Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Design with SADSF method and analyses of elastic properties of torsion-loaded double-tee section with torsional box

Markiewicz I.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2019

|

Vol. 24, no. 1

79--89

EN

The work presents the results of preliminary strength design of a thin-walled structure based on double-tee section loaded with a torsion moment. One of the solutions to this problem is considered, in which the torsional box is introduced in the central part. Then, one constructs a series of solution variants that differ in the torsional box length. In the design one uses the method of statically admissible discontinuous stress fields (SADSF) assuming the condition of equalized equivalent stress in the limit state. The work is complemented with elastic FEM analyses of one of the solution variants. Using this example, one shows good load-carrying properties of structures designed with the SADSF method, and proves that they could be several times better than the properties of structures designed with traditional or intuitive ways.

2

Comparison of Two Nonstationary Flood Frequency Analysis Methods within the Context of the Variable Regime in the Representative Polish Rivers

Strupczewski W. G., Kochanek K., Bogdanowicz E., Markiewicz I., Feluch W.

Acta Geophysica

|

2016

|

Vol. 64, no. 1

206--236

EN

Changes in river flow regime resulted in a surge in the number of methods of non-stationary flood frequency analysis. Common assumption is the time-invariant distribution function with time-dependent location and scale parameters while the shape parameters are time-invariant. Here, instead of location and scale parameters of the distribution, the mean and standard deviation are used. We analyse the accuracy of the two methods in respect to estimation of time-dependent first two moments, time-invariant skewness and time-dependent upper quantiles. The method of maximum likelihood (ML) with time covariate is confronted with the Two Stage (TS) one (combining Weighted Least Squares and L-moments techniques). Comparison is made by Monte Carlo simulations. Assuming parent distribution which ensures the asymptotic superiority of ML method, the Generalized Extreme Value distribution with various values of linearly changing in time first two moments, constant skewness, and various time-series lengths are considered. Analysis of results indicates the superiority of TS methods in all analyzed aspects. Moreover, the estimates from TS method are more resistant to probability distribution choice, as demonstrated by Polish rivers’ case studies.

3

Changes in strength properties of torsion-loaded thin-walled channel beam caused by constructional modifications introduced based on statical analyses

Markiewicz I.

Engineering Transactions

|

2015

|

Vol. 63, iss. 2

203--214

EN

The paper presents results of linear finite element method (FEM) analyses of a thin-walled channel beam in whose central part there are introduced some variants of constructional modifications aimed at improving beam’s ability to carry torsional load. The obtained results show how radically the strength properties of thin-walled structures can be improved by applying simple constructional modifications designed on the basis of the so-called statical analyses. Solutions presented here were taken from the works [2, 5]. Statical analyses allow for finding solutions to constructional problems of complex thinwalled systems, e.g., the systems made of plane elements, well suited to the applied load [2, 5]. They also make it possible to identify cardinal errors in that class of structures and indicate methods of error elimination. Although methods of statical analysis have been studied for a long time, they are still not very popular despite the fact that to use them one only needs to know the fundamentals of statics. The considered problem is important for engineering practice, because the thin-walled channel beams, which are commonly used, exhibit low rigidity to the assumed torsional load.

4

Elastic stresses in thin-walled torsional structures designed with SADSF method

Markiewicz I.

