Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Instytut Łączności wobec wyzwań związanych z wdrażaniem sieci 5G w Polsce

Krawiec P., Mongay Batalla J., Gajewski M., Sienkiewicz K., Wiśniewski P., Latoszek W.

Telekomunikacja i Techniki Informacyjne

|

2018

|

nr 1-2

38--52

PL

W artykule zaprezentowano korzyści gospodarcze płynące z wdrożenia nowej generacji sieci mobilnych, tzw. sieci 5G, oraz omówiono wynikające z nich efekty społeczne, w tym spodziewany wpływ na rozwój społeczeństwa informacyjnego. Następnie przedstawiono wyzwania związane z wdrażaniem 5G w Polsce. W głównej mierze wynikają one z obecności barier o charakterze technicznym, ekonomicznym i prawnym, które mogą spowolnić proces wdrażania 5G w Polsce. W artykule przedstawiono również inicjatywy mające na celu identyfikację barier wdrażania sieci 5G oraz potencjalne sposoby ich likwidacji. W tym kontekście przedstawiono działania Instytutu Łączności na rzecz wdrażania 5G w Polsce, w tym poprzez organizację prac w kierowanym przez Ministra Cyfryzacji Porozumieniu na rzecz Strategii „5G dla Polski” oraz uczestnictwo w projekcie 5G@PL realizowanym w ramach strategicznego programu badań naukowych i prac rozwojowych „Społeczny i gospodarczy rozwój Polski w warunkach globalizujących się rynków – Gospostrateg”.

EN

This paper discusses the economic benefits experienced by implementation of new, the 5th generation of mobile network (5G), and associated social effects, including the expected impact of the 5G on the information society. In the light of the expected development of 5G system, the authors present challenges related to implementation of 5G in Poland. The challenges mainly derive from social, economic and legal barriers that have a negative impact on effective implementation of 5G in Poland. The article presents also initiatives for identifying and removing these barriers. In this context, the paper presents activities of the National Institute of Telecommunications (NIT) for the implementation of 5G in Poland, including the Agreement on the „5G for Poland” Strategy that is led by the Ministry of Digital Affairs and the work performed within the agreement is directed by NIT. Moreover, NIT participates in 5G@PL project under the strategic program of scientific research and development „Social and economic development of Poland in the context of globalization – Gospostrateg”.

2

Rheological properties of road bitumens modified by natural asphalt

Gajewski M., Horodecka R.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2018

|

Vol. 17, no. 2

93--109

EN

The paper presents comprehensive results of the performance and non-standard rheological tests of chosen paving-grade bitumens modified by adding natural asphalt. It has been demonstrated that standard performance tests give the same classification rating to bitumens that have considerably different rheological properties. In such situations it is indispensable to test visco-elastic properties (complex shear modulus test) and visco-elastic-plastic properties (using tests with repeated stress pulse, such as MSCR). Additionally, a test used for indirect determination of so-called distinct phase transitions was carried out as part of this research. Although phase transitions are not distinct in the case of bitumen binders, the temperature corresponding to the maximum value of the imaginary part of the complex stiffness modulus can be treated as an important parameter from the point of view of thermodynamics and rheology. The benefits of modification of binders by addition of natural asphalts are clearly evident in the standard binder/aggregate bond strength test. Conversely, the respective non-standard tests failed to demonstrate the advantages of paving-grade bitumens modified with natural asphalt until MSCR and phase transition tests were carried out to this effect.

PL

W pracy przedstawiono kompleksowe wyniki badań funkcjonalnych oraz niestandardowych badań reologicznych wybranych asfaltów drogowych zmodyfikowanych dodatkiem asfaltu naturalnego. Wykazano, że w przypadku normowych badań funkcjonalnych asfalty o istotnie różnych właściwościach reologicznych są klasyfikowane jednakowo. W takich sytuacjach konieczne są badania cech lepko-sprężystości (badania zespolonych modułów ścinania) oraz badania cech lepko-sprężysto-plastyczności (badania przy powtarzalnym impulsie naprężeniowym, tj. np. badanie MSCR). Dodatkowo przeprowadzono badanie, które pośrednio jest używane do wyznaczania tzw. wyraźnych przejść fazowych. W przypadku lepiszczy asfaltowych przejścia fazowe nie są wyraźne, jednak temperatura odpowiadająca maksymalnej wartości części urojonej zespolonego modułu sztywności może być traktowana jako parametr istotny z punktu widzenia termodynamiki i reologii. Zalety modyfikacji lepiszcza asfaltem naturalnym są wyraźnie widoczne w normowym badaniu przyczepności do kruszyw. Z kolei w przypadku badań niestandardowych dopiero badanie MSCR i badanie przejść fazowych pozwoliły na wykazanie zalet asfaltów drogowych modyfikowanych asfaltem naturalnym.

3

Review of selected fatigue criteria for hydraulic bound layers in road pavements

Pełczyńska K., Gajewski M.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2018

|

Vol. 17, no. 3

227--248

EN

The paper contains a review of hydraulically bound layers fatigue resistance criteria that are commonly applied in designing the road pavement structures. The effect of the mechanical parameters applied in the respective criteria on the obtained fatigue resistances is analysed with their different nature underscored. Most of the fatigue criteria define the fatigue life through parameters which are related to it only indirectly (such as the tensile strength, the ultimate tensile strain, etc.) instead of using the results of fatigue tests. The results obtained with different criteria are compared and correlated with the results obtained with the methodology used in preparation of “The Catalogue of Typical Flexible and Semi-rigid Pavements”, a Polish pavement design guide published in 2014. It is demonstrated that the differences between predictions generated with the different empirical fatigue models are noticeably greater in the case of lower traffic classes (service levels), converging for higher traffic classes.

