected by errors and uncertainties from the assumptions, simplifications, approximations, and measurements involved. Additionally, numerical modelling depends on the quality and availability of data and information needed to define and validate the models and solutions. It can be influenced by the skills and expertise of the engineers who develop and use the models. Originality/value: Numerical method consistency is a critical element of numerical analysis and engineering computation, and it can provide many benefits for mechanical engineering. It can improve the accuracy and confidence of the numerical solution, as well as reduce the computational cost and time. Using a virtual platform, numerical modelling can test and optimise designs and materials in a more realistic and complex environment. Additionally, it can reveal details and interactions that are difficult or impossible to observe experimentally.

14

Wpływ sposobu modelowania pierścienia wiatrowego na ocenę stateczności płaszcza zbiorników otwartych metodą MNA-LBA

Słowiński Kamil, Piekarczyk Marek

Inżynieria i Budownictwo

|

2025

|

R. 81, nr 3

321--326

PL

W artykule omówiono wpływ zróżnicowanych sposobów odwzorowania pierścienia wiatrowego na ocenę stateczności płaszcza zbiorników otwartych, przeprowadzoną z wykorzystaniem procedury wymiarowania MNA-LBA wg normy PN-EN 1993-1-6. W kontekście zastosowania tej procedury pojawia się pytanie o wpływ sposobu modelowania pierścienia wiatrowego na dwie wielkości, istotne dla oceny smukłości względnej płaszcza, tj. na wskaźnik nośności krytycznej rRcr oraz wskaźnik nośności plastycznej rRpl. Do formalnej oceny smukłości względnej płaszcza wymaga się, aby oba te wskaźniki zostały określone tak dokładnie, jak to możliwe. Przeprowadzono szereg analiz numerycznych z wykorzystaniem modeli o różnym stopniu dokładności odwzorowania pierścienia wiatrowego. Wyniki tych analiz pozwoliły na rozwiązanie problematycznych kwestii związanych z interpretacją wyników potrzebnych do wiarygodnej oceny stateczności płaszczy zbiorników otwartych.

EN

The article discusses the effect of various methods for modelling the wind girder on the stability assessment of the shell of open-top tanks, conducted using the MNA-LBA dimensioning procedure in accordance with the PN-EN 1993-1-6 standard. In the context of applying this procedure, the question arises about the influence of the wind girder modelling method on two key parameters essential for evaluating the relative slenderness of the shell, namely the critical load-bearing indicator rRpcr and the plastic load-bearing indicator rRpl. For a formal assessment of overall relative slenderness of the shell, both of these indicators must be determined as accurately as possible. A series of numerical analyses were conducted using models with varying levels of accuracy in the representation of the wind girder. The results of these analyses helped address problematic issues related to the interpretation of the results needed for a reliable assessment of the stability of the shell of open-top tanks.

15

Analiza numeryczna efektów uderzenia pociskiem stalowym oraz lodowym na podstawie założeń normy PN-EN ISO 9806

Kozłowski Marcin, Gawron Łukasz

Inżynieria i Budownictwo

|

2025

|

R. 81, nr 2

128--132

PL

Norma PN-EN ISO 9806 wyróżnia dwie podstawowe metody badania kolektorów słonecznych na uderzenie gradem: uderzenie kulą lodową z dużą prędkością oraz zrzut kuli stalowej z wysokości do 2 m. W artykule przedstawiono wstępnie badania porównujące efekty uderzenia kulą stalową oraz lodową w blachę stalową, które przedstawiają podstawowe różnice w badanym zjawisku. Analizę porównawczą przeprowadzono za pomocą symulacji numerycznej, stosując Metodę Elementów Skończonych oraz metodę bezsiatkową Smoothed-particle hydrodynamics, a także wykorzystując metodę explicit w oprogramowaniu Ansys LS-Dyna. W wyniku przedstawionych analiz wykazano silną konserwatywność uproszczonej metody badawczej (zrzut kuli stalowej) w stosunku do metody podstawowej (uderzenie kulą lodową z dużą prędkością). Maksymalne ugięcia blachy stalowej uderzonej kulą stalową charakteryzowały się wartościami zawyżonymi o 49% w stosunku do uderzenia pociskiem lodowym. Rozkłady naprężeń oraz odkształceń również w sposób znaczący wskazywały na silną konserwatywność uderzenia kulą stalową. Na podstawie zachowania się pocisków w czasie trwania zderzenia wywnioskowano, że główną przyczyną różnic w uzyskanych wynikach jest odmienna charakterystyka zastosowanych materiałów w zakresie rozproszenia energii kinetycznej. Pocisk lodowy wykazał silne zniszczenie w całej objętości, rozpraszając energię w procesie pękania oraz rozpadu pocisku. Pocisk stalowy wykazał wyłącznie lokalne uplastycznienie, znacząco słabiej rozpraszając energię uderzenia. Badanie odporności kolektorów słonecznych przez upuszczanie kuli stalowej jest podejściem atrakcyjnym pod kątem kosztów badań z uwagi na brak konieczności stosowania drogiej aparatury badawczej. Symulacja numeryczna wskazała jednak na znaczną konserwatywność tego podejścia, co może skutkować zaniżoną ekonomicznością projektowanych kolektorów słonecznych.