Engineering Transactions

|

2013

|

Vol. 61, iss. 2

137--150

EN

The paper presents general conclusions arising from FEM analyses of elastic properties of thin-walled structures designed with the application version of the statically admissible discontinuous stress ﬁelds (SADSF) method. The analyses have been carried out as a part of a large-scale research program, whose main objective is conclusive veriﬁcation of practical usefulness of the SADSF method in design. The present state of development of the method’s application software is so advanced that it allows one to design even very complicated thinwalled structures composed of plane elements. This is a particular class of structures to which the Saint Venant’s principle is not applicable [3, 4], and the methods based on consecutive iterative improvements should be applied with due caution. In the SADSF method one does not use iterations, and the method can be applied already at the stage when only boundary conditions are known [3, 4]. Unfortunately, the method is an approximate one and does not apply to the elastic range of stress that usually exists in exploitation conditions. On the basis of analyses carried out for several dozen cases of thin-walled structures designed with the SADSF method we can state, among other things, that in these structures there are dominating membrane states, deformations remain small, equivalent stress ﬁelds are well equalized also along free borders, stress concentrations are relatively low, and maximal levels of equivalent stresses are approximately the same in all component elements. It has also been proven that the structures designed with the SADSF method may have strength properties even several dozen times better that those of structures designed traditionally. The obtained conclusions are presented on the basis of three selected examples of original, which in this case have open-section structures (see e.g. [11]) designed to carry torsional load [3, 4].

5

Analizy własności sprężystych konstrukcji cienkościennej zaprojektowanej metodą SADSF

Markiewicz I.

Przegląd Mechaniczny

|

2010

|

nr 9

44-47

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz sprężystych własności cienkościennej konstrukcji otwartej, która została zaprojektowana metodą SADSF na obciążenie momentem skręcającym. Analizy te są prowadzone w celu weryfikacji praktycznej przydatności metody SADSF, która umożliwia efektywne projektowanie konstrukcji cienkościennych. Otrzymane z jej wykorzystaniem rozwiązania są pozbawione błędów konstrukcyjnych (strukturalnych), które w tej klasie konstrukcji mogą powodować wielokrotne zmniejszenie nośności. Na podstawie przeprowadzonych analiz sprężystych MES stwierdzono w ukształtowanej konstrukcji m.in. zachowywanie małych deformacji i dominacje stanów błonowych, dobre wyrównanie pola wytężenia, zwłaszcza wzdłuż brzegów swobodnych oraz relatywnie niskie koncentracje naprężenia i zbliżone poziomy maksymalnych wytężeń w elementach składowych.

EN

Analyses of elastic properties of thin walled open structure, designed using SADSF method for torsional moment loading were presented. These analyses were carried out to verify usability of SADSF method, which enables design of thin walled structures. Solutions obtained with this method arę free of structural errors, influenced on Iower load capacity of such types of structures. Based on elastic properties analyses using FEM method, there were considered that in the structure keeping smali deformations, and membrane states domination, effortfield leveling especially along free edges and relatively Iow stress concentration as well as close levels of maximum loads in components.

6

Zobowiązania Polski przed Unią Europejską i ich realizacja w zakresie ochrony atmosfery

Markiewicz I.

Forum Eksploatatora

|

2010

|

Nr 5 (50)

39-52

PL

Stan czystości powietrza jest czynnikiem istotnie wpływającym na poziom życia. Znaczenie ochrony powietrza zostało pod-kreślone w dokumencie pn. "II Polityka ekologiczna państwa" poprzez stwierdzenie, iż jest to najbardziej czuły kierunek działań w sferze ochrony środowiska, gdyż na nim koncentruje się uwaga przemysłu i społeczności lokalnych ze względu na bezpośrednie oddziaływanie zanieczyszczeń powietrza na zdrowie pracowników i mieszkańców, a także uwaga rządów państw i całej społeczności międzynarodowej ze względu na przenoszenie tych zanieczyszczeń na dalekie odległości, oddziaływanie na zmiany klimatu i wywoływanie niekorzystnych procesów w stratosferze (przede wszystkim w warstwie ozonowej).

7

Projektowanie metodą SADSF i analizy własności sprężystych i zmęczeniowych pasm rozciąganych z otworem