PL

W artykule zamieszczono przegląd powszechnie stosowanych w projektowaniu konstrukcji nawierzchni drogowych kryteriów, określających trwałość zmęczeniową warstw związanych spoiwami hydraulicznymi. Przeanalizowano wpływ parametrów materiałowych stosowanych w poszczególnych kryteriach na uzyskiwane trwałości zmęczeniowe, podkreślając ich odmienny charakter. W większości kryteriów zmęczeniowych trwałość jest określana na podstawie parametrów związanych ze zjawiskiem zmęczenia materiału tylko pośrednio (np. wytrzymałość na rozciąganie, odkształcenie graniczne przy rozciąganiu itp.), a nie poprzez właściwe testy zmęczeniowe. W pracy dokonano również porównania wyników uzyskiwanych przy zastosowaniu różnych kryteriów i zestawiono je z wynikami otrzymywanymi przy zastosowaniu metodologii wykorzystanej w polskim „Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych” z 2014 roku. Wykazano, że rozbieżności między przewidywaniami poszczególnych empirycznych modeli zmęczeniowych są wyraźnie większe w przypadku niższych kategorii ruchu, a ich przewidywania zbiegają się przy wzroście kategorii ruchu.

4

Analysis of a flexible road pavement on a subgrade with an inclusion in the form of a pipeline running along the road axis

Gajewska B., Gajewski M., Kraszewski C.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2018

|

Vol. 17, no. 4

285--297

EN

The paper presents an analysis of a flexible road pavement with a concrete pipeline running along the road axis, just under the pavement. The subgrade of such a pavement cannot be regarded as homogenous and the design cannot be limited to merely the selection of a catalogue pavement structure or to the direct application of the mechanistic-empirical method. Additional analyses are necessary in order to evaluate whether the proposed road design will provide proper protection for the underground structures located in the subgrade. The problem is considered as three-dimensional and the analyses are carried out using the finite element method. The proposed design variants are evaluated and the solution recommended for considered case is indicated. Moreover, the results of parametric analyses of the selected variant, carried out to determine the influence of the backfill parameters on the deformation of the geosynthetic reinforcement in the road foundation and on the tensile stresses in the concrete pipe, are presented.

PL

W artykule przedstawiono analizę podatnej nawierzchni drogowej z rurociągiem betonowym wzdłuż osi drogi położonym tuż pod jej nawierzchnią. Podłoża takiej nawierzchni nie można uznać za jednorodne. W takim przypadku projekt nie może ograniczyć się jedynie do wyboru katalogowej konstrukcji czy bezpośredniego zastosowania metody mechanistyczno-empirycznej. Konieczne są dodatkowe analizy w celu oceny, czy proponowana konstrukcja drogi zapewni właściwą ochronę znajdujących się w podłożu budowli. Zagadnienie rozpatrywano jako trójwymiarowe, a analizy wykonano przy wykorzystaniu metody elementów skończonych. W ramach pracy dokonano oceny proponowanych wariantów projektowych oraz wskazano rozwiązanie rekomendowane dla analizowanego przypadku. Dodatkowo zaprezentowano wyniki analiz parametrycznych wybranego wariantu, prowadzonych w celu ustalenia wpływu parametrów zasypki na odkształcenie zbrojenia geosyntetycznego w podbudowie oraz naprężenia rozciągające w rurze betonowej.

5

Badania lepiszczy asfaltowych w reometrze dynamicznego ścinania - relacje konstytutywne lepkosprężystości, hipersprężystości i lepkohipersprężystości

