Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 40

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  analiza odwrotna
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
In the longwall exploitation system, the main gates are subject of the most intensive movements of the rock mass, where the proximity of the excavation front is a key factor. The paper presents the results of a research on the constants mb and s of Hoek-Brown failure criterion for the rocks surrounding the gallery: shale, sandy shale, coal and medium-grained sandstone, in relation to the distance to longwall face. The research comprised numerical modeling based on convergence monitoring records. The convergence measurements were carried out on three stations in a selected maingate in a coal mine from Upper Silesia Coal Basin near Jastrzębie-Zdrój, concurrently with changing distance to the longwall face. The measu-red were the width, the height and the heave of the floor of the gate. The measurements showed that the convergence at the longwall-maingate crossing was 1.5-3 times greater than in the locations much further from the longwall face. It was demonstrated that this effect was due to continuously changing properties of the rock-mass surrounding the gallery that can be expressed as decreasing empirical parameters mb i sof Hoek-Brown’s criterion. These parameters are decreasing exponentially together with the distance to the longwall face The consistency between the theoretical and factual curve varies between 70% to 98%. The change of each of the parameters can be described by general equation P = a· exp(–b·d), where a, b are constants, and d is the distance to the excavation face. The authors highlight that during the me-asurements period the horizontal stress was 1.45 to 1.61 times greater than the concurrent vertical stress. The so high horizontal stress causes heave of unsupported gallery floor which is commonly observed in the mines in Silesia.
PL
Chodniki przyścianowe w systemie eksploatacji ścianowej są najbardziej narażone na intensywne przemieszczenia skał. Wraz ze zmianą położenia frontu eksploatacji skały przechodzą wolno w stan zniszczenia, coraz bardziej przemieszczając się do środka wyłomu. Aby można było skutecznie prze-widywać konwergencję wyrobisk przyścianowych należy właściwie określić właściwości skał w fazie pozniszczeniowej. Wybierając warunek wytrzymałościowy Hoeka-Browna – stałe mb i s, zależne od wskaźnika jakości górotworu RMR lub wskaźnika GSI.W artykule wyznaczono spadek parametrów pozniszczeniowych skał budujących górotwór w rejonie omawianego wyrobiska – łupków ilastych, łupków piaszczystych, węgli i piaskowców średnioziarnistych – w zależności od odległości od frontu ściany. W tym celu wykonano symulacje numeryczne, wykorzystując wyniki pomiarów konwergencji. Pomiary konwergencji wykonano w wyrobisku przyścianowym jednej z kopalń węgla GZW w rejonie Jastrzębia na trzech bazach pomiarowych wraz ze zmieniającą się odległościąbaz pomiarowych od czoła ściany. Badania obejmowały wyznaczenie szerokości, wysokości i wypiętrzenia spągu chodnika. Pomiary wykazały, że konwergencja na skrzyżowaniu ściana – chodnik osiąga wartość1,5-3-krotnie większą, niż dla przypadku, gdy front eksploatacji znajduje się w znacznej odległości od baz pomiarowych. Stwierdzono, że przyczyną takiego stanu rzeczy jest stale zmieniająca się jakość górotworu, która skutkuje obniżeniem parametrów empirycznych warunku wytrzymałościowego Hoek’a-Browna mbi s skał występujących w otoczeniu wyrobiska. Parametry te maleją eksponencjalnie wraz ze zbliżaniem sięfrontu ściany, a zgodność pomiędzy krzywą rzeczywistą a teoretyczną dla występujących przemieszczeńwyrobiska waha się od 70% do 98%. Zmianę dowolnego z powyższych parametrów P można opisaćfunkcją o ogólnym równaniu: P = a exp(–bd), gdzie a i b to stałe, a d to odległość od frontu ściany.Na uwagę zasługuje również analiza naprężeń poziomych w górotworze, jakie musiały wystąpićpodczas prowadzenia pomiarów, które są 1,45-1,61 razy większe od występujących wówczas naprężeńpionowych. Tak duże naprężenia poziome mają istotny wpływ na wartości wypiętrzania nieobudowanego spągu, co znajduje potwierdzenie podczas prowadzenia prac górniczych w kopalniach JSW.