Markiewicz I.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2010

|

nr 1

4-14

PL

Praca przedstawia rezultaty projektowania metodą SADSF oraz wyniki liniowych analiz MES i szacowania trwałości zmęczeniowej metodą odkształceń lokalnych pasm rozciąganych z otworem w części centralnej. Podstawowym celem pracy jest potwierdzenie przydatności metody SADSF, która zakłada warunek wyrównanego wytężenia w stanie granicznym, do projektowania elementów pracujących w zakresie sprężystym i przy obciążeniach zmiennych w czasie. Metoda SADSF bowiem, jako jedna z niewielu, pozwala efektywnie rozwiązywać zadania projektowania nawet bardzo złożonych konstrukcji. Może być tym samym konkurencyjna dla bardzo zaawansowanych metod tzw. optymalizacji topologicznej. Metoda SADSF, w odróżnieniu od nich, nie wymaga stosowania pracochłonnych procedur optymalizacyjnych i może być z łatwością wykorzystana w projektowaniu inżynierskim. Co więcej można ją stosować już w chwili, gdy dane są tylko warunki brzegowe. Z użyciem metody SADSF zbudowano całą serię rozwiązań pasm spełniających założone warunki brzegowe i posiadających otwór w części centralnej. Przeprowadzone analizy potwierdziły dobre własności zaprojektowanych elementów, a otrzymane rozwiązania wskazały takie sposoby ich konstruowania, które dają niskie koncentracje naprężenia i dużą trwałość zmęczeniową.

EN

The paper presents the results of design, by the SADSF method, of tensioned strips with holes in the central part, and the results of linear FEM analyses. Estimation of fatigue life by local strain method is also presented. The essential aim of the work is to confirm the usefulness of the SADSF method, which assumes the condition of equalized effort in limit state, to designing elements working in elastic rage, and subjected to loads variable in time. The SADSF method is one of few methods which make it possible to effectively solve the design problems, also in the cases of very complex structures. Then, it can be competitive to very advanced methods of the so-called topology optimization. The SADSF method, unlike the latter ones, does not require applying laborious optimization procedures, and can be easily used in engineering design. Moreover, it can be applied already at the moment when only boundary conditions are known. Using the SADSF method, we have constructed a whole series of solutions of strips having a hole in the central part, which satisfy the assumed boundary condition. The carried-out analyses have confirmed good qualities of the designed elements, and the obtained solutions have shown how to select such design methods, which give low stress concentration and high fatigue life.

8

Analizy sprężystych własności konstrukcji cienkościennej zaprojektowanej metodą SADSF

Markiewicz I.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2009

|

Z. 12

CD-CD

PL

Praca przedstawia wyniki analiz sprężystych własności cienkościennej konstrukcji otwartej, która została zaprojektowana metodą SADSF na obciążenie momentem skręcającym. Analizy te są prowadzone w celu weryfikacji praktycznej przydatności metody SADSF, która pozwala zadania projektowania konstrukcji cienkościennych efektywnie rozwiązywać. Otrzymane z jej wykorzystaniem rozwiązania są pozbawione błędów strukturalnych, które w tej klasie konstrukcji mogą powodować wielokrotne zmniejszenie nośności.

EN

The paper presents the results of analyses of elastic properties of thin-walled open structures designed by means of the SADSF method, carried out in order to confirm its practical usefulness. The SADSF method makes it possible - without applying any iterative correction procedures - to effectively solve the problems of design of such structures. The method can be applied in cases when only boundary conditions are given. The obtained solutions are free of the structural errors which can significantly deteriorate load carrying ability of structures of this class.

9

Analysis of elastic properties of thin-walled structures designed by SADSF method

Markiewicz I.

Engineering Transactions

|

2009

|

Vol. 57, iss. 1

35-43

EN

The paper presents the results of analyses of elastic properties of thin-walled structures designed by means of the SADSF method, carried out in order to confirm its practical usefulness. The SADSF method makes it possible without applying any iterative correction procedures - to effectively solve the problems of design of such structures. The method can be applied in cases when only boundary conditions are given. The obtained solutions are free of the structural errors which can significantly deteriorate load carrying ability of structures of this class.