Gajewski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Budownictwo

|

2018

|

z. 160

3--236

PL

Praca dotyczy modelowania konstytutywnego izotropowych materiałów Iepkosprężystych zarówno w zakresie małych, jak i dużych deformacji. Omówienie zagadnień związanych z modelowaniem konstytutywnym materiałów reologicznych rozpoczyna się od prezentacji wybranych jednowymiarowych modeli ciał stałych i cieczy reologicznych ze zwróceniem szczególnej uwagi na ich cechy charakterystyczne i sposób postępowania przy ich implementacji numerycznej w standardowych algorytmach numerycznych zarówno w sformułowaniu całkowym, jak i w sformułowaniu bezpośrednim. Następnie modele te zostały uogólniane do relacji trójwymiarowych przez wykorzystanie dekompozycji stanu naprężenia i odkształcenia na części kulistą i dewiatorową. Opis modeli lepkosprężystości małych odkształceń uzupełniany jest przez rozważania dotyczące sposobu wyznaczania parametrów materiałowych modeli przy wykorzystaniu metod optymalizacji nieliniowej. Parametry wyznaczane są dla wybranych lepiszczy asfaltowych, ale przedstawiony sposób postępowania jest uniwersalny i może być stosowany przy wymaczaniu parametrów materiałowych innych materiałów, a w szczególności mieszanek mineralno-asfaltowych. Prezentowane relacje konstytutywne są stosowane do modelowania zachowania materiałów drogowych z asfaltem w szerokim zakresie temperatury i częstotliwości. Zaproponowanie relacji konstytutywnej, która dobrze odwzorowuje eksperyment przy jednej ustalonej wartości temperatury i prędkości deformacji nie stanowi większego problemu. Problemem badawczym jest proponowanie relacji konstytutywnych wraz ze sposobem wyznaczenia ich parametrów materiałowych pozwalających na poprawne modelowanie zachowania materiału w pewnym zakresie częstotliwości (prędkości deformacji) i temperatury. Zastosowanie relacji konstytutywnych małych odkształceń zostało prezentowane na przykładzie wyznaczenia właściwości efektywnych niejednorodnego kompozytu mieszanki mineralno-asfaltowej. W zagadnieniach brzegowych rozwiązywanych przy zastosowaniu metody elementów skończonych i programu ABAQUS (z własną implementacją modelu konstytutywnego lepkosprężystości) kruszywo jest modelowane relacjami liniowej sprężystości, zaś mastyks relacjami lepkosprężystości. Na podstawie tych obliczeń sformułowano podstawowe wnioski. Pierwszy z nich dotyczy anizotropii cech mechanicznych mieszanki mineralno-asfaltowej, zaś drugi stanowi motywację formułowania relacji konstytutywnych lepkosprężystości w ramach teorii dowolnych deformacji. Lokalne odkształcenia wewnątrz niejednorodnej struktury betonu asfaltowego są nawet kilkadziesiąt razy większe niż odkształcenia średnie. Oznacza to, że już przy odkształceniach spotyka w nawierzchniach drogowych, lokalnie wewnątrz struktury kompozytu wartości odkształceń i przekraczają zwyczajowe ograniczenia dla teorii małych odkształceń. Motywację stosowania teorii dowolnych deformacji dodatkowo wspiera interpretacja podstawowych testów doświadczalnych prowadzonych w laboratoriach drogowych na lepiszczach drogowych w reometrach dynamicznego ścinania (DSR). W teście skręcania próbek walcowych zlepiszcza asfaltowego można obserwować wystąpienie siły osiowej, jaka towarzyszy reakcji w pc momentu skręcającego. Teoria małych odkształceń niezależnie od wybranych relacji konstytutywnych przeanduje w tym teście zerową siłę osiową. W pracy przedstawiono interpretację testu skręcania w ramach teorii dowolnych deformacji, przy zastosowaniu relacji konstytutywnych hipersprężystości, lepkohipersprężystości i lepkosprężystości dużych deformacji. Wskazano, że w przypadku lepiszczy modyfikowanych, wysokomodyfikowanych i lepiszczy gumowo-asfaltowych zastosowanie relacji konstytutywnych hipersprężystości materiałów nieściśliwych jest w wielu sytuacjach wystarczające: Proponowane relacje konstytutywne hipersprężystości z funkcjami jednostkowej energii sprężystości zależnymi od pierwszego niezmiennika deformacji izochorycznej poprawnie przeandują zachowanie materiału w teście skręcania próbek walcowych w reometrze DSR. Zaproponowano niestandardowe testy doświadczalne, które mogą być przeprowadzane przy wykorzystaniu standardowego reometru DSR z pomiarem siły osiowej i pozwalają na jeszcze lepsze poznanie zachowania materiału. Są to: test jednoosiowego rozciągania i test jednoosiowego ściskania bek, które w konfiguracji odniesienia mają kształt walca. Przeprowadzono testy doświadczalne dla lepiszcza 65/105-60, które następnie poddano obróbce statystycznej i zaprezentowano w formie wykresów oraz w formie tabelarycznej. W przypadku tych testów przeprowadzono także symulacje numeryczne, w których potwierdzono przydatność modeli konstytutywnych hipersprężystości do modelowania lepiszczy drogowych. Szczególnie ciekawe wyniki uzyskano w przypadku testu ciągania, w którym dla znacznych deformacji obserwuje się zmianę przekroju rozciąganej próbki z kołowego na przekrój o charakterystycznych zafalowaniach. Tego typu zachowanie obserwuje się także w trakcie eksperymentów. Zachowanie to jest konsekwencją niejednoznaczności rozwiązań dla teorii dużych deformacji i może być interpretowane jako pewnego rodzaju niestabilność przy rozciąganiu. W dalszej części pracy przedstawiono sposób implementacji numerycznej relacji lepkohipersprężystości z rozwinięciem w szereg Prony’ego funkcji relaksacji dla części kulistej i dewiatorowej stanu odkształcenia. Model ten zasługuje na szczególną uwagę, gdyż pozwala na przeniesienie doświadczeń z wyznaczaniem parametrów materiałowych modelu z teorii małych odkształceń do teorii dużych deformacji, przy jednoczesnym umożliwieniu stosowania dowolnych relacji konstytutywnych hipersprężystości. Dla porównania przedstawiono dwa modele konstytutywne lepkosprężystości dużych deformacji w niejawnym sformułowaniu bezpośrednim, tj. model Filograny i model Narayana, które zostały zaproponowane w ostatnich latach w literaturze do stosowania przy modelowaniu lepiszczy asfaltowych. Modele te doskonale odwzorowują eksperymenty dla jednej ustalonej wartości temperatury i prędkości deformacji, a rozszerzenie zakresu ich stosowalności jest utrudnione (szczególnie w przypadku modelu Narayana), gdyż parametry materiałowe wchodzą do relacji konstytutywnej w sposób nieliniowy. Kolejnym problemem okazuje się implementacja numeryczna, która w każdym z przypadków musi być niestandardowa. Relacje konstytutywne obydwu modeli zaimplementowano w systemie Mathematica, co pozwoliło na ich szczegółowe zbadanie i sformułowanie wniosku, że zwłaszcza propozycja Narayana nie spełnia oczekiwań ze względu na trudność implementacji, jak i wyznaczenia parametrów. Należy podkreślić, że proponowane relacje konstytutywne powinny być podawane wraz ze sposobem wyznaczenia parametrów oraz analizą wrażliwości modelu na zmianę tych parametrów. Analizowane relacje konstytutywne hipersprężystości i lepkohipersprężystości zastosowano w zagadnieniu rozciągania elementu niejednorodnego w płaskim stanie odkształcenia do modelowania zachowania betonu asfaltowego.