PL
Wiarygodne szacowanie nośności konstrukcji z papieru oraz tektury (np. pudła klapowe, SRP/RRP itp.) oparte jest przede wszystkim na precyzyjnie zidentyfikowanym zestawie parametrów wytrzymałościowych oraz odpowiednim modelu matematycznym z poprawnie sformułowanymi równaniami konstytutywnymi materiału. W niniejszej pracy zestawiono i omówiono techniki doboru odpowiednich metod identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej. Problem ten jest szczególnie ważny w przypadku testów wytrzymałościowych tektury falistej, ponieważ w laboratorium najczęściej mierzone są przemieszczenia i/lub wytężenia próbek tektury o różnych kształtach i wymiarach, a nie bezpośrednio szukane parametry materiałowe, które wyznacza się a posteriori zrównań matematycznych. Ponadto, konstytutywny opis tektury falistej zawiera aż kilkanaście parametrów materiałowych, przez co wyselekcjonowanie odpowiednich testów laboratoryjnych niezbędnych do ich wyznaczenia jest dodatkowo utrudnione. W poprzednich artykułach cyklu omówiono zagadnienia dotyczące warunków pracy tektury, sprawdzono wpływ procesów przetwórczych na wytrzymałość tektury oraz opisano metody sprawdzania przydatności testów laboratoryjnych do identyfikacji w oparciu o analizę wrażliwości. W bieżącym artykule porównano skuteczność wykorzystania algorytmów optymalizacji i metod odwrotnych w procesie identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej. Porównano i zestawiono również wyniki identyfikacji dla różnych kombinacji zestawów badań laboratoryjnych.
EN
Reliable estimation of the bearing capacity of paper and board structures (e.g. flap boxes, SRP / RRP, etc.) is based primarily on a precisely identified set of strength parameters and an appropriate mathematical model with correctly formulated material constitutive equations. In this paper, techniques for selection of appropriate methods for identification of corrugated board material parameters are presented and discussed. This problem is particularly important in the case of strength tests of corrugated board, because in the laboratory the displacements and / or strains of board samples of various shapes and sizes are most often measured, and not directly the material parameters, that are determined a posteriori from mathematical equations. In addition, the constitutive description of corrugated board contains dozen material parameters, which makes it difficult to select the appropriate laboratory tests, necessary to determine them. In the previous articles of the series, issues related to the work conditions of board were discussed, the impact of material processing on the strength of board was examined and methods for testing the suitability of laboratory tests for identification based on sensitivity analysis were described. The current article examines the effectiveness of using optimization algorithms and inverse methods in the process of identification of corrugated board material parameters. The identification results for various combinations of laboratory tests were also compared and summarized.
EN
The main purpose of the work is to present and test the developed web-based tool to identify parameters of rheological equations, whose functionality according to the presented results is comparable to existing desktop applications. The developed web-based application with a user-friendly interface uses selected optimization methods (Powell and Hooke-Jeeves algorithms). Criteria for selecting optimization methods are: robustness and frequent application to identification problems described in literature. Testing the developed application consists of comparing the identified stress-strain curves obtained from mechanical tests using the developed tool and commercial desktop application, and performing efficiency tests for the analyzed examples of rheological equations and optimization methods. For this purpose, two material models were used: a simple Hollomon’s model and a multi-parameter model used for steel, in which the influence of softening during the dynamic recrystallization is insignificant. The presented software is implemented in technologies such as JDK 1.8, Spring Framework and PrimeFaces, and passes the efficiency tests successfully.
PL
Głównym celem pracy jest przedstawienie i przetestowanie opracowanego narzędzia webowego do identyfikacji parametrów równań reologicznych, którego funkcjonalność – zgodnie z uzyskanymi wynikami – jest porównywalna z istniejącymi aplikacjami desktopowymi. Opracowana aplikacja internetowa, z przyjaznym dla użytkownika interfejsem, wykorzystuje wybrane metody optymalizacji (algorytmy Powella oraz Hooke’a-Jeevesa). Kryteria wyboru metod optymalizacyjnych to odporność rozwiązania na zaburzenia i częste zastosowanie do problemów odwrotnych opisanych w literaturze. Przetestowanie opracowanej aplikacji polega na porównaniu zidentyfikowanych krzywych naprężenie–odkształcenie, uzyskanych z testów mechanicznych z wykorzystaniem opracowanego narzędzia i komercyjnej aplikacji desktopowej, oraz na przeprowadzeniu testów wydajnościowych dla analizowanych przykładów równań reologicznych i metod optymalizacyjnych. W tym celu posłużono się dwoma modelami materiałowymi: prostym modelem Hollomona i modelem wieloparametrowym, stosowanym dla stali, w którym wpływ zmiękczania podczas rekrystalizacji dynamicznej jest nieznaczny. Prezentowane oprogramowanie jest wdrażane w takich technologiach, jak JDK 1.8, Spring Framework czy PrimeFaces, i pomyślnie przechodzi testy wydajności.