10

Analiza rozmieszczenia otworów w rozciąganej tarczy z wykorzystaniem metody SADSF oraz szacowanie trwałości zmęczeniowej

Markiewicz I.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2009

|

nr 3

24-31

PL

Praca przedstawia wyniki analiz sprężystych MES i szacowania trwałości zmęczeniowej rozciąganej tarczy prostokątnej osłabionej otworami. Odległości pomiędzy otworami wyznaczono metodą SADSF. Rozważono dwa przypadki, gdy otwory są rozłożone w rzędzie prostopadle do kierunku działania obciążenia oraz wzdłuż tego kierunku. Podczas analiz stwierdzono, że najlepsze minimalne odległości pomiędzy otworami - w przypadku gdy otwory są rozłożone w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania obciążenia - leżą bardzo blisko wartości otrzymanych przy pomocy metody SADSF. Zmniejszając rozstawy poniżej wymiarów wyznaczonych tą metodą obserwuje się bardzo szybki wzrost współczynnika koncentracji naprężenia i spadek trwałości zmęczeniowej. W drugim przypadku tak wyraźnego efektu nie stwierdzono. W miarę zmniejszania się rozstawu otworów, współczynnik koncentracji stale maleje, a trwałość zmęczeniowa rośnie.

EN

The paper presents the results of elastic FE analyses and estimations of fatigue life of a tensile rectangular plate weakened by the presence of holes. The distances between the holes were determined by means of the SADSF method. Two cases were considered: when the holes are arranged in a row perpendicularly to the direction of load, and parallel to this direction. In the case of holes lying in a plane perpendicular to the load direction, the analyses have shown that the best minimal distances between the holes are very close to those obtained by using the SADSF method. When the hole spacing is decreased below the dimensions determined by this method, one observes a rapid growth of stress concentration factor and a drop of fatigue life. In the second case, however, one does not observe such strong effects. As the hole spacing decreases, stress concentration factor continuously drops down, and fatigue life increases.

11

Analiza połączenia spawanego zaprojektowanego metodami nośności granicznej

Markiewicz I.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2008

|

nr 3

12-21

PL

Praca przedstawia wyniki kształtowania metodami nośności granicznej oraz przybliżonych analiz sprężystych MES i numerycznych badań zmęczeniowych, spawanego połączenia nakładkowego blach, które wykonane w sposób tradycyjny ma wysoki współczynnik koncentracji naprężenia i niską trwałość zmęczeniową. Na podstawie skonstruowanego statycznie dopuszczalnego pola naprężeń i kinematycznie dopuszczalnych mechanizmów zniszczenia określono kształt połączenia, a przede wszystkim oszacowanie teoretyczne szerokość łączenia blach (szerokości spoiny). Z przeprowadzonych analiz wynika, że optymalna - ze względu na wielkość maksymalnej koncentracji i trwałości zmęczeniowej - szerokość spoiny pokrywa się z otrzymanym wymiarem teoretycznym. Połączenie zaprojektowane metodami nośności granicznej ma ponad dwukrotnie mniejszy współczynnik koncentracji naprężenia w stosunku do tradycyjnego i około 50 krotne większą trwałość zmęczeniową.

EN

The paper presents the results of application of the limit analysis methods, approximate elastic analyses FEM and numerical fatigue investigations to overlapping weldments in sheet-metal plates. When made with the use of traditional methods, these weldments exhibit high concentration of stresses and low fatigue life. By constructing statically admissible stress fi elds and kinematically admissible collapse mechanisms, one can determine the shape of weldment, and estimate theoretically the weld leg length. The analyses performed by the author show that the weld leg length optimal for minimizing stress concentration and maximizing fatigue strength is consistent with that calculated theoretically. The weldment designed with the use of limit analysis methods has, in comparison with a traditional welded joint, a twofold lower stress concentration factor, and over 50 times higher fatigue life.

12

Analiza sprężystych pól wytężenia w ramie samochodu ciężarowego ukształtowanej metodą SADSF

Markiewicz I.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2007

|

nr 2

22-27

PL

Praca przedstawia wyniki analiz MES sprężystych pól wytężenia w ramie samochodu ciężarowego, której wstępny kształt i wymiary otrzymano metodą statycznie dopuszczalnych nieciągłych pól naprężeń. Analizy te były prowadzone, ponieważ metoda ta jest w chwili obecnej właściwie jedynym narzędziem, które pozwala - jak żadne inne - rozwiązywać nawet zadania przestrzennego rozmieszczenia materiału, gdy dane są tylko warunki brzegowe.