EN

The study deals with constitutive modelling of isotropic, visco-elastic materials in accordance with small and large deformation theory. The presentation of the issues connected to constitutive modelling of rheological materials starts with an analysis of some chosen unidirectional models of solids and rheological fluids with special attention paid to their characteristic features and numerical implementation in standard numerical algorithms in integral and direct formulations. In the next step, such models are generalized to three dimensional constitutive models using stress and strain tensor decomposition onto spherical and deviatoric parts. The description of the visco-elasticity constitutive models is supplemented with considerations that take into account the determination of model’s parameters with non-linear optimization methods. The parameters are determined for chosen asphalt binders, but the presented approach is quite universal and may be used for determination of parameters of different materials, especially mineral-asphalt mixes. The presented constitutive models are used for modelling of materials based on asphalt in a wide range of temperature and frequency. Proposing the constitutive relationship properly reproducing experimental test results assuming one temperature and one value of velocity of deformation is not a problem nowadays. On the other hand, the research problem is to propose of the constitutive relationship together with the explicit method of parameter determination, allowing to predict the behaviour of the material in some range of frequency (deformation velocity) and temperature. The application of the constitutive relationships derived for the small deformation theory is presented on the example of effective properties determination for a mineral-asphalt mix composite. In boundary value problems solved with the finite element method and ABAQUS software (with own implementations of visco-elasticity constitutive relationships), the aggregate is modelled with the linear elasticity model, while for the mastic, the visco-elasticity model is applied. On the basis of these results the basic conclusions are formulated. The first conclusion is connected with anisotropy of mechanical properties of asphalt mix material, while the second one is a motivation for formulation of visco-elasticity constitutive relationships in terms of continuum mechanics (large deformation theory). Local strains in non-homogenous structure of the asphalt concrete are even a few dozen times higher than average strains of the sample. Consequently, it means that even for the deformations encountered in road pavements, inside the material structure the strain values locally exceed the usual limits for the small deformations theory. The motivation to use large deformation theory is additionally supported by the interpretation of basic experimental tests carried out in road laboratories on asphalt binders with a dynamic rotational rheometer (DSR). In the torsion test of cylindrical samples made from binder, the axial force appears as an effect additional to torsional moment. The small deformation theory, regardless of the selected constitutive relationships, provides zero force in this test. The work presents the interpretation of this test as a large deformation theory problem, with the use of hyperelasticity, visco-hyperelasticity and visco-elasticity of large deformations constitutive relationships. It was indicated that in the case of: modified, highly modified and rubber-asphalt binders, the use of constitutive relations of hyperelasticity of incompressible materials is already sufficient in many situations. The proposed constitutive relationships of hyperelasticity with the stored strain energy functions dependent on the first invariant of isochoric deformation, correctly predict the material’s behaviour in the torsion test carried out in the DSR rheometer. Non-standard experimental tests have been proposed to be carried out with a standard DSR rheometer which can measure axial force and allows even better understanding of the material’s behaviour. These tests are: uniaxial tensile test and uniaxial compression test for samples that have the shape of a cylinder in the reference configuration. Experimental tests were carried out for binder 65/105-60, which were then subjected to statistical processing and presented in the form of graphs (and in tables). In the case of these tests, numerical simulations were also carried out, in which the usefulness of constitutive hyperelasticity models for modelling road binders was confirmed. Particularly interesting results were obtained in the case of a tensile test in which, for significant deformations, a change in the cross-section shape was observed. Circular cross-section changes its shape into a polygon with wavy edges. It should be emphasized that this type of behaviour was also observed during the experiments conducted. The behaviour of the kind is a consequence of the non-uniqueness of solutions for the large deformation theory and can be interpreted as a kind of instability even in tension test. The next part of the work presents the method of numerical implementation of the visco-elasticity relationship with the expansion to Prony series of the relaxation function for the spherical and deviatoric part of the deformation state. This model deserves special attention because it allows to transfer experience in determining material parameters of the model from the small to the large deformation theory, together with the possibility to use my constitutive relationship of hyperelasticity. For comparison, the two constitutive models of visco-elasticity for large deformation, namely in the direct formulation, Filograna’s and Narayan’s models have been presented. These models were recently proposed for asphalt binder modelling. These models perfectly match experiments for one fixed temperature and deformation velocity value, and extension of the scope of their applicability is difficult (especially in the case of the Narayan’s model), because material parameters go into the constitutive relation in a nonlinear manner. Another problem is the numerical implementation, which in case of both models is non-standard. The constitutive relationships of both models were implemented in the Mathematica system, which allowed their detailed examination and formulation of the conclusion that, in particular, the proposal of Narayana does not meet expectations due to the difficulty of implementation and parameters determination. The proposed constitutive relations should be given together with the method determining the parameters and the analysis of the model’s sensitivity to the change of these parameters. The analyzed constitutive relations of hyperelasticity and visco-hyperelasticity were applied in the problem of non-uniform element stretching in a plane strain case, which may be treated as a presentation of the real behaviour of an asphalt mix.

6

Comparison of rheological properties of chosen elastomers used in production of bridge bearings

Gajewski M.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2017

|

Vol. 16, no. 1

47--64

EN

The paper presents the results of rheological testing performed with the use of DMA (Dynamic Mechanical Analyser) rheometer on specimens made of natural rubber (NR) and synthetic rubber (CR) elastomeric materials typically used for production of bridge bearings. The experiments provided the values of complex stiffness modulus and phase shift angles over a very wide temperature and frequency range, enabled determination of glass transition temperatures and plotting the master curves of the respective materials and, moreover, indentation tests were carried out with a spherical indenter pressed down with linearly increasing force. The test results can be used for both qualitative and quantitative evaluation of the materials and for determining certain mechanical parameters of linear viscoelastic constitutive models formulated for the infinitesimal strain theory. The indentation test was conducted to obtain values which can be used for indirect validation of constitutive hyperelastic and visco-hyperelastic models built up for continuum large deformation theory. Moreover, the paper partly evaluates the effect of long-term (natural) ageing of materials on their rheological properties.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań reologicznych przeprowadzonych za pomocą reometru DMA na próbkach typowych elastomerów powstałych na bazie kauczuku naturalnego (NR) i kauczuku syntetycznego (CR) stosowanych do produkcji łożysk mostowych. W badaniach wyznaczono moduły zespolone i kąty przesunięcia fazowego w bardzo szerokim zakresie temperatury i częstotliwości, wyznaczono wartości temperatury zeszklenia, określono krzywe wiodące poszczególnych materiałów oraz przeprowadzono badania, w których indenter (wgłębnik) o kulistym kształcie jest wciskany w badany materiał z liniowo narastającą siłą. Uzyskane wyniki mogą służyć do jakościowej i ilościowej oceny poszczególnych materiałów, jak również do wyznaczenia wybranych parametrów materiałowych modeli konstytutywnych liniowej lepko-sprężystości formułowanych dla teorii małych odkształceń. W przypadku testu wgniatania (indentacji) jego wyniki mogą posłużyć do pośredniej weryfikacji modeli konstytutywnych hipersprężystości i hiperlepkosprężystości formułowanych w ramach teorii dowolnych deformacji. Praca zawiera także elementy oceny wpływu starzenia długoterminowego (naturalnego) na zmianę właściwości reologicznych materiału.