4
Content available remote An advanced approach to derive the constitutive law of UHPFRC
EN
More than 200 specimens were tested in a comprehensive experimental campaign using ultra-high performance concrete with a mean compressive strength between 150 and 210 MPa and with different amounts of steel fibre reinforcement (0%, 1% and 2% by volume) from the first 2 days to 1.5 years after casting. From the large set of experimental tests related material parameters were derived. Based on compression tests with strain transducers and laser displacement transducers, the compression side of the constitutive law was derived, and based on the splitting tensile tests and flexural bending tests, the tensile side of the constitutive law was derived and the results are presented. For derivation of the tensile behaviour of ultrahigh performance fibre-reinforced concrete an advanced approach was applied by using a photogrammetric camera system with digital image correlation (DIC).
PL
Ponad 200 próbek zostało zbadanych w kompleksowej serii badań betonów bardzo wysokowartościowych o średnich wytrzymałościach na ściskanie od 150 do 210 MPa i przy zróżnicowanej ilości zbrojenia rozproszonego z włókien stalowych (0%, 1% i 2% objętości). Próbki badano w wieku od 2 dni do 1.5 roku po ułożeniu betonu. W poszczególnych seriach zbadano parametry materiałowe. W próbach ściskania, przy użyciu tensometrów i laserowych czujników przemieszczeń wyznaczono wartości ściskań do wykorzystania w równaniach konstytutywnych, a na podstawie prób rozciągania (w próbie rozłupywania przy ściskaniu wzdłuż pobocznicy) i wytrzymałości na zginanie wyznaczono wartości rozciągań do równań konstytutywnych. Do wyznaczenia wytrzymałości na rozciąganie betonu bardzo wysokowartościowego zbrojonego włóknami stalowymi zastosowano metodę fotogrametryczną z cyfrową korelacją obrazu (DIC).
PL
Artykuł dotyczy możliwości optymalizacji parametrów procesu kucia metodą obróbki cieplno-plastycznej stali z mikrododatkami Ti i V oraz Ti, Nb i V za pomocą modelowania matematycznego naprężeń uplastyczniających otrzymanych z plastometrycznych prób ściskania na gorąco. Do opisu naprężenia uplastyczniającego wykorzystano model reologiczny zaproponowany przez C.M. Sellarsa. Na podstawie tego modelu przebieg eksperymentalnych i teoretycznych krzywych naprężenie-odkształcenie został zweryfikowany, stosując minimum funkcji celu, dla najdokładniejszego dopasowania analizowanych krzywych badanych stali. W procedurze identyfikacji naprężeń uplastyczniających wyznaczonych na podstawie próby osiowosymetrycznego ściskania na gorąco niezwykle przydatna okazała się metoda analizy odwrotnej. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że przyjęty w pracy model reologiczny wraz z wyznaczonymi metodą analizy odwrotnej współczynnikami opisują w sposób zadowalający wartości naprężenia uplastyczniającego badanych stali.
EN
The article concerns the possibility to optimize the parameters of forging process with the method of thermo-mechanical treatment of steel with microadditions of Ti and V and Ti, Nb and V by means of mathematical modelling of yield stress obtained from conducted plastometric hot compression tests. To describe the yield stress, rheological model proposed by C.M. Sellars was used. Based on this model, the course of experimental and theoretical stress-strain curves has been verified using a minimum of goal function, for the most accurate matching of analyzed curves of investigated steels. In the procedure for identification of yield stresses, determined basing on axisymmetrical hot-compression test, the method of inverse analysis. Obtained results allow to conclude that assumed rheological model along with coefficients, determined with the method of inverse analysis, describe satisfactorily the values of yield stress steels of studied steels.
6
Content available remote Numerical data processing from a laser flash experiment on thin graphite layer
EN
In this paper, the methodology for determination of the out-of-plane thermal diffusivity (TD) of a thin graphite layer deposited onto a substrate of known properties is presented. The developed methodology resulted in combined experimental-numerical procedure enabling investigation of the properties of thin layer deposits. The procedure involves the experimental data acquisition during the laser flash tests, and next the numerical processing of the collected data using the heat conduction problem solution and the nonlinear least square parameter identification approach. Two last steps produce a certain inverse heat conduction problem that is formulated and numerically solved for a three-layer specimen. The procedure has been successfully tested while processing the real experimental data from investigation of flake graphite layers. This proved the effectiveness of the methodology in providing quantitative data on the TD of thin layers of relatively poor conductors deposited onto a highly conductive substrate.