EN

The PN-EN ISO 9806 standard distinguishes two methods for testing solar collectors for hail impact: high-velocity ice ball impact and the drop of a steel ball from a height of up to 2 meters. The article presents initial studies of a comparison of the effects of steel and ice ball impacts on a steel sheet, highlighting the fundamental differences in the investigated phenomenon. The comparative analysis was conducted using numerical simulations with the Finite Element Method and the meshless Smoothed-Particle Hydrodynamics (SPH) method, employing the explicit approach in Ansys LS-Dyna software. The analyses demonstrated the strong conservatism of the simplified testing method (steel ball drop) compared to the primary method (high-velocity ice ball impact). The maximum deflections of the steel sheet caused by the steel ball impact were overestimated by 49% compared to the ice projectile impact. The stress and strain distributions also significantly indicated the strong conservatism of the steel ball impact. Based on the behavior of the projectiles during the collision, it was concluded that the main cause of the differences in the obtained results is the distinct energy dissipation characteristics of the materials used. The ice projectile demonstrated significant damage throughout its entire volume, dissipating energy through cracking and fragmentation. The steel projectile, on the other hand, showed only local plastic deformation, dissipating the impact energy much less effectively. Testing the resistance of solar collectors by dropping a steel ball is a cost-effective approach due to the absence of the need for expensive testing equipment. However, the numerical simulation indicated a significant conservatism of this approach, which may result in a reduced economic of the designed solar collectors.

16

Numerical analysis of seal force in contacting finger seal

Wei Yuan, Ma Bowen, Li Yi, Schröder Kai-Uwe

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2025

|

Vol. 73, nr 3

art. no. e153840

EN

A finger seal is a flexible sealing device widely used in high-temperature and high-pressure environments such as gas turbines. Its force analysis is the key to the design and optimization of finger seal performance. At present, most of the research on force analysis of finger seals is focused on the whole seal ring, but each finger beam has a different contact performance with the shaft. In this paper, a new force analysis method for contacting finger seals is proposed, as well as the model of finger seals with or without eccentricity is established to analyze the force of a single finger beam. The curved flexible finger beam is transformed into a straight one loaded with a certain moment at the end of it. The force acting on the finger beam is studied and compared with the existing reference to demonstrate the feasibility of the analysis method. By changing each parameter of the finger seal, the relationship between seal force and structural parameter is investigated. It shows that this method is meaningful to the calculation results of seal force for single finger beam and can promote the development of finger seal and make it further in engineering application.

17

Assessing the equivalent spring modelling method of CFS elements encased in ultra-lightweight concrete

Alabedi Ahmed, Hegyi Péter

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2025

|

Vol. 73, nr 1

art. no. e151384

EN

An efficient finite element approach was recently developed to analyze encased cold-formed steel (CFS) structures. This new technique replaced encasing material with unidirectional springs, analogous to the Winkler foundation concept, to shorten the analysis time while ensuring accuracy and reliability in predicting the structural behaviour of encased CFS components. In this paper, the validity, and limitations of the simplified spring model to represent outstanding plates were assessed. The investigation demonstrated that the simplified spring model could effectively predict the ultimate load for a wide range of ultra-lightweight concrete moduli (50–250 MPa) with an acceptable error. The analysis indicated that plate elements initially in cross-section class 4 without encasing material become at least class 3, or better as a consequence of encasing. Previously reported experiments were used to evaluate the performance of the ESM. The analysis demonstrated that the ESM can accurately predict the local failure ultimate load of encased CFS sections with an acceptable error percent and significantly less computational effort than a 3D solid model.