7

W sprawie oceny zwichrzenia stalowych belek dwuteowych

Giżejowski M., Gajewski M., Stachura Z., Szczerba R.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 1

13--17

PL

Przedstawiono zagadnienia sprężystej i sprężysto-plastycznej niestateczności ogólnej belek stalowych poddanych jednokierunkowemu zginaniu w płaszczyźnie większej bezwładności przekroju. Wskazano na potrzebę uogólnienia podejścia eurokodowego oraz zaproponowano metodę weryfikacji zwichrzenia belek stalowych o przekroju dwuteowym. Wyniki postulowanego podejścia analitycznego porównano z rezultatami nieliniowych analiz numerycznych.

EN

Elastic and elastic-plastic overall instability problems of steel I-section beams subjected to bending about major principal axis are dealt with in the paper. A need for the revision of the Eurocode approach is indicated and the relevant proposal for a new method of the lateral-torsional buckling resistance evaluation of steel I-section beams is presented. Results of postulated analytical formulation are compared with those derived from nonlinear analyses.

8

Wpływ imperfekcji na techniczne zwichrzenie stalowych belek walcowanych i spawanych

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

447--460

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie wpływu imperfekcji materiałowych i geometrycznych na techniczne zwichrzenie stalowych belek walcowanych i spawanych poddanych jednokierunkowemu zginaniu względem osi większej bezwładności przekroju y-y. Obliczenia metodą elementów skończonych przeprowadzono w odniesieniu do belek walcowanych na gorąco, wykonanych z kształtowników szerokostopowych HEB i wąskostopowych IPE oraz belek spawanych o takich samych proporcjach przekroju. Analizowano elementy o wstępnym wygięciu odpowiadającym pierwszej formie zwichrzenia oraz pierwszej formie giętnej względem osi mniejszej bezwładności przekroju z-z. Naprężenia resztkowe po walcowaniu i spawaniu elementów modelowano z użyciem wstępnych pól naprężeń. Wykonano geometrycznie i materiałowo nieliniowe analizy GMNIA. Do obliczeń numerycznych wykorzystano program metody elementów skończonych ABAQUS/Standard.

EN

The proposed paper analyzes the influence of geometrical and material imperfections on the LTB resistance of steel rolled and welded I-section beams subjected to uni-directional bending about major principal axis y-y. FEM calculations were conducted in case of rolled beams with wide flange HEB and narrow flange IPE sections and welded beams made of equivalent section dimensions. Imperfection profile corresponding to the lowest eigenmode of lateral-torsional buckling was used in case of equivalent geometric imperfection modelling and the lowest of flexural buckling about minor principal axis z-z in case of separate modelling of geometric and material imperfections. In the latter case, residual stresses were modelled with use of initial stress fields. Geometrically and materially nonlinear analyses of GMNIA type were carried out.

9

The extended assessment of warm mix asphalts durability

Bańkowski W., Horodecka R., Gajewski M., Mirski K.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2016

|

Vol. 15, no. 2

157--173

EN

The present paper outlines the results of tests performed on bituminous mixtures made by applying WMA, typical and modified bitumens. The mixtures AC 16 and SMA 8 were tested in respect to the compactibility (in a gyratory press and PBS cylinder compactor), water resistance, fatigue resistance, resistance to low-temperature cracking (through the TSRST method), complex modulus in a broad scope of frequencies, and crack propagation in the SCB apparatus. The impact of the technological and long-term ageing was taken into account. All tests were performed on the reference specimens and the specimens with WMA bitumens compacted at the temperature lower than the standard compaction temperature for a given mixture by 20°C and 40°C respectively. It has been proved that reducing the compaction temperature by 20°C is possible without deteriorating the mixture parameters. Moreover, in case of reducing that temperature by 40°C the majority of requirements have been met as well. The tests have confirmed in broad scope good functional characteristics of warm mix asphalts.

PL

W pracy przedstawiano wyniki badań przeprowadzonych na mieszankach mineralno-asfaltowych wykonanych z zastosowaniem asfaltów WMA oraz standardowych asfaltów drogowych i modyfikowanych. Na mieszankach AC 16 i SMA 8 przeprowadzono badania zagęszczalności (w prasie żyratorowej i zagęszczarce walcowej PBS), wodoodporności, odporności na zmęczenie, odporności na pękanie niskotemperaturowe (metodą TSRST), badania modułu zespolonego w szerokim zakresie częstotliwości oraz odporności na propagację pęknięcia w aparacie SCB. Uwzględniono również wpływ starzenia technologicznego i eksploatacyjnego. Wszystkie badania zostały przeprowadzone na próbkach referencyjnych oraz próbkach z asfaltami WMA, które zagęszczano w temperaturze niższej odpowiednio o 20°C i 40°C od standardowej temperatury zagęszczania dla danej mieszanki. Wykazano, że jest możliwe obniżenie temperatury zagęszczania o 20°C bez obniżenia parametrów mieszanki, a w przypadku obniżenia temperatury o 40°C również większość wymagań została spełniona. Przeprowadzone badania potwierdziły w szerokim zakresie dobre właściwości funkcjonalne mieszanek na ciepło.

10

Structural analysis of airfield concrete pavement with doweled joints taking into account curling of slabs

Graczyk M., Gajewski M., Szczerba R.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2016

|

Vol. 15, no. 2

137--155

EN

The subject of this paper is the structural analysis of a concrete airfield pavement with doweled joints after curling focusing on the doweled joints behaviour. The paper presents some examples of such pavement structures and dowel bar installation. Attention is paid to the effects of curling of slabs due to the temperature gradient across the slab thickness. It can result in the development of cracks at edges and corners of the slabs. A global structural analysis was carried out for a concrete airfield pavement exposed to extreme loading after curling. Aircraft wheel loading was considered in the analysis. The calculations of the doweled joints were parameterized based on the slab thickness and dowel diameter. The finite element method analysis was carried out using the ABAQUS/Standard software package.