EN
Purpose: The article concerns the possibility to optimize the parameters of forging process with the method of thermo-mechanical treatment of steel with microadditions of Ti and V and Ti, Nb and V by means of mathematical modelling of yield stress obtained from conducted plastometric hot compression tests. Design/methodology/approach: To describe the yield stress, rheological model proposed by C.M. Sellars was used. Based on this model, the course of experimental and theoretical stressstrain curves has been verified using a minimum of goal function, for the most accurate matching of analyzed curves of investigated steels. Numerical calculations with the method of finite element method (FEM) were performed taking into consideration test results of compression of specimens in Gleeble 3800 simulator, in a temperature range of 900-1100°C and at the strain rate of 1-50 s-1. Findings: Rheological model assumed in the study, proposed by C.M. Sellars, describing the yield stress of investigated steels with microadditions as a function of strain, strain rate and temperature, proved to be the proper and effective tool for appropriate adjustment of the course of experimental and theoretical a-s flow curves, determined in plastometric hot compression tests. The best matching accuracy of analyzed curves was determined in the work by minimum value of the goal function, which represented simultaneously the best performance of applied inverse solution of finite element method. It has been found that the best matching accuracy of analyzed a-s curves was obtained for constructional steel containing 0.28% C and microadditions of Nb, Ti and V. Practical implications: Optymalization of yield stress values on the new-developed microalloyed steels by the use of mathematical modelling. Originality/value: Obtained results allow to conclude that assumed rheological model along with coefficients, determined with the method of inverse analysis, describe satisfactorily the values of yield stress steels of studied steels.
EN
Knowledge of properties of agri-food and forest products is necessary to understand and predict their behavior in many processing operations like heating, cooling and drying in which heat and water transport affect the final product quality. It is difficult to represent properties of biomaterials in mathematical models to simulate the heat and water transport processes - shape of biomaterials is complex, material structure is non-homogeneous and anisotropic, and properties are functions of temperature and moisture content. Original algorithms and software components developed in earlier papers were modified and integrated to improve accuracy and efficiency of identifying, predicting and analyzing properties of agri-food and forest products. The integrated computer-aided approach was based on image analysis, geometry modeling and finite element analysis for solving coefficient inverse problems of heat and water transport. The approach resulted in more accurate predictions of investigated transport processes in biomaterials, and was more effective.
PL
Znajomość właściwości produktów rolno-żywnościowych i drzewnych jest niezbędna, aby zrozumieć i prognozować ich zachowanie w wielu procesach przetwórczych, takich jak ogrzewanie, chłodzenia czy suszenie, w których transport ciepła i wody kształtuje końcową jakość produktów. Odwzorowywanie właściwości biomateriałów w matematycznych modelach, aby symulować procesy transportu ciepła i wody jest trudne – kształt tych materiałów jest skomplikowany, ich materialna struktura jest niejednorodna i anizotropowa, a ich właściwości są funkcjami temperatury i zawartości wody. W niniejszej pracy zmodyfikowano i zintegrowano oryginalne algorytmy i komponenty oprogramowania zbudowane w ramach wcześniejszych prac, aby poprawić dokładność i efektywność identyfikowania, prognozowania i analizowania właściwości produktów rolno-żywnościowych i drzewnych. Zintegrowane, wspomagane komputerowo podejście zostało oparte na analizie obrazu, modelowaniu geometrii oraz analizie metodą elementów skończonych, zaadaptowanej do rozwiązywania współczynnikowych zagadnień odwrotnych transportu ciepła i wody. Podejście to przyczyniło się do zwiększenia dokładności prognozowania badanych procesów transportowych w biomateriałach i przy tym do podniesienia efektywności analiz.
PL
W pracy zaprezentowano system internetowy dla aplikacji wykorzystującej obliczenia równoległe oraz obiektowe techniki programowania do modelowania procesu walcowania blach z występowaniem strefy półciekłej. Określenie granicy plastyczności dla stali w stanie półciekłym jest niezwykle trudne, a niezbędne dane w postaci krzywych naprężenie-odkształcenie w wysokich temperaturach można uzyskać jedynie przy zastosowaniu analizy odwrotnej. Ze względu na ograniczenie dostępnych zasobów komputerowych, a także złożoność modeli obliczeniowych, bardzo dokładne analizy mogą być czasochłonne, a w pewnych przypadkach nawet niemożliwe. Autorzy, wykorzystując obliczenia równoległe, opracowali algorytm pozwalający na szybkie obliczenia przy użyciu wielu procesorów, co jest głównym przedmiotem niniejszej pracy.
EN
The paper presents web base system for an application of parallel object-oriented programming technique in modelling of rolling process of steel plates with semi-solid zone. It also throws light on the problem of semi-solid steels yield stress relationship, one of the main input data of the simulation, and on application of inverse solution, the only possible method of development of the stress-strain curves at extremely high temperatures. Due to limitations of available computer resources a very accurate computation can sometimes be impossible or the time performance can be a barrier for practical application of complex sequential models. Taking advantage of parallel computing the authors have developed an algorithm allowing for fast computation using multiple processors, which is the main subject of the presented paper.
