Polish structural mechanics at the turn of the 20th century

Kączkowski, Z.; Rakowski, G.; Waszczyszyn, Z.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Polish structural mechanics at the turn of the 20th century

Autorzy

Kączkowski Z. , Rakowski G. , Waszczyszyn Z.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Polska mechanika konstrukcji na przełomie XX i XXI wieku

Języki publikacji

Abstrakty

The paper provides a review of problems of structural mechanics that have been developing in Poland during the last fifty years and presents trends in the field in the near future. The role and reputation of structural mechanics among all fields of engineering and basic sciences are the main content of Section 2, which also presents the attributes of mechanics of civil engineering structures that distinguish it from all technical sciences. Section 2 focuses on three periods of structural mechanics in Poland. The years 1945-1954, called the epoch of the slide rule, are associated not only with the use of this computational tool but also with the writing of basic books and building of foundation for the Polish structural mechanics. The second period, 1953-1971, is associated with a variety of books and analytical solutions to many problems related to solid mechanics and applications of mechanics of structures and materials in civil engineering. The third period, 1972-1990, is mostly affected by the development of numerical approaches and computer methods. Section 3 deals more deeply with the computational technology and automatic design of structures. The computational technologies refer to the analysis of the following specific areas: 1) development of finite elements, 2) adaptive techniques and error analysis, 3) multi-scale modelling of materials, 4) smart structures, 5) structural dynamics, 6) sensitivity analysis, 7) new methods for data processing and software engineering, and 8) soft computational methods. Relations between the Polish and foreign structural mechanics as well as the education of young researchers in this area are also discussed. Section 4 is devoted to a discussion of the innovative approaches that can affect the development of structural mechanics in the near future. Besides introducing order in the field of structural mechanics, the following prospective problems emerge: 1) transition from soft to intelligent computing, 2) innovations in computational structures technology, especially hybrid techniques, 3) inverse problems, 4) assessment problems, 5) development of inherent problems of structural mechanics, 6) increase of fidelity and efficiency of design methods and assessment systems, and 7) verification of models and computational systems. Some final remarks and conclusions concerning development trends are expressed in Section 5.

Dokonano przeglądu problemów mechaniki konstrukcji, rozwijanych w Polsce w ostatnich 50 latach oraz przedstawiono prognozy co do kierunków ich dalszego rozwoju. Omówienie roli i miejsca mechaniki konstrukcji w rodzinie nauk inżynierskich i podstawowych oraz przedstawienie atrybutów mechaniki konstrukcji inżynierskich wyróżniających ją spośród ogółu nauk technicznych stanowi główną treść rozdziału 1. Rozdział 2 zawiera przegląd problemów rozwijanych w Polsce od połowy wieku XX. Lata 1945-1954 nazwano erą suwaka logarytmicznego, łącząc z tym narzędziem obliczeniowym czas pisania podstawowych podręczników i tworzenie podstaw mechaniki konstrukcji w powojennej Polsce. Drugi okres to lata 1953-1971, związane z pojawieniem się wielu książek i metod analitycznych służących analizie problemów mechaniki ciała stałego i zagadnień mechaniki konstrukcji i materiałów. W trzecim okresie lat 1972-1990 zaznaczył się silny rozwój mechaniki obliczeniowej i metod komputerowych. W rozdz. 3 przedstawiono obecny stan mechaniki konstrukcji w Polsce. Zajęto się w nim głębiej technologią obliczeniową i automatyzacją projektowania konstrukcji. Wyróżniono powiązania technologii obliczeniowych z następującymi problemami: 1) rozwój metody elementów skończonych, 2) techniki adaptacyjne i analiza błędów, 3) wieloskalowe modelowanie materiałów, 4) konstrukcje inteligentne, 5) dynamika konstrukcji, 6) analiza wrażliwości, 7) nowe techniki liczenia i oprogramowania, 8) miękkie metody obliczeniowe. Krótko omówiono stan polskiej mechaniki konstrukcji na tle osiągnięć światowych oraz problemy kształcenia inżynierów i badaczy w zakresie mechaniki. Rozdz. 4 poświecony prognozowaniu kierunków rozwoju zawiera omówienie problemów innowacyjnych, które będą wpływały na rozwój mechaniki w najbliższej przyszłości. Oprócz obszarów "porządkowania" zwrócono uwagę na następujące problemy: 1) przechodzenie od miękkich do "inteligentnych" metod obliczeniowych, 2) nowości w technologii obliczania konstrukcji, 3) zagadnienia odwrotne, 4) zagadnienia oceny, 5) rozwijanie analizy wewnętrznych problemów mechaniki konstrukcji, 6) wiarygodność i efektywność metod projektowania i oceny stanu konstrukcji, 7) weryfikacja modeli i systemów obliczeniowych. Pracę zamykają końcowe uwagi i główne wnioski zawarte w rozdz. 5, oraz zestawienie podstawowych pozycji bibliograficznych.