PL

W pracy przedstawiano tematykę analizy dyblowanej betonowej nawierzchni lotniskowej po wystąpieniu zjawiska curlingu płyt uwzględniając zachowania połączeń dyblowanych płyt betonowych. Zaprezentowano przykładowe rozwiązania konstrukcyjne tego typu nawierzchni oraz sposób osadzania dybli w płycie betonowej. W artykule przedstawiono powiązanie zjawiska curlingu, które powstaje na skutek nierównomiernego rozkładu temperatury w przekroju pionowym płyty betonowej. W wyniku tego zjawiska mogą niekiedy wystąpić pęknięcia w pobliżu krawędzi oraz naroży płyt. Autorzy przedstawili ponadto wyniki globalnej analizy statycznej nawierzchni lotniskowej w stanie ekstremalnego obciążenia po wystąpieniu zjawiska curlingu. Analizę przeprowadzono na przykładzie obciążenia od kół samolotu. W analizach połączenia dyblowanego dokonano sparametryzowania obliczeń ze względu na grubość płyty oraz średnicę dybli. Obliczenia metodą elementów skończonych zrealizowano z wykorzystaniem programu komputerowego ABAQUS/Standard.

11

The global influence of local symmetry on entropy of the Universe

Majka M., Gajewski M., Hasan M. K., Majka T. M.

Journal of Education and Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 3, nr 1

5--7

EN

Space and matter were created in the Big Bang. Since Big Bang, the Universe has been expanding continually by increasing its entropy. The fundamental forces broke their symmetries, making impossible to unify them together. Nevertheless, the symmetry of the Universe has not changed and interestingly will never. By analysing global and local symmetry, this paper will present a hypothesis on the future shape and energy expansion of the Universe. A new theory of point symmetry of the Universe will also be introduced.

12

Modyfikacja miszmetalem skutecznym sposobem podwyższania właściwości staliw dla energetyki

Furmańczyk P., Gajewski M., Kasińska J., Orzechowski T.

Energetyka

|

2016

|

nr 11

657--660

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu modyfikacji miszmetalem staliwa niestopowego GP240GH, martenzytycznego G17CrMo5–5 i austenitycznego Cr – Ni stabilizowanego tytanem. Eksperymenty przeprowadzano na wytopach przemysłowych, które wykonywano w elektrycznym piecu indukcyjnym o pojemności 3000 kg i zasadowym wyłożeniu tygla. Miszmetal wprowadzano porcjami do kadzi podczas spustu staliwa z pieca. Wykazano bardzo korzystne i wszechstronne oddziaływanie metali ziem rzadkich na strukturę i właściwości staliw.

EN

The paper presents the results of the modification influence of mischmetal on GP240GH non alloyed cast steel, G17CrMo5–5 martensitic cast steel and Cr – Ni austenitic cast steel stabilized with titanium. Experiments were carried out on industrial melts, which were prepared in an electric induction furnace with a capacity of 3000 kg and an alkaline liner of the crucible Mischmetal was introduced in portions into the ladle during tapping the steel from the furnace. It showed a highly advantages and comprehensive influence of rare earth metals on the structure and properties of cast steel.

13

Numeryczna ocena nośności belek stalowych zginanych dwukierunkowo

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

347--354

PL

W pracy przedstawiono metody symulacji MES przy szacowaniu nośności stalowych belek dwuteowych poddanych dwukierunkowemu zginaniu ze zwichrzeniem. Analizie nośności granicznej poddano belki z imperfekcjami geometrycznymi. Wykorzystano geometrycznie i materiałowo nieliniowe sformułowanie (GMNIA), w którym wykorzystane są wyniki analiz liniowych (LBA) w celu określania imperfekcji. Ścieżki równowagi statycznej w fazie przed- i pogranicznej wyznaczano przy użyciu algorytmów przyrostowo-iteracyjnych o sterowaniu parametrem obciążenia lub przemieszczenia, wykorzystując metody Newtona-Raphsona oraz Riksa. Obliczenia numeryczne wykonano z zastosowaniem programu komputerowego ABAQUS/Standard. Omówiono sposób modelowania warunków brzegowych oraz wpływ realizacji obciążenia na uzyskiwane wyniki.

EN

FEM simulation methods used for assessment of steel I-section beams resistance in relation to two directional bending and LT-buckling are presented in the paper. Stability analyses are concerned with beams of imperfect geometry. Geometrically and materially nonlinear analyses GMNIA preceded by analyses LBA were carried out. Static equilibrium paths accounting for preand postlimit behaviour were determined with use of incremental-iterative algorithms taking into consideration both the load and displacement control parameters. Newton-Raphson and Riks methods were used for this purpose. Numerical simulations were conducted with use of ABAQUS/Standard program. Modelling techniques of boundary conditions and load application sequence were presented.

14

Modele MES i metody symulacji w analizie zwichrzenia zginanych elementów konstrukcji stalowych

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

339--346

PL

Przedstawiono metody symulacji statecznościowego zachowania się zginanych elementów konstrukcji stalowych z wykorzystaniem modelowania skończenie-elementowego. Rozważania dotyczą belek nieidealnych, wykonanych z walcowanych kształtowników szerokostopowych HEB i wąskostopowych IPE, o wstępnym wygięciu odpowiadającym pierwszej formie zwichrzenia. Idealizacja warunków brzegowych modeli numerycznych w pełni odpowiada założeniom przyjmowanym w podejściu analitycznym przy obliczaniu zwichrzenia belek. Wykonano geometrycznie i materiałowo nieliniowe analizy GMNIA wspomagane analizą LBA oraz zbadano wpływ ciężaru własnego na uzyskane wyniki. Do obliczeń numerycznych wykorzystano program komputerowy ABAQUS/Standard.

EN

Simulations using FEM with regard to stability behavior of steel structural elements subjected to bending are presented in the paper. Considerations are concerned with rolled wide flange HEB and narrow flange IPE section imperfect beams the imperfection profile of which corresponds to the first form of lateral-torsional buckling. Idealization of boundary conditions of FEM models complies with the assumptions used in the analytical formulation of stability problems of thin-walled beams. Geometrically and materially nonlinear analyses GMNIA were carried out taking into account an influence of dead load of structural elements on obtained results. Numerical simulations were conducted with use of ABAQUS/Standard program.