PL
W artykule przedstawiono zastosowanie teoretycznego modelu nawierzchni jezdni drogowej do komputerowych symulacji numerycznych badania płytą VSS na podstawie danych otrzymanych z badań ugięciomierzem dynamicznym typu FWD. Zawężając rozważania do analizy wartości wtórnego modułu odkształcenia (Ev2) do półprzestrzeni ograniczonej od góry warstwą z kruszywa łamanego stabilizowanego mechanicznie wykazano, że poprzez odpowiednie wykorzystanie wyników nieniszczących testów dynamicznych, symulacji testów statycznych oraz teoretyczno-numerycznych modeli nawierzchni jako składników matematycznej procedury odwrotnej, można otrzymać wiarygodne wartości tego parametru. Prezentowany eksperyment pozwala założyć, że proponowane tu procedury identyfikacji, pozwalają obliczyć wartość Ev2 z dokładnością zdeterminowaną pomiarem VSS na odcinku jednorodnym.
EN
The paper presents the application of a theoretical model of road pavement, to computer numerical simulation studies of VSS test method, based on data obtained from dynamic deflectometer (FWD). Narrowing the discussion, to analyze only the secondary deformation modulus (Ev2), that was performed on the mechanically stabilized aggregate top layer of half-space, it was shown, that through the appropriate use of the results of dynamic non-destructive tests, simulation of static tests, theoretical and numerical models of pavements, as components of the mathematical inverse analysis, one can obtain reliable values for this parameter. The analysis of experiment results lets to assume, that the proposed here identification procedure, makes possible to calculate the value of EV2 (based on FWD data) with an accuracy determined by the VSS measurement on homogeneous section.
EN
The paper presents web base system for an application of parallel object-oriented programming technique in modelling of rolling process of steel plates with semi-solid zone. It also throws light on the problem of semi-solid steels yield stress relationship, one of the main input data of the simulation, and on application of inverse solution, the only possible method of development of the stress-strain curves at extremely high temperatures. Due to limitations of available computer resources a very accurate computation can sometimes be impossible or the time performance can be a barrier for practical application of complex sequential models. Taking advantage of parallel computing the authors have developed an algorithm allowing for fast computation using multiple processors, which is the main subject of the presented paper.
PL
W pracy zaprezentowano system internetowy dla aplikacji wykorzystującej obliczenia równoległe oraz obiektowe techniki programowania do modelowaniu procesu walcowania blach z występowaniem strefy półciekłej. Określenie granicy plastyczności dla stali w stanie półciekłym jest niezwykle trudne, niezbędne dane w postaci krzywych naprężenie-odkształcenie w ekstra wysokich temperaturach można uzyskać jedynie przy zastosowaniu analizy odwrotnej. Ze względu na ograniczenie dostępnych zasobów komputerowych, a także złożoność modeli obliczeniowych, bardzo dokładne analizy mogą być bardzo czasochłonne, a w pewnych przypadkach nawet niemożliwe. Autorzy, wykorzystując obliczenia równoległe, opracowali algorytm pozwalający na szybkie obliczenia przy użyciu wielu procesorów, co jest głównym przedmiotem niniejszej pracy.
EN
The main goal of this paper is to present a robust calibration procedure of essential material parameters of concrete models, based on both full-field measurements and inverse analysis. The proposed method uses a simple laboratory test and home-made correlation software alongside a fast camera. Usually, a full set of material model parameters of concrete can be determined through application of several different tests and specimen conditions. A recent method requires just one test for identification of most of the model constants. It reduces the time needed for testing and provides a relatively fast calibration of the selected parameters through minimization of discrepancies both of experimentally measured displacement fields on the specimen surface and of the numerically computed corresponding quantities. A study of an efficient correlation algorithm and of a reliable minimization gradient-based algorithm is also presented.
EN
Concrete is characterized by the softening behavior which is related to the increase in the crack opening with the decrease in stress. The softening curve is the relation between the stress and the crack opening and it is widely supposed to be bilinear in the international design standards. The area under the softening curve is the fracture energy GF that can be calculated according to RILEM recommendations. Unfortunately GF under RILEM recommendations is dependent on the specimen size. The size dependency problem may be solved using inverse analysis. In this research two inverse analysis procedures were applied using the analytical non linear hinge model for beams loaded in bending based on the fictitious crack model and supposing bilinear and power law softening curves. Three points bending test data for 64 beams with different sizes made from 23 concretes of wide range compressive strength and maximum aggregate size dmax were analyzed. The obtained results show that bilinear softening curve gives always a numerical maximum force larger than the experimental one about 20% whereas power law softening curve gives anumerical maximum force very close to the experimental one. This difference in predicting the numerical force is explained by the steeper drop in stress after peak force in power law softening which makes it more suitable for design purposes. Both procedures give the same GF and almost the same critical crack opening wc except for dmax = 80 [mm]. Furthermore, it is shown that macro-cracks start in the power law softening before they start in the bilinear softening and this ambiguity in crack initiation may lead to problems in predicting critical cracking cases for complicated structures.