EN

The method of statically admissible discontinuous stress fields (SADSF) has become the tool for strength shaping of similar significance as the finite element method (FEM) for analysis and dimensioning. The paper presents the results of analyses of elastic effort fields in complex truck frame structure designed by the SADSF method. The FEM method is used for the analysis. Results of numerical investigation are presented and discussed.

13

Ekosystemy wód przybrzeżnych Wolińskiego Parku Narodowego - jako odbiorniki wód odpadowych

Poleszczuk G., Domagała J., Markiewicz I., Sitek S.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2002

|

Tom 4

403-417

PL

W 1996 roku, w wyniku włączenia akwenów morskich Zatoki Pomorskiej oraz tzw. akwenów morskich wewnętrznych Zalewu Szczecińskiego, Woliński Park Narodowy (WPN) uzyskał status pierwszego w Polsce morskiego parku narodowego (Rozporządzenie, 1996). Polska jako pierwsza wykonała zalecenia Konwencji Helsińskiej w sprawie tworzenia Bałtyckiego Systemu Morskich i Brzegowych Obszarów Chronionych (BSPA - Baltic Sea Protected Areas) (Lewicki 1994, 2000, Jakuczun 1996). Czterech jezior: Warnowskiego, Rabiąż, Domysłowskiego i Czajczego z grupy jezior Pojezierza Warnowsko-Kołczewskiego, połączonych Strugą Pojezierną (Lewińską), którą wody jeziorne spływają poprzez jeziora Żółwińskie i Kołczewskie oraz Koprowo do Zalewu Kamieńskiego w cieśninie Dziwny. Jeziora Gardno (Grodno) k. Międzyzdrojów - bezodpływowego i bezdopływowego o niewyjaśnionej genezie. Jezior pochodzenia antropogenicznego: Turkusowego i Starej Kredowni, powstałych w wyrobiskach kredowych. Na mocy rozporządzenia Rady Ministrów z 1996 roku (Rozporządzenie, 1996) powierzchnia Wolińskiego Parku Narodowego wzrosła do 10937 ha, po włączeniu do WPN przybrzeżnych wód morskich, przybrzeżnych wód Zalewu Szczecińskiego oraz rozlewisk delty Świny wraz z jeziorami Wicko Wielkie i Wicko Małe. Do WPN włączone zostały ekosystemy (rys. 1): Wody otwarte Wolińskiego Parku Narodowego i wody oblewające wyspę Wolin są poddane znacznej antropopresji, związanej z odprowadzanej doń wód ściekowych ze zlokalizowanych na wyspie Wolin oczyszczalni ścieków w miejscowościach Międzyzdroje, Świnoujście, Międzywodzie i Wolin. Można oszacować, że ładunek substancji organicznych mierzonych, według ChZT-Cr, wynosi od 1200 do 2000 kg O2 na dobę, ładunek fosforu ogólnego - od 26 do 41 kg P na dobę oraz ładunek azotu ogólnego - od 320 do 500 kg N na dobę. Prawdopodobnie największym problemem, jeżeli chodzi o zrzut substancji biogenicznych do wód otwartych wokół wyspy Wolin jest sprawa odprowadzania doń wód drenarskich ze zlewni polderowych na wyspie, w tym szczególnie - ze zlewni w centralnej części wyspy Wolin, odprowadzanych przez przepompownię w Darzowicach k. Wolina oraz zlewni w zachodniej części Półwyspu Przytorskiego, tam, gdzie zlokalizowane jest wysypisko-składowisko śmieci dla miasta Świnoujścia, z którego wody drenarskie są odprowadzane przez przepompownię w Ognicy i w Przytorze do Starej Świny w bardzo bliskim sąsiedztwie granic Wolińskiego Parku Narodowego. Bezpośrednio do wód Wolińskiego Parku Narodowego odprowadzane są znaczne ilości zanieczyszczeń z polderu znajdującego się na południe od miasta Międzyzdroje. Wody te przepompowywane są za pomocą systemu pomp przy tamie na Starym Zdroju zlokalizowanej przy szosie nr 3. Przepompownia ta przetłacza do jeziora Wicko Małe wody z oczyszczalni ścieków w Międzyzdrojach, zmieszane z wodami z kanalizacji burzowej z tego miasta oraz drenarskimi z polderu o powierzchni około 100 ha o glebach murszowo-torfowych. Ze względu na brak wyników odpowiednich badań, jak na razie, nie można określić ilości zanieczyszczeń spływających z tymi wodami. Dodatkowym źródłem zanieczyszczeń, które trafiają do wód powierzchniowych okalających wyspę Wolin mogą być składowiska - wysypiska śmieci komunalnych na wyspie z miejscowości Świnoujście, Międzyzdroje i Międzywodzie oraz na lądzie stałym w miejscowości Recław, gdzie gromadzone są odpady komunalne z miasta Wolna. Szczególnie niebezpieczne dla ekosystemów wód otwartych Zalewu Szczecińskiego należących do WPN wydaje się być wysypisko dla miasta Świnoujście zlokalizowane przy polderach Ognica i Przytór. Wody opadowe i odcieki z tego wysypiska mogą spływać na obszar ww. polderów, a stamtąd mogą być przepompowywane do wód powierzchniowych Starej Świny i jeziora Wicko Wielkie. Określenie rozmiarów oddziaływania wód drenażowych i składowisk odpadów wymagają przeprowadzenia stosownych badań.