15

Modernizacja stanowisk dydaktycznych w laboratorium wytrzymałości materiałów z wykorzystaniem systemu LABVIEW

Piotrowski A., Gajewski M., Ajdukiewicz C.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2015

|

R. 22, nr 12

1231--1234, CD

PL

W artykule opisano zmodernizowane stanowiska dydaktyczne wykorzystywane w czasie ćwiczeń laboratoryjnych z Wytrzymałości Materiałów na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej. Modernizacji dokonano poprzez wprowadzenie elektronicznej rejestracji siły w starszych maszynach wytrzymałościowych i stworzenie w środowisku LabVIEW programów komputerowych zbierających dane z różnych urządzeń pomiarowych.

EN

The article describes modernization of some devices used during the laboratory exercises of the Strength of Materials at the Faculty of Civil Engineering in Warsaw University of Technology. Modernization has been made through the introduction of electronic registration of force in old machines and the creation of computer programs collecting data from various measuring devices used.

16

Ocena profilowa i konsumencka jakości sensorycznej chrupek kukurydzianych z dodatkiem dyni, topinamburu i amarantusa

Gajewski M., Radzanowska J., Jeznach M., Jariene E., Danilcenko H.

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

|

2015

|

nr 2

15--21

PL

Celem badań zaprezentowanych w artykule była charakterystyka jakości sensorycznej i ocena pożądalności konsumenckiej innowacyjnych chrupek kukurydzianych z prozdrowotnymi dodatkami z roślin. Technologię chrupek opracowano we współpracy z Aleksandras Stulginskis University oraz przedsiębiorstwem RUTA (Litwa), które wyprodukowało próbną partię chrupek. Analizę sensoryczną wykonano z wykorzystaniem ilościowej analizy opisowej (QDA), przez 14-osobowy zespół\ ekspertów (wg PN-ISO 11035). Oceniano chrupki kukurydziane zwykłe, t.j. bez dodatków (kontrola) oraz chrupki z dodatkiem mąki z amarantusa, dyni lub topinamburu. Zastosowano zestaw 17 wyróżników jakości (zapachu, barwy, tekstury i smaku) oraz przeprowadzono ocenę ogólnej jakości sensorycznej. Chrupki z dodatkiem amarantusa lub topinamburu wykazywały mniejszą intensywność barwy beżowej, mniejszą chrupkość, twardość i intensywność smaku kukurydzianego, natomiast większą intensywność zapachów zbożowo-nasiennego, słodkiego i czekoladowego oraz większą adhezyjność niż chrupki kontrolne. W przypadku chrupek z dodatkiem topinamburu stwierdzono większą intensywność smaków słodkiego i „mleka w proszku”. Chrupki z dodatkiem amarantusa wykazywały większą intensywność zapachu i smaku obcego, smaków „zbożowego” i słonego, natomiast chrupki z dodatkiem dyni większą intensywność smaków „skórki pieczywa”, gorzkiego i kwaśnego. Chrupki zarówno z dodatkiem amarantusa, jak i dyni otrzymały nieco niższe noty dla ogólnej oceny jakości niż pozostałe chrupki. Ponadto wykonano ocenę konsumencką pożądalności chrupek przez 123 osobowy zespół osób. Najwyższą notę dla pożądalności ogólnej otrzymały chrupki kukurydziane zwykłe, bez dodatków.

EN

The objective of the study was to determine sensory quality and consumer’s liking for innovative crunchy corn snacks with addition of different flours. The composition and production method of the snacks were elaborated in colaboration with Aleksandras Stulginskis University and RUTA enterprize (Lithuania), which produced the snacks. Sensory analysis was performed with the quantitative description analysis method (QDA), by 14-person expert panel (according to PN-ISO 11035). There were evaluated: common crunchy corn (without additives), as well as crunchy corn with flours obtained from amaranthus, pumpkin or Jerusalem artichoke bulbs. In the assessment, the set of 17 quality descriptors (for odour, colour, texture and flavour) was used. Also overall quality assessment was performed. The crunchy corn with amaranthus or Jerusalem artichoke showed less intensive beige colour, lower crunchiness, firmness and intensity of ‘corny’ flavour. Instead, they showed higher intensity of odours: ‘grainy’, ‘sweety’ and typical to chocolate, but higher intensity of adhesion than common crunchy corn snacks. In the case of crunchy corn with Jerusalem artichoke flour added, higher intensity of sweet taste and taste of ‘powdered milk’ were indentified. Crunchy corn with amaranthus showed higher intensity of foreign odour and flavour, ‘grainy’ flavour and salt taste, but the samples with pumpkin showed higher intensity of flavour of ‘bread skin’, as well as bitter and sour tastes. Both samples with amaranthus, and pumpkin flours got a little lower scores for overall quality than the two other samples. Consumer’s test for liking was also performed. Total 123 persons participated in the test. The highest score for overall liking got the common crunchy corn (without additives).

17

Wpływ zastosowania włókien polimerowych na właściwości funkcjonalne betonu asfaltowego o wysokim module sztywności

Bańkowski W., Gajewski M., Horodecka R., Mirski K., Sybilski D.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

2311--2321, CD2

PL

W przedstawionej pracy oceniono skuteczność zastosowania włókien polimerowych do mieszanek typu ACWMS (beton asfaltowy o wysokim module sztywności). Przewidziano szeroki programu badań oraz analizę uzyskanych wyników badań pod kątem oceny wpływu zastosowanych włókien na wybrane właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej (koleinowanie, zmęczenie, właściwości niskotemperaturowe, starzenie oraz odporność na działanie wody). Stwierdzono istotny wpływ zastosowania włókien na właściwości użytkowe, w szczególności poprawę odporności na deformacje trwałe, wodoodporność i zmęczenie.

EN

In this study, the efficiency of polymer fibers application to the high modulus asphalt concrete was analyzed. The research program and analysis of the results obtained was planned in terms of assessing the impact of the fiber used on selected properties of asphalt (rutting, fatigue, low temperature properties, aging and resistance to water). A significant influence on the use of fiber properties was found, in particular the improvement of permanent deformation resistance, water resistance, and fatigue.