Słowa kluczowe

structural mechanics civil engineering analytical analysis computational methods soft methods finite element method computational structures technology development trends

mechanika konstrukcji Polska metoda obliczeniowa metoda miękka kierunek rozwoju metoda elementów skończonych metoda komputerowa technologia obliczeniowa automatyzacja projektowania

Wydawca

Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN
Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej

Czasopismo

Archives of Civil Engineering

Rocznik

2005

Tom

Vol. 51, nr 4

Strony

431--470

Opis fizyczny

Bibliogr. 62 poz., il.

Twórcy

autor

Kączkowski Z.

Z. Kaczkowski@il.pw.edu.pl

Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering

autor

Rakowski G.

grak@tu.kielce.pl

Kielce University of Technology, Faculty of Civil Engineering

autor

Waszczyszyn Z.

zenwa@twins.pk.edu.pl

Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering

Bibliografia

1. J. MUTERMILCH, W. NOWACKI, W. OLSZAK, A decade of civil engineering structure development in Polish People's Republic [Dziesięciolecie rozwoju konstrukcji inżynierskich w Polsce Ludowej], Engineering and Construction [Inżynieria i Budownictwo], 1954.
2. W. OLSZAK, A. SAWCZUK, On the Foundations and development trends of the theory of structure [O podstawach i kierunkach rozwoju teorii konstrukcjii, Engineering and Construction [Inżynieria i Budownictwo], 1969.
3. A. SAWCZUK, Z. KĄCZKOWSKI, K. WRZEŚNIOWSKI, The development and achievements of structural mechanics in Poland in the 1944-1969 period, A Review, 1972.
4. C. EIMER, Z. WASZCZYSZYN, Development trends in structural mechanics [Tendencje rozwojowe mechaniki konstrukcji inżynierskich], Archives of Civil Engineering [Archiwum Inżynierii Lądowej], 1974.
5. Z. LEŚNIAK, G. RAKOWSKI, Development trends and problems of structural mechanics in Poland [Kierunki rozwoju i problemy mechaniki komputerowej w Polsce], Archives of Civil Engineering [Archiwum Inżynierii Lądowej], 1974.
6. Z. KĄCZKOWSKI, Twenty years of "Archives oj Civil Engineering" [Dwadzieścia lat istnienia "Archiwum Inżynierii Lądowej"], Archives of Civil Engineering [Archiwum Inżynierii Lqdowej], 1975.
7. W. KUCZYŃSKI, Basic research in mechanics vs. building structures. Interview with W. Nowacki [Badania podstawowe w zakresie mechaniki a konstrukcje budowlane, wywiad z W. Nowackim], Engineering and Construction [Inżynieria i Budownictwo], 1979.
8. M. T. HUBER, Theory of elasticity [Teoria sprężystości]. Polish Academy of Sciences and Arts [Polska Akademia Umiejętności], Vol. 1, Kraków 1948, Vol. 2, Kraków 1950; 2nd Edition, PWN [Polskie Wydawnictwo Naukowe], Volumes 1 and 2, Warszawa 1954.
9. M. T. HUBER, Technical stereo-mechanics (Strength of materials) [Stereomechanika techniczna (Wytrzymałość materiałów)], Parts 1-4, PZWS, [Państwowe Zakłady Wydawnictw Szkolnych], Warszawa 1951, 2nd Edition, PWN, Warszawa 1958.
10. W. NOWACKI, Statics. Lectures at the Civil Engineering Faculty [Statyka. Wykłady na Wydziale Inżynierii Lądowej], Editional Office of Warsaw University of Technology [Wyd. Politechniki Warszawskiej z tymczasową siedzibą w Lublinie], Lublin 1945.
11. W. NOWACKI, Building mechanics. Statically indeterminate systems [Mechanika budowli. Układy statycznie niewyznaczalne], Vol. 1, PWN, Poznań 1952. 2nd Edition, PWN, Warszawa 1954. Vol. 2, PWN, Warszawa 1954.
12. W. NOWACKI, Building mechanics [Mechanika budowli], Vol. 1, PWN, Warszawa 1957. 2nd Edition, 1964. Vol. 2 , PWN, Warszawa 1960. 2nd Edition - 1967.
13. J. NALESZKIEWICZ, Problems of elastic stability [Zagadnienia stateczności spreżystej], Transport Editorial Office [Wydawnictwa Komunikacyjne], Warszawa 1953.
