Shape Optimization and Shape Identification for Transient Diffusion Problems in Textile Structures

• Autorzy: Korycki R.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja i identyfikacja kształtu dla nieustalonych problemów dyfuzji w konstrukcjach włókienniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The equation of substance balance and the set of boundary and initial conditions determine the transient diffusion problem within the homogenized textile structure. Introducing an arbitrary behavioral functional, its first-order sensitivity expressions can be stated using the material derivative concept and both the direct and the adjoint approaches. Shape optimization and identification problems are then formulated applying the sensitivity expressions. Simple numerical examples of shape identification and optimization of textile structures are presented.

PL

Nieustalony problem dyfuzji wewnątrz homogenicznej konstrukcji włókienniczej jest określony równaniem bilansu substancji oraz układem równań warunków brzegowych i początkowych. Wprowadzając dowolny funkcjonał, określa się jego wrażliwość pierwszego rzędu przy wykorzystaniu koncepcji pochodnej materialnej oraz metod bezpośredniej i układów sprzężonych analizy wrażliwości. Problemy optymalizacji i identyfikacji kształtu są następnie sformułowane z wykorzystaniem uzyskanych wyrażeń wrażliwości. Zaprezentowano proste przykłady numeryczne identyfikacji i optymalizacji kształtu konstrukcji włókienniczych.

Słowa kluczowe

EN

diffusion; textile structures; sensitivity analysis; shape optimisation; shape identification

PL

dyfuzja; konstrukcje włókiennicze; analiza wrażliwości; optymalizacja kształtu; kształtowania tożsamości

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 15, no. 1 (60)
• Strony: 43--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Korycki R.

• Department of Technical Mechanics and Informatics K-411, Technical University of Łódź, ul. Żeromskiego 116, 90-543 Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Crank J. (1975), The mathematics of diffusion, Oxford University Press, UK.
• 2. Tomeczek J. (1999), Thermodynamics (in Polish), 1st ed. Publishers of Silesian Technical University, Gliwice, Poland.
• 3. Li Y. (2001), The science of clothing comfort. Textile Progress 31 (1,2).
• 4. Tyrrell H.J.V., Harris K.R.(1984), Diffusion of liquids, 1st edn Butterworths.
• 5. Rubinstein I. (1990), Electro-diffusion of ions. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia.
• 6. Ekstein H.J. (1971), Heat treatment of the solid structures (in German), VEB Leipzig, Germany.
• 7. Kulish V.K., Lage J.L.(2000), Diffusion within a porous medium with randomly distributed heat sinks. Int. J. Heat and Mass Transfer 43: 3481-3496.
• 8. Kącki E. (1995), Partial differential equations in physics and engineering (in Polish), 4th ed. Scientific-Technical Publishers, Warsaw, Poland.
• 9. Fan C.H., Longtin J.P. (2000), Laser-based measurement of temperature or concentration change at liquid surfaces. Journal of Heat Transfer 122: 757-762.
• 10. Li Y. (2001), The science of clothing comfort. Textile Progress 31 (1,2).
• 11. Więźlak W., Kobza W., Zieliński J., Słowikowska-Szymańska Z. (1996), Modeling of the microclimate formed by a single-layer clothing material pack, Part 1, Fibres & Textiles in Eastern Europe, 2, 49-53.
• 12. Golański D., Terada K., Kikuchi N. (1997), Macro and micro scale modeling of thermal residual stresses in metal matrix composite surface layers by the homogenisation method, Computational Mechanics, 19, 188-202.
• 13. Dems K., Korycki R., Rousselet B. (1997), Application of first- and second-order sensitivities in domain optimisation for steady conduction problem. J.Thermal Stresses 20: 697-728.
• 14. Dems K., Rousselet B. (1999), Sensitivity analysis for transient heat conduction in a solid body, Part I: External boundary modification. Structural Optimisation 17 (1): 36-45.
• 15. Dems K., Korycki R. (2005), Sensitivity analysis and optimal design for steady conduction problem with radiative heat transfer. J.Thermal Stresses 28: 213-232
• 16. Korycki R. (1999), Shape identification of the two-dimensional structures for the unsteady conduction problem. Proc Third WCSMO Congress, Buffalo (USA), CD.
• 17. Korycki R. (2001), Two-dimensional shape identification for the unsteady conduction problem. Structural and Multidisciplinary Optimisation 21 (3): 229-238.
• 18. Roche J.R., Sokołowski J. (1996), Numerical methods for shape identification problems, Control and Cybernetics, 25.
• 19. Haji-Sheikh A., Massena M. (1987), Integral solution of diffusion equation, Part 1 – General solution. Journal of Heat Transfer 109: 551-556.
• 20. Zolesio J.P. (1981), The material derivative (or speed) method for shape optimisation, in ‘Optimisation of distributed parameters structures’. In E.J. Haug and J. Cea (eds.), Alphen van den Rijn, Sijthoff and Noordhof, 1152-1194.
• 21. Messina A., Jones I.A., Williams E.J. (1992), Damage detection and localization using natural frequency changes. Proc. 1st Conference of Identification.
• 22. Szosland J. (2004), Multifunctional and interactive clothing. VIII International Conference of Faculty of Textile Engineering and Marketing IMTEX 2004, Łódź 2004, 14-22.
• 23. Zienkiewicz O.C. (1974), The finite element method in engineering science, McGraw-Hill, London, UK.
• 24. Huebner K.H. (1975), The finite element method for engineers, J. Wiley and Sons, Toronto, Canada.