PL
Beton charakteryzuje osłabienie związane ze zwiększaniem się rozwarcia rysy wraz ze spadkiem naprężeń. Krzywa osłabienia przedstawia związek pomiędzy naprężeniem a rozwarciem rysy i w normach projektowych powszechnie przyjmowana jest jako dwuliniowa. Powierzchnia pod tą krzywą to energia pękania, którą obliczyć można za pomoca zaleceń RILEM. Niestety jednak wartość energii pękania GF według zaleceń RILEM zależna jest of rozmiaru próbki. Problem wynikający z tej zależności można rozwiązać przez zastsosowanie analizy odwrotnej.Wtym projekcie badawczym zastosowano dwie procedury analizy odwrotnej wykorzystując analityczny nieliniowy model przegubowy dla belek zginanych w oparciu o model fikcyjnej rysy oraz zakładając dwuliniowe i potęgowe krzywe osłabienia. Analizowano dane otrzymane z testu trój-punktowego zginania 64 belek o różnych wymiarach wykonanych z 23 betonów o różnych wytrzymałościach na ściskanie i maksymalnym rozmiarze kruszywa dmax. Otrzymane wyniki pokazują, że krzywa dwuliniowa daje zawsze wartości obliczonej maksymalnej siły większe o 20% niż te uzyskane w badaniach eksperymentalnych, podczas gdy krzywa potęgowa daje wartości zbliżone do wyznaczonych w badaniach. Różnicę tą można wyjaśnić bardziej gwałtownym spadkiem naprężeń po przekroczeniu maksymalnej siły w sformułowaniu potęgowym, co czyni je bardziej adekwatnym do celów projektowych. Oba podejścia dają tę samą wartość energii pękania GF oraz niemal tę samą krytyczną szerokość rozwarcia rysy wc, z wyjątkiem dmax = 80 [mm]. Co więcej, okazuje się, że makro-rysy pojawiają się wcześniej przy sformułowaniu biliniowym niż przy sformułowaniu potęgowym, a ta dwuznaczność przy określaniu inicjacji rys może prowadzić do problemów w przewidywaniu krytycznych przypadków zarysowań w skomplikowanych konstrukcjach.
EN
Two steels with different chemical compositions were investigated in the cold rolling process. The rheological model for both steels was developed by conducting series of uniaxial plastometic tests and application of the inverse analysis. Obtained load-displacement curves were used to identify parameters of the rheological model, which was incorporated into the in-house finite element code for rolling. The model was validated with experiments realized at the laboratory cold rolling mill. Calculated loads were compared with experimental data and good agreement was obtained. Beyond this, metallographic analysis was performed and deformation of the ferritic-pearlitic microstructure during rolling was investigated.
PL
Dwie stale o różnym składzie chemicznym badano w procesie walcowania na zimno. Model reologiczny dla tych stali opracowano na podstawie badań plastometrycznych i analizy odwrotnej. Wykorzystując rejestrowane siły wyznaczono współczynniki modelu, który zaimplementowano w autorskim programie z metody elementów skończonych dla walcowania na zimno. Model został zweryfikowany przez porównanie z wynikami pomiarów w procesie walcowania w walcarce laboratoryjnej. Obliczone siły porównano ze zmierzonymi i uzyskano dobrą zgodność. Następnie wykonano badania metalograficzne, na podstawie których oceniono odkształcenie struktury ferrytyczno-perlitycznej w procesie walcowania.
EN
The paper describes the hybrid computer system dedicated to identification of models of materials subjected to thermomechanical processing. The functionalities of the system consist of plastometric tests data processing and application of the inverse analysis. The latter functionality is realized unconventionally, instead of the finite element method the metamodel is implemented using artificial neural network. The metamodels, used for simulations of the plastometric tests, are imported to the proposed computer system as external plugins, what guarantees flexibility and possibility of further development. On the other hand, application of rich optimization libraries assures the best possible solution of the problem. Basic principles of the inverse analysis with metamodels and mentioned optimization procedures are described in the paper. Selected examples of identification of models for various metallic materials recapitulate the paper.
