Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Model numeryczny i fizyczny dwudziestościanu foremnego tensegrity wykonanego z prętów i tkaniny technicznej

Chronowski Maksymilian, Michniewicz Zofia, Neubauer Franciszek, Kłosowski Paweł, Tomaszewska Agnieszka, Zmuda Trzebiatowski Marcin

Builder

|

2025

|

R.29, nr 12

28--35

PL

W niniejszej pracy omówiono problemy projektowania i wykonania prototypowej prętowo-membranowej konstrukcji tensegrity ze szczególnym uwzględnieniem kształtowania węzłów prętowo-membranowych oraz sposobów łączenia ze sobą fragmentów tkaniny technicznej. Omówiono krok po kroku proces projektowania konstrukcji. Opisano badania laboratoryjne planowanych do wykorzystania materiałów, zaprojektowanych połączeń elementów, a także te obejmujące projektowaną konstrukcję tensegrity. Przedstawiono również wyniki symulacji numerycznych uproszczonego modelu przestrzennego prętowo-membranowego niniejszej konstrukcji, stanowiącego pierwszy krok do przeprowadzenia dalszych analiz, bardziej złożonych analiz, w szczególności dokładniejszego modelowania połączeń prętowo-membranowych. W szczególności, w ramach niniejszej pracy, przeprowadzono laboratoryjne testy jedno- i dwuosiowe dwóch tkanin technicznych w celu wyznaczenia parametrów wytrzymałościowych, jak również przebadano laboratoryjnie wybrane rodzaje połączeń typu tkanina-tkanina: zgrzewane, klejone, szyte, jak równie połączenia tkanina-pręt wykonane z wykorzystaniem metalowych oczek w celu oszacowania nośności takich połączeń. Przystąpiono do budowy wstępnych modeli skończenie elementowych mających odwzorować próby jedno- i dwuosiowe dla obu tkanin technicznych. Model docelowej konstrukcji tensegrity zaprojektowano jako wyidealizowany (uproszczony) układ prętowo-membranowy w postaci dwudziestościanu foremnego. Przystąpiono do budowy rzeczywistego modelu konstrukcji tensegrity możliwego do przebadania w warunkach laboratoryjnych, w szczególności poprzez przeprowadzenie badań z wykorzystaniem aparatury Digital Image Correlation (DIC). Uzyskane w ten sposób wyniki w postaci map odkształceń zestawiono z analogicznymi wynikami dla modelu numerycznego konstrukcji prototypowej. Na etapie kalibracji modeli laboratoryjnych próbek w testach jedno- i dwuosiowych uzyskano satysfakcjonującą zbieżność pomiędzy rezultatami badań laboratoryjnych i symulacji numerycznych, co zostało opisane w odrębnych pozycjach bibliograficznych. W kontekście modelu rzeczywistego tensegrity i jego numerycznego odpowiednika można zauważyć pewne podobieństwa, natomiast sam model numeryczny wymaga dalszego rozwoju, gdyż zastosowane w nim uproszczenia (wyidealizowana geometria nieuwzględniająca imperfekcji) mogą być zbyt daleko idące. Niemniej pomierzone mapy odkształceń pokrywają się ze zidentyfikowanymi numerycznie strefami ekstremalnych odkształceń, układając się w charakterystyczne trajektorie i strefy. Zaprezentowany w ramach niniejszej pracy model numeryczny odwzorowujący rzeczywisty układ tensegrity w toku dalszych prac zostanie ulepszony, by jak najwierniej odwzorowywał rzeczywisty układ.

EN

This paper discusses the design and construction of a prototype bar-membrane tensegrity structure, with particular emphasis on the shaping of rod-membrane joints and methods for connecting technical fabric. A step-by-step design process for structural engineering was outlined. Laboratory tests of selected materials, designed element connections, and those involving the proposed tensegrity structure were described. Numerical simulation results of a simplified three-dimensional bar-membrane model of this structure were also presented. It constituted the first step towards more complex analyses, and in particular, more accurate modeling of bar-membrane connections. Moreover, uniaxial and biaxial laboratory tests of two technical fabrics were conducted to determine strength parameters. Selected types of fabric-to-fabric connections were also tested in the laboratory: welded, glued, sewn, as well as fabric-to-bar connections using metal eyelets, to estimate the load-bearing capacity of such connections. Finite element models were created to simulate uniaxial and biaxial tests for both technical fabrics. The initial tensegrity structure model was designed as an idealized (simplified) rod-membrane system in the form of a regular icosahedron. A real tensegrity structure model suitable for laboratory testing was built to conduct tests using Digital Image Correlation (DIC) equipment. The resulting strain maps were compared with analogous results for the numerical model of the prototype structure. During the calibration of the laboratory models of the samples in uniaxial and biaxial tests, satisfactory convergence between the results of the laboratory tests and the numerical simulations was achieved, as described in separate bibliographic references. Moreover, there were some similarities between the current bar-membrane tensegrity model and its numerical counterpart, but the numerical model itself requires further development, as its simplifications (idealized geometry that ignores imperfections) may be excessive. Nevertheless, the measured strain maps align with the numerically identified extreme strain zones, forming characteristic trajectories and areas. The numerical model presented in this paper will be further developed to represent the actual system as faithfully as possible.