14. J. RUTECKI, Theory of torsion of thin-walled beams [Teoria skręcania cienkościennych profili]. PWN, Warszawa 1954.
15. S. BŁASZKOWIAK, Cross method [Metoda Crossa], Building Research Institute [Instytut Badawczy Budownictwa], Gdańsk 1948.
16. S. BŁASZKOWIAK, Z. KĄCZKOWSKI, Cross method [Metoda Crossa]. PWN, Warszawa 1959. 2nd Edition, 1961. 3rd Edition, 1963.
17. W. KRZYŚ, M. ŻYCZKOWSKI, Elasticity and plasticity. Selected problems and examples [Sprężystość i plastyczność. Wybór zadań i przykładów], PWN, Warszawa 1962.
18. W. NOWACKI,Theory of elasticity [Teorii sprężystości], PWN, Warszawa 1971.
19. W. OLSZAK, P. PERZYNA, A. SAWCZUK [Eds], Theory of plasticity [Teoria plastyczności], PWN, Warszawa 1965.
20. C. WOŹNIAK, Non-linear theory of shells [Nieliniowa teoria powłok], PWN, Warszawa 1966.
21. Z. KĄCZKOWSKI, Static analysis of plates [Płyty. Obliczenia statyczne], Arkady (Editorial Office), Warszawa 1968. 2nd Edition - 1980. 3rd Edition - 2000.
22. 1. MURZEWSKI, Reliability of building structures [Bezpieczeństwo konstrukcji budowlanych], Arkady, Warszawa 1970.
23. R. CIESIELSKI, Assessment of damage effects in constructions [Ocena szkodliwości wpływów dynamicznych w budownictwie], Arkady, Warszawa 1973.
24. O. C. ZIENKIEWICZ, Finite element method [Metoda elementów skończonych], Arkady, Warszawa 1972.
25. M. SOKOŁOWSKI [Ed.], Technical mechanics, Vol. 4: Elasticity [Mechanika techniczna, Tom IV: Sprężystość], PWN, Warszawa 1978.
26. l. KISIEL [Ed.], Technical mechanics, Vol. 7: Rock and soil mechanics [Mechanika techniczna, Tom VII: Mechanika skał i gruntów], PWN, Warszawa 1982.
27. W. SZCZEPIŃSKI [Ed.], Technical mechanics, Vol. 10: Experimental methods in solid mechanics [Mechanika techniczna. Tom X: Metody doświadczalne mechaniki ciała stałego], PWN, Warszawa 1984.
28. H. ZORSKl [Ed.], Technical mechanics, Vol. 1: Foundations of mechanics [Mechanika techniczna, Tom I: Podstawy mechaniki], PWN, Warszawa 1985.
29. S. KALlSKl [Ed.], Technical mechanics, Vol. 3: Vibrations and waves [Mechanika techniczna, Tom III: Drgania i fale], PWN, Warszawa 1986.
30. M. ŻYCZKOWSKI [Ed.], Technical mechanics, Vol. 9: Strength of structural elements [Mechanika techniczna. Tom IX: Wytrzymałość elementów konstrukcyjnych], PWN, Warszawa 1988.
31. M. KLEIBER [Ed.], Technical mechanics, Vol. 9: Computational methods of solid mechanics [Mechanika techniczna. Tom XI: Komputerowe metody mechaniki ciał stałych], PWN, Warszawa 1995.
32. C. WOŹNIAK [Ed.], Technical mechanics, Vol 8: Mechanics of elastic plates and shells [Mechanika techniczna. Tom VIII: Mechanika sprężystych płyt i powłok], PWN, Warszawa 2001.
33. J. SZMELTER, The energy method of networks of arbitrary shape in problems of theory of elasticity, Proc. IUTAM Symp., Pergamon Press, 1969.
34. G. RAKOWSKI, W. GILEWSKI, Z. KACPRZYK, Trends, problems and development of computing in science and applications in structural mechanics [Kierunki, problemy i programy rozwijania komputeryzacji w nauce i technice w zakresie mechaniki konstrukcji], Computer Methods in Civil Engineering [Metody Komputerowe Inżynierii Lądowej], 1993.
35. A. K. Noor, Computational structures technology leap frogging into the twenty-first century. Computers & Structures, 7, 1999.
36. J. BABUŠKA, O. C. ZIENKlEWICZ, J. CORGO, E. R. OLIVIERA, Accuracy estimates and adaptive refinement in finite element computations. Wiley, New York 1986.
37. O. C. ZIENKlEWICZ, J. Z. ZHU, A simple error estimator and adaptive procedure for practical engineering analysis, Intern. J. Num. Meth. Engng, 24, 1987.
38. B. A. SZABO, The p and p-h version of the FEM in solid mechanics, Comp. Meth. Appl. Mech. Engng, 1990.