PL
Artykuł przedstawia system komputerowy dedykowany identyfikacji modeli materiałów poddanych obróbce cieplnomechanicznej. Funkcjonalność systemu obejmuje przetwarzanie danych pomiarowych oraz analizę odwrotną. W przeciwieństwie do rozwiązań konwencjonalnych opartych o metodę elementów skończonych, podstawę rozwiązania stanowi metamodel do symulacji prób doświadczalnych wykonywanych dla identyfikacji modeli materiałów. Metamodele zrealizowane z użyciem sztucznych sieci neuronowych są importowane do systemu jako tzw. wtyczki, co zapewnia elastyczność i mozliwość rozwoju rozwiązania. Ponadto, wykorzystanie bogatych bibliotek metod optymalizacji zapewnia uzyskanie najlepszego z możliwych rozwiązań. Podstawowe zagadnienia analizy odwrotnej z użyciem metamodeli oraz wspomnianych metod optymalizacji opisane zostały w niniejszym artykule. Przedstawiona została również architektura stworzonego systemu komputerowego oraz przykłady jego wykorzystania do identyfikacji parametrów modeli wybranych materiałów metalicznych.
EN
Inverse solution with the metamodel for plastometric tests is an efficient tool for identification of flow stress models. Input parameters for the metamodel include coefficients in the flow stress equation and parameters of the tests (temperature, strain rate). It means that this metamodel can be used for the materials, which do not differ in thermo-physical properties. Application of the same metamodel to various metals require accounting for the different thermal conductivity and the specific heat. The objective of the present work was determination of the sensitivity of the inverse solution with respect to thermo-physical properties of the tested material. Inverse solution was performed for different coefficients in the specific heat and conductivity equations. Sensitivity of the inverse solution with respect to these coefficients, as well as to the friction factor and heat transfer coefficient, was evaluated. The results show that, when the tests are performed in tools preheated together with a sample, the effect of thermal parameters can be neglected. Contrary, friction factor influences the results and should be introduced as a variable in the metamodel.
PL
Rozwiązanie odwrotne z metamodelem dla prób plastometrycznych jest efektywnym narzędziem identyfikacji modeli naprężenia uplastyczniającego. Parametry wejściowe metamodelu obejmują współczynniki w równaniu naprężenia uplastyczniającego i parametry prób (temperaturę, prędkość odkształcenia). Oznacza to, że określony metamodel można zastosować dla materiałów, które nie różnią się właściwościami termofizycznymi. Zastosowanie tego samego metamodelu dla różnych metali wymaga uwzględnienia różnych wartości przewodnictwa cieplnego i ciepła właściwego. Celem niniejszej pracy było określenie wrażliwości rozwiązania odwrotnego względem parametrów termofizycznych badanego materiału. Rozwiązanie odwrotne przeprowadzono dla różnych wartości współczynników w równaniach ciepła właściwego i przewodności cieplnej, jak również dla różnych czynników tarcia i współczynników wymiany ciepła. Wyniki wskazują, że w przypadku prowadzenia prób w narzędziach nagrzewanych wraz z próbką, wpływ parametrów cieplnych jest pomijalnie mały. Czynnik tarcia z kolei zaburza wyniki testów, więc powinien być traktowany w metamodelu jako zmienna.
17
Content available remote Determination of mechanical properties of the weld zone in tailor-welded blanks
EN
Mechanical properties of the weld zone are necessary for accurate modeling of forming processes involving tailor-welded blanks (TWB). Tailored blanks are usually produced by laser welding. Due to small size of the weld cross-section it is not possible to use standard tests to determine mechanical properties of the weld zone in tailor-welded blanks. Special testing procedures must be employed. This paper presents different methods which can be used to determine mechanical properties of the weld zone in tailor-welded blanks. Methods based on experimental tests as well as those combining experimental procedures with numerical studies are described. The presented methods include uniaxial tension tests, microhardness tests and indentation tests combined with inverse numerical analysis. The stress–strain relationships for the weld zone in a steel laser welded blank obtained using different methods have been compared with one another.
EN
The prosthesis - pulsatory ventricular assist device (VAD) - is made of polyurethane (PU) and biocompatible TiN deposited by pulsed laser deposition (PLD) method. The paper discusses the numerical modelling and computer-aided design of such an artificial organ. Two types of VADs: POLVAD and POLVAD_EXT are investigated. The main tasks and assumptions of the computer program developed are presented. The multiscale model of VAD based on finite element method (FEM) is introduced and the analysis of the stress-strain state in macroscale for the blood chamber in both versions of VAD is shown, as well as the verification of the results calculated by applying ABAQUS, a commercial FEM code. The FEM code developed is based on a new approach to the simulation of multilayer materials obtained by using PLD method. The model in microscale includes two components, i.e., model of initial stresses (residual stress) caused by the deposition process and simulation of active loadings observed in the blood chamber of POLVAD and POLVAD_EXT. The computed distributions of stresses and strains in macro- and microscales are helpful in defining precisely the regions of blood chamber, which can be defined as the failure-source areas.