2

Influence of water soaking on the ultimate tensile strength of polyester-based coated woven fabrics

Ambroziak Andrzej, Kłosowski Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

303--318

EN

This research aims to determine the influence of water-soaking on polyester-based coated woven fabrics for ultimate tensile strength and elongation at break under uniaxial tensile tests. The paper begins with a short survey of literature concerning the investigation of the determination of coated woven fabric properties. The authors carried out the uniaxial tensile tests with an application of a flat grip to establish the values of the ultimate tensile strength of groups of specimens treated with different moisture conditions. SEM fractography is performed to determine the cross-section structures of coated woven fabrics. The change in the mechanical properties caused by the influence of water immersion has not been noticed in the performed investigations.

PL

Niniejsze badania mają na celu określenie wpływu nasiąkania wodą na poliestrowe tkaniny powlekane na wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu w próbach jednoosiowego rozciągania. Artykuł rozpoczyna się od krótkiego przeglądu literatury dotyczącej badań nad właściwościami tkanin technicznych. Autorzy przeprowadzili próby rozciągania jednoosiowego z użyciem szczęk płaskich w celu wyznaczenia wartości wytrzymałości na rozciąganie grup próbek poddanych działaniu różnych warunków wilgotnościowych. Wykonano także fraktografie SEM w celu określenia struktury przekrojowej tkanin powlekanych. W przeprowadzonych badaniach nie zauważono zmiany właściwości mechanicznych pod wpływem zanurzenia w wodzie.

3

Prediction of pre-compression stress of soil with uniaxial test

Śnieg Kinga, Błażejczak Dariusz

Agricultural Engineering

|

2019

|

Vol. 23, No. 1

95--103

EN

The paper presents a concept of determination of pre-compression stress. It assumes that the stress value is close to the unit pressure value which is indispensable to increase the initial degree of soil compaction. Thus, an attempt was made to develop an empirical model for predicting the value of stress at which the initial compaction of a soil sample increases by a determined value. Samples with the socalled intact structure (NS) and soil material in the form of loose mass were collected from subsoil, and they were used to form model samples. Both types of samples were uniaxially compressed. For the study, data on moisture and dry bulk density of model samples were used, as well as determined ratios (conversion factors) that present relations between the results of compaction of model samples and samples with the intact structure. It was reported that the pressure necessary for the increase of the initial compaction of the model samples with the value of +0.05 or +0.10 g∙cm-3 were higher than the formation pressure respectively by 1.03-1.11 and 1.42-1.93 times. It was proved that for determination of the pre-compression stress of the NS samples models of linear regression for prediction the pressure needed to increase the initial compaction of the model sample by the value of +0.05 g·cm-3, combined with a coefficient calculated for the present state of the soil properties, can be applied.

PL

Przedstawiono koncepcję wyznaczania naprężenia granicznego opartą na założeniu, że wartość tego naprężenia jest zbliżona do wartości nacisku jednostkowego, niezbędnego do zwiększenia początkowego stanu zagęszczenia gleby. W tym celu podjęto próbę opracowania modelu empirycznego do prognozowania wartości nacisku, przy którym następuje zwiększenie początkowego zagęszczenia próbki glebowej o określoną wartość. Z warstwy podornej gleby pobrano próbki o tzw. nienaruszonej strukturze (NS) oraz materiał glebowy w postaci luźnej masy, z którego formowano próbki modelowe. Oba rodzaje próbek odkształcano jednoosiowo. Do opracowania modelu wykorzystano dane o wilgotności i gęstości objętościowej próbek modelowych oraz wyznaczone współczynniki (przeliczniki), przedstawiające relacje pomiędzy wynikami ugniatania próbek modelowych i próbek o nienaruszonej strukturze. Stwierdzono, że naciski niezbędne do zwiększenia początkowego zagęszczenia próbki modelowej o wartości +0,05 lub +0,10 g·cm-3 były większe od nacisku formowania odpowiednio o 1,03-1,11 oraz 1,42-1,93 razy. Wykazano, że do wyznaczania wartości naprężenia granicznego próbek NS można wykorzystać modele regresji liniowej do prognozowania nacisku jednostkowego niezbędnego do zwiększenia początkowego zagęszczenia próbki modelowej o wartość +0,05 g·cm-3 oraz obliczony dla aktualnego stanu gleby przelicznik.

4

Predicting unit pressure indispendable for generation of specific compaction of a soil sample

Śnieg K., Błażejczak D., Słowik M.

Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 22, No. 3

85--92

EN

The objective of the research was to construct an empirical model for prediction of a unit pressure indispensable for generation of a specific compaction of soil samples. Soil material in the form of loose mass was collected from the soil layer deposited in the depth from 35 to 40 cm and then its typical properties were determined (textural group, density of solid particles, humus content, reaction, plastic and liquid limits) and in order to compact it in Proctor apparatus and in the uniaxial compression test. Results of both tests were used for construction of regression models reflecting the course of the unit strength (Pρd) necessary to generate compaction (ρdj) equal to the dry bulk density obtained in Proctor apparatus (ρdp), in relation to the sample moisture (ρdm). Searching for relations was restricted to the scope of moisure between an optimal one acc. to Proctor and the soil plastic limit. It was stated that the pressure value Pρdp made on the soil sample in the uniaxial compression test depends significantly on ws and ρdm, and for description of this relation the use of multiple regression is sufficient. It was found out that for model samples with a textural group of silt loam and loam, differences in dry bulk density obtained in Proctor apparatus are approximately up to 0.15 g⋅cm-3.

PL

Celem badań było zbudowanie modelu empirycznego do prognozowania nacisku jednostkowego niezbędnego do wytworzenia określonego zagęszczenia próbki gleby. Z warstwy gleby leżącej na głębokości od 35 do 40 cm pobrano materiał glebowy w postaci luźnej masy, a następnie oznaczono jego typowe cechy własne (skład granulometryczny, gęstość fazy stałej, zawartość próchnicy, odczyn, granice plastyczności i płynności) i przeprowadzono testy zagęszczania w aparacie Proctora oraz jednoosiowego ściskania. Wyniki obu testów wykorzystano do budowy modeli regresji odwzorowujących przebieg nacisku jednostkowego (Pρdp), niezbędnego do wytworzenia w teście jednoosiowym zagęszczenia (ρdj) równoważnego gęstości objętościowej uzyskiwanej w aparacie Proctora (ρdp), w zależności od wilgotności (ws) i początkowej gęstości objętościowej szkieletu próbki modelowej (ρdm). Poszukiwanie zależności ograniczono do zakresu wilgotności pomiędzy optymalną wg Proctora a granicą plastyczności gleby. Stwierdzono, że wartość nacisku Pρdp wywieranego na próbkę gleby w teście jednoosiowego ściskania zależy istotnie od ws i ρdm, a do opisu tej zależności wystarczające jest zastosowanie regresji wielorakiej. Uzyskano, że dla próbek modelowych o składach granulometrycznych pył gliniasty i glina zwykła, różnice gęstości objętościowych szkieletu uzyskiwanych w aparacie Proctora wynoszą do około 0,15 g⋅cm-3.

5

Comparison of Proctor and uniaxial compression tests for selected soils

Błażejczak D., Śnieg K., Słowik M.

Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 22, No. 1

5--13

EN

The objective of this paper was to compare the results of soil material compaction carried out with the use of the Proctor and uniaxial compression tests in order to find relations between these methods. Soil material in the form of loose mass was collected from the layer deposited at the depth from 35 to 60 cm in order to determine its typical properties (textural group, density of solid particles, humus content, reaction, plastic and liquid limits) and in order to compact it in the Proctor apparatus and in the uniaxial compression test. Results of both tests were used for construction of regression models reflecting the course of the unit stress (Pρdp), necessary to generate compaction equal to the dry density of solid particles obtained in the Proctor apparatus (ρdp) in relation to the sample moisture (ws). It was stated that the stress value Pρdp on the soil sample in the uniaxial compression test depends significantly on ws. It was proved that for the purpose of comparing the results of both tests, the uniaxial stress of samples must be performed in conditions of their lateral expansion. It was also proved that the use of the uniaxial test with possible lateral expansion of soil with a model sample, a diameter of which is 100 and the height is 30 mm, one may determine the obtained compaction with the use of the plate movement value.

PL

Celem pracy było porównanie rezultatów zagęszczania materiału glebowego prowadzonego za pomocą testów Proctora i jednoosiowego ściskania, ukierunkowane na poszukiwanie zależności pomiędzy tymi metodami. Z warstwy leżącej na głębokości od 35 do 60 cm pobrano materiał glebowy w postaci luźnej masy celem oznaczenia jego typowych cech własnych (skład granulometryczny, gęstość fazy stałej, zawartość próchnicy, odczyn, granice plastyczności i płynności) i przeprowadzenia jego zagęszczania w aparacie Proctora oraz w teście jednoosiowego ściskania. Wyniki obu testów wykorzystano do budowy modeli regresji odwzorowujących przebieg nacisku jednostkowego (Pρdp), niezbędnego do wytworzenia zagęszczenia równoważnego gęstości objętościowej uzyskiwanej w aparacie Proctora (ρdp), w zależności od wilgotności próbki (ws). Stwierdzono, że wartość nacisku Pρdp wywieranego na próbkę gleby w teście jednoosiowego ściskania zależy istotnie od ws. Wykazano, że do celów porównywania wyników obu testów jednoosiowe odkształcanie próbek należy wykonywać w warunkach możliwej ich bocznej rozszerzalności. Wykazano także, że stosując test jednoosiowy z możliwą boczną rozszerzalnością gleby, z zastosowaniem próbek modelowych o średnicy 100 i wysokości 30 mm, można do określenia uzyskiwanego zagęszczenia wykorzystać wartość przemieszczenia stempla.