18

Influence of geotechnical factors on slope stability in the Western Bielawy limestone open-pit mine (Poland)

Cyran Katarzyna, Kowalski Michał

Archives of Mining Sciences

|

2025

|

Vol. 70, no. 3

359--376

EN

The stability of the slope is closely related to the safety of mining operations, rational excavation planning, and the optimal utilization of the deposit. The stability of an open-pit mine is controlled by both geotechnical and geological factors. Thus, this study aimed to investigate the influence of complex geological conditions like karst, tectonics, and lithology on the stability of the northern slope of the Western Bielawy limestone open-pit mine in central Poland. The site, located within the Barcin-Piechcin-Pakość limestone deposit, exhibits complex lithological variability, karst features, and tectonic disturbances. An integrated approach, combining laboratory testing, detailed rock mass characterization, and numerical modelling, was employed to assess slope stability. A 3D numerical model of the northern slope was used to evaluate stability under the planned excavation geometry. Numerical simulations, conducted with FLAC 3D software, employed the Modified Shear Strength Reduction Method. The results showed that the initially planned slope geometry yielded a safety factor below acceptable thresholds due to weak, fractured claystones and weathered limestones. By modifying bench widths and reducing the slope angle, the safety factor was improved to meet the minimum required value of 1.30. The study demonstrates the necessity of integrating geological, geotechnical, and numerical methods for reliable slope stability assessments. These findings provide valuable insights for optimizing excavation designs in carbonate formations affected by tectonic and weathering processes.

19

Analysis of the deformation of traditional multi-storey residential buildings caused by the curvature of the terrain - case of study

Kapusta Łukasz, Szojda Leszek

Archives of Mining Sciences

|

2025

|

Vol. 70, no. 1

85--100

EN

Knowledge of the relationship between the curvature of the terrain and the curvature of the building can be a significant factor in assisting the process of introducing building prophylaxis for existing residential buildings made of traditional technology. Every year, a significant proportion of the costs resulting from the mining damage is spent on repairs to such buildings. In this study, the relationship between the curvature of the terrain and the curvature of two four-storey traditional residential buildings was determined. To this purpose, surveying was carried out for the two selected buildings and the terrain area near the buildings. This allowed us to describe the relationship between the two curvatures. Subsequently, FEM analyses were carried out in the building-substrate system for both buildings. The relationship between the curvatures was determined by the coefficient α and displayed graphically. The determined relationship may in future be a tool to assist in the design process of building prevention solutions for similar existing structures. It must be noted though, that the analyses were limited to a single experiment. More data should be collected from other research facilities to permanently introduce similar simplification solutions into design practice.

20

Temperature distribution during a fire in a glued laminated timber beam with holes

Jończyk Damian

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2024

|

Z. 30 (180)

57--64

EN

Currently, due to the high requirements regarding the ecology of the solutions used in construction, the use of wood for the construction of structural elements is experiencing a renaissance. Glued laminated wood is most often used for the construction of frame structures. In the case of high beams, it is possible to make holes in the beams to better use the space. Such holes weaken the load-bearing capacity, but they can also cause more unfavorable temperature distributions during a fire, which can result in faster charring of the wood and a decrease in the mechanical properties of the wood. The article presents a numerical analysis of beams with round and square holes. The comparative beam was a beam without holes. The analyzed beams were subjected to a thermal analysis of the time-varying fire load using a heat flux. The gas temperatures were calculated based on the ISO fire curve. The use of holes allowing for the conduction of various installations and the use of space negatively affects the temperature distributions during a possible fire. More unfavorable temperature distributions occur in beams with square holes.

PL

Obecnie ze względu na wysokie wymogi odnośnie do ekologii stosowanych rozwiązań w budownictwie renesans przeżywa zastosowanie drewna do budowy elementów konstrukcyjnych. Do budowy konstrukcji szkieletowych najczęściej wykorzystuje się drewno klejone warstwowo. W przypadku wysokich belek, aby lepiej wykorzystać przestrzeń, możliwe jest wykonanie otworów w belkach. Otwory takie osłabiają nośność, ale mogą także powodować powstanie bardziej niekorzystnych rozkładów temperatur podczas pożaru, co może skutkować szybszym zwęgleniem drewna oraz spadkiem właściwości mechanicznych drewna. W artykule przedstawiono analizę numeryczną belek z otworem okrągłym oraz kwadratowym. Belką porównawczą była belka bez otworów. Analizowane belki zostały poddane analizie termicznej zmiennej w czasie obciążenia ogniem za pomocą strumienia ciepła. Temperatury gazów zostały obliczone na podstawie krzywej pożarowej ISO. Zastosowanie otworów pozwalających na przeprowadzenie różnych instalacji i wykorzystanie przestrzeni wpływają negatywnie na rozkłady temperatur podczas ewentualnego wystąpienia pożaru. Bardziej niekorzystne rozkłady temperatur występują w belkach z otworami kwadratowymi.