PL
Stopy magnezu o podwyższonej biozgodności posiadają niską plastyczność w temperaturze pokojowej. Opracowanie modelu utraty spójności jest niezbędne do projektowania technologicznych parametrów procesu ciągnienia tych stopów. W artykule zaproponowano model numeryczny procesu utraty spójności dla przykładowego stopu MgCa0,8 z uwzględnieniem mechanizmu mikropękania na poziomie mikrostruktury. Pierwsza część pracy jest poświęcona doświadczalnej analizie procesu rozciągania próbek w specjalnej mikrokomorze 10 000N Tensile/Compresion stage for SEM, która pozwala na obserwację odkształcanej mikrostruktury za pomocą mikroskopu skaningowego. Analiza wyników eksperymentu wykazała, że mikropękanie zarodkuje na granicach ziaren a następnie propaguje wzdłuż granicy, prowadząc do globalnego zerwania materiału. Uzyskano graniczne wartości odkształceń, niepowodujących powstawania mikropęknięć. Do interpretacji testów na poziomie makro wykorzystano symulacje procesu rozciągania za pomocą metody elementów skończonych. Do wyznaczenia mechanicznych charakterystyk badanego stopu na poziomie makro wykonano testy na rozciąganie w maszynie Zwick250. W dalszej części artykułu opisano model utraty spójności stopu MgCa0,8 w skali mikro. Zaproponowano podejście do symulacji zjawiska mikropękania po granicach ziaren, oparte na metodzie wprowadzenia cienkiej warstwy elementów modelujących granice. Dla materiału granicy zaproponowano model umocnienia oraz kryterium mikropękania. Weryfikacja modelu w skali mikro była oparta na porównaniu mikrostruktur z wynikami modelowania na różnych stadiach rozciągania próbki.
EN
The MgCa0,8 magnesium alloys can be applied to production of surgical threads. Low plasticity of this alloys cause difficulties with cold forming. Composition of alloys which are used in medicine is selected, so that surgical threads made from this alloys will have high bio-compatibility and adequate solubility in human body. The purpose of this work is development a mathematical model of MgCa0,8 fracture phenomena in micro scale. According to reached results, the analysis of fracture phenomena in macro scale is not sufficient and, therefore the model in micro scale is necessary. Model of wire drawing can be used to optimize the parameters of drawing process and to predict the ductility of material. The first part of the work is focused on experimental studies of tensile tests, which is used to work out micro scale fracture model. The experiment which was done at the University of Hannover show that fracture in MgCa0,8 alloy had started in grains boundaries and, in consequence had been propagated along grains boundaries. During the tensile test the photos of microstructure had been taken and then, this data were applied for modelling in micro scale. For simulation of test in macroscale, the FEM is used. For identification a yield stress curve for the macro scale model the experiments in Zwick250 were used. The second part of work was focused on development a multiscale numerical model of fracture phenomena. In micro scale model the finite element method was used. The Abaqus 6.7 was used in calculations. For modelling of boundaries of grains the Thin Layer Method was used. The properties of material in grain boundaries were determinate in the inverse analysis. The aim of this analysis was to obtain results of numerical calculations comparable with the experimental data. The boundary conditions and shape of model in micro scale were obtained from process simulation in macroscale. The fracture modelling of the material is made on the basis of the Johnson-Cook fracture initiation criterion and it is an integral component of the Abaqus software. The inverse analysis was used to obtain parameters of this criterion. The final results of numerical model of tensile test in micro-scale were performed and the prediction of fracture phenomena in grains boundaries is observed. The model described in this paper always predict ductility quite well, but sometimes the different with experiments are observed. It is mainly implicated by the fact that many simplifications were made in this approach. Using the FEM to modeling the microstructure makes impossible introduction the big number of grains, because it generates the big number of nodes. The originality of this paper is a new approach to fracture modelling in micro scale, based on physical and numerical methods of modelling.
20
Content available remote Inżynieria produktu a inżynieria chemiczna
PL
Praca dotyczy obecnych i przyszłych wyzwań, jakie przed inżynierią chemiczną i procesową stawiają problemy związane z projektowaniem i inżynierią produktu. W pracy wykazano, że rozwój inżynieria produktu korzysta , w dużym stopniu z metod inżynierii chemicznej, modyfikując je i bezpośrednio wprowadzając do nowych procedur. Rozważania poparto przykładami dotyczącymi wytwarzania czystych substancji w układach jedno-i dwufazowych, wytrącania cząstek i ich deaglomeracji.
EN
Challenges and opportunities of chemical engineering arc discussed in relation to methodology and practice of product design and product engineering. Technical aspects of product engineering are strongly based on methodology of chemical and process engineering either directly or after modifications such as reverse analysis and reverse engineering. Manufacture of pure products as well as application of precipitation and dispersion processes to control particle size distributions are presented as examples.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.