39. N. E. WIBERG, F. ABDULWULNUB, Patch recovery based on super convergent derivatives and equilibrium, Inter. J. Num. Meth. Engng, 1993.
40. K. S. VERMAGANTI, J. T. ODEN, Estimation of local modeling error and goal-oriented adaptive modeling of heterogeneous material, Part II, Comp. Meth. Appl. Mech. Engng, 2001.
41. V. G. KOUZNETSOVA, Computational homogenization for the multi-scale analysis of multi-phase materials, Netherlands Institute for Metal Research, TU Eindhoven, The Netherlands, 2002.
42. Smart materials and structures. Special Issue: Applications to civil infrastructures. 1998.
43. G. RAKOWSKl, Applicability of parallel computers and supercomputers in civil engineering [Możliwości zastosowania komputerów równoległych - superkomputerów - w inżynierii lądowej], Proc. 47th Polish Civil Eng. Conf., Krynica 1996.
44. J. JANG, R. SH, Ch-T. SUN, E. MIZUTANI, Neuro-fuzzy and soft computing, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 1997.
45. Z. WASZCZYSZYN [Ed], Neural networks in the analysis and design of structures, CISM Lecture Notes No.404, Springer, Wien - New York 1999.
46. G.J. KLIR, B. YUAN, Fuzzy sets and fuzzy logic, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 1995.
47. D. E. GOLDBERG, Genetic algorithms and their applications [Algorytmy genetyczne i ich zastosowania], WNT, Warszawa 1995.
48. Th. PAEZ, Neural networks in mechanical system simulation, identification and assessment, Shock and Vibration, 1993.
49. A. K. Noor, New computing systems and future high-performance computing environment and their impact on structural analysis and design, Computers & Structures, 1999.
50. Z. WASZCZYSZYN, Neural networks in structural engineering - some recent results and prospects for applications, Ch.23 [In:] Topping B. V. H. [Ed.], Computational mechanics for the Twenty-First Century, 479-515, Saxe-Coburg Publ. Edinburgh 2000.
51. Z. WASZCZYSZYN, L. ZIEMIAŃSKl, Neural networks in the identification analysis of structural mechanics problems, A Chapter [In:] Parameter identification of materials and structures, Udine, [Eds.] Z. Mróz and G. Stavroulakis, CISM Lecture Notes No. 469, Springer, Wien - New York, 2004, 76 pages (in print).
52. T. BURCZYŃSKI et al., Evolutionary computation in optimization and identification, Computer Assisted Mech. Eng. Sci., 2002.
53. l. GHABOUSSI, A. JOGHATAI, Active control of structures using neural networks, J. Engng Mech., 1995.
54. H. ADELI, Knowledge engineering, Arch. Comp. Meth. Eng., 1995.
55. H. ADELI, H. S. PARK, Neurocomputing for design automation, CRC Press, Boca Rato, Florida, 1998.
56. M. PAPADRAKAKAIS et al., Structural optimization using evolution strategies and neural networks, Comp. Meth. Appl. Mech. Engng, 1998.
57. M. PAPADRAKAKlS et al., Structural reliability analysis of elasto-plastic structures using neural networks and Monte Carlo simulation, Comp. Meth. Appl. Mech. Engng, 1996.
58. J-H. FU CHOU, J. GHABOUSSI, Genetic algorithm in structural damage detection, Int. J. Num. Meth. Engng., 1998.
59. Y. REICH, Machine learning techniques for civil engineering problems, Micro-Computers in Civil Eng., 1997.
60. T. FURUKAWA, G. YAGAWA, Implicit constitutive modeling for viscoplacticity using neural networks, Int. J. Num. Meth. Engng, 1998.
61. Z. WASZCZYSZYN, L. ZIEMIAŃSKl, Neural networks in mechanics of structures and materials - new results and prospects of applications, Computers & Structures, 2001.
62. Kam Lin WING, E. G. KARPOV, S. ZHANG, H. S. PARK, An introduction to computational nano-mechanics and materials, Comp. Meth. Appl. Mech. Engng, 2003 (Special Issue on Multiple Scale Methods for Nanoscale Mechanics and Material).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BTB2-0025-0088