18

Multiaspect Text Categorization Problem Solving : a Nearest Neighbours Classifier Based Approaches and Beyond

Zadrożny S., Kacprzyk J., Gajewski M.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2015

|

Vol. 9, No. 4

58--70

EN

We deal with the problem of the multiaspect text categorization which calls for the classification of the documents with respect to two, in a sense, orthogonal sets of categories. We briefly define the problem, mainly referring to our previous work, and study the application of the k- nearest neighbours algorithm. We propose a new technique meant to enhance the effectiveness of this algorithm when applied to the problem in question. We show some experimental results confirming usefulness of the proposed approach.

19

Analysis of steel I-beam-columns cross-section resistance with use of finite element method

Szczerba R., Gajewski M., Giżejowski M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 3/II

425--437

EN

An interaction of uniaxial bending and axial compression occurs very often in engineering practice and has been widely described in clause 6.2 of Eurocode 3. There are appropriate formulae given to verify the design cross-section resistance of steel structural members. Numerical aspects of constructing the cross-section resistance interaction curve of I-sections are presented in this paper through numerical modelling of the behaviour of stocky beam-columns with the relative slenderness ratio of 0.2 that distinguishes the range of characteristic values of the cross-section resistance and the member buckling resistance. Numerical study was carried out with respect to hot-rolled wide flange HEB/HEAA sections. The case of combined planar bending about one of the section principal axis (y or z) and axial compression was considered. The scope of numerical research includes different cross-section classes from class 1 to class 4. In case of cross-sections from class 1 to class 3, Geometrically and Materially Nonlinear Analysis (GMNA) is carried out. As far as class 4 cross-sections are concerned, Geometrically and Materially Nonlinear with Imperfections Analysis (GMNIA) is carried out in which geometrical imperfections due out-of-flatness deformations of section plate components are taken into account in the form of first local buckling mode. Plate section components are modelled using Finite Shell Elements (FSEs). FSE modelling technique using ABAQUS/Standard library is utilized. Numerical results in the form of interaction diagrams are compared with those of analytical ones presented in Eurocode 3. Differences occurring between the results from conducted FE analysis and those obtained with use of Eurocode’s interaction formulae are discussed and factors causing these differences are outlined. Concluding remarks are drawn.

PL

Zagadnienie jednokierunkowego zginania oraz ściskania jest spotykane w praktyce inżynierskiej bardzo często i zostało szeroko opisane w pkt. 6.2 normy PN-EN 1993-1-1. Podano w niej odpowiednie formuły do sprawdzania nośności prętowych konstrukcji metalowych. W niniejszej pracy skupiono się na numerycznych aspektach oceny nośności stalowych przekrojów dwuteowych rozumianej jako nośność pręta krępego poddanego jednocześnie ściskaniu oraz jednokierunkowemu zginaniu. Studium numeryczne wykonano w odniesieniu do kształtowników walcowanych na gorąco z grupy szerokostopowych HEB/HEAA, zginanych względem głównych osi bezwładności przekroju (y, z). Zakres badań obejmuje przekroje zaliczane do klas od 1 do 4. W przypadku prętów krępych o przekroju należącym do klas od 1 do 3 wykonano pełną geometrycznie i materiałowo nieliniową analizę z uwzględnieniem efektów II rzędu (GMNA). W przypadku prętów o przekroju klasy 4 zastosowano zaś analizę GMNIA, uwzględniającą dodatkowo imperfekcje geometryczne ścianek smukłych. Modele numeryczne prętów wykonano z zastosowaniem powłokowych elementów skończonych. Do wykonania analiz numerycznych wykorzystano program komputerowy ABAQUS/Standard. Uzyskane wyniki krzywych granicznych nośności przekroju porównano z wynikami uzyskanymi z zastosowaniem formuł normowych. Sformułowano wnioski oraz kierunki dalszych badań.

20

Analiza nośności stalowej ramy płaskiej o blachownicowych elementach smukłościennych

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M., Stachura Z.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 4

73--92

PL

W pracy przedstawiono analizę nośności stalowej ramy płaskiej na przykładzie ramy portalowej o rozpiętości 36,0 m, wykonanej ze smukłościennych elementów blachownicowych o zmiennej wysokości środnika i przegubowo połączonej z fundamentami. Ramę portalową zaprojektowano zgodnie z wymaganiami Eurokodu, a następnie przeanalizowano wpływ rozmieszczenia dyskretnych stężeń bocznych i przeciwskrętnych na jej nośność. Obliczenia uwzględniają imperfekcje konstrukcji, które zaimplementowano w modelu jako przeskalowane formy wyboczenia lokalnego i globalnego ramy portalowej, wyznaczone ze sprężystej analizy wyboczeniowej LBA. W celu zbadania wpływu rodzaju i kształtu imperfekcji na nośność ramy, przeprowadzono najpierw analizę układu o geometrii idealnej, materiałowo i geometrycznie nieliniową GMNA, a następnie analizę materiałowo i geometrycznie nieliniową GMNIA układu imperfekcyjnego. Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem programu komputerowego ABAQUS/Standard. W uwagach końcowych podsumowano wyniki analiz oraz wskazano kierunki dalszych badań.

EN

An assessment of the load bearing capacity analysis of steel planar frame fabricated from slender tapered plate girders, with span length of 36,0 m and pinned bases was presented in the paper. Initially, considered portal frame was designed in accordance with the Eurocode 3 and then an influence of lateral and torsional braces location on the frame load bearing capacity was analyzed. Calculations take into account imperfections of the structure, which were implemented in the FEM model as local and global scaled modes derived from linear buckling analysis LBA. In order to investigate the effect of type and shape of particular imperfection patterns on the frame stability strength, two tasks were solved. Firstly, geometrically and materially nonlinear analysis GMNA of perfect frame geometry was carried out. Then, GMNIA analysis concerning additionally imperfections was performed. Numerical models were prepared with the use of shell finite elements, which are available in ABAQUS/Standard program. Concluding remarks were drawn.