EN

In 1996, as a result of including sea areas of the Pomorska Bay and so called inner sea areas of the Szczeciński Bay, the Woliński National Park (WNP) gained status of first in Poland sea national park. Poland as a fist country fulfilled recommendations of the Helsinki Convention concerning creation of BSPA - Baltic Sea Protected Areas. Those sea areas - water ecosystems included in 1996 in the WNP are well studied by natural scientists. But in spite of many very significant ventures concerning protection of those areas they are still undergoing strong local antropopression, which should be continuously reduced. This antropopression is mainly connected with piping off treated sewage from sewage treatment plants on the Wolin island in the following towns: Międzyzdroje, Świnoujście, Międzywodzie and Wolin. One can estimate that the load of organic substance measured as CODCr is from 1200 up to 2000 kg of O2 per day, the load of total phosphorus - from 26 up to 41 kg of P per day and the load of total nitrogen - from 320 up to 500 kg of N per day. Probably the biggest source of biogenic substances which get to open waters around Wolin piping off drainage waters from polder basins on the island, especially from - basin located in the central part of the Wolin island, from the basin located in the western part of Przytorski Peninsula (this is the place where landfill for Świnoujście is located, from which drainage waters are piped off) as well as from basin located south of Międzyzdroje. Additional source of contaminants which get to the sea areas around the Wolin island might municipal wastes landfills located on the island near Świnoujście, Międzyzdroje and Międzywodzie as well as outside the island in Recław. The most dangerous for the ecosystems of open waters of Szczeciński Bay included in WNP seams to be landfill for Świnoujście located near polder basins. Estimation of influence of drainage waters and landfills on the ecosystems of WNP require additional research.

14

Rama samochodu ciężarowego ukształtowana metodą SDNPN

Bodaszewski W., Markiewicz I.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2001

|

z. 64

45-50

PL

Przedstawiono rozwiązanie zadania kształtowania ramy nośnej samochodu, które uzyskano metodą statycznie dopuszczalnych nieciągłych pól naprężeń /SDNPN/, zakładającą warunek wyrównanego wytężenia w stanie granicznym.

EN

This paper presents the solution of shape design of the truck frame which was achieved with the method of statically admissible discontinuous stress fields /SADSF/, assuming unifrom effort in limit state as the shape criterion.