Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Probabilistic buckling analysis of the beam steel structures subjected to fire by the stochastic finite element metho

Świta P., Kamiński M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2016

|

Vol. 21, no. 2

485--510

EN

The main purpose is to present the stochastic perturbation-based Finite Element Method analysis of the stability in the issues related to the influence of high temperature resulting from a fire directly connected with the reliability analysis of such structures. The thin-walled beam structures with constant cross-sectional thickness are uploaded with typical constant loads, variable loads and, additionally, a temperature increase and we look for the first critical value equivalent to the global stability loss. Such an analysis is carried out in the probabilistic context to determine as precisely as possible the safety margins according to the civil engineering Eurocode statements. To achieve this goal we employ the additional design-oriented Finite Element Method program and computer algebra system to get the analytical polynomial functions relating the critical pressure (or force) and several random design parameters; all the models are state-dependent as we consider an additional reduction of the strength parameters due to the temperature increase. The first four probabilistic moments of the critical forces are computed assuming that the input random parameters have all Gaussian probability functions truncated to the positive values only. Finally, the reliability index is calculated according to the First Order Reliability Method (FORM) by an application of the limit function as a difference in-between critical pressure and maximum compression stress determined in the given structures to verify their durability according to the demands of EU engineering designing codes related to the fire situation.

2

Structural stability and reliability of the underground steel tanks with the Stochastic Finite Element Method

Kamiński M., Świta P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 15, no. 2

593--602

EN

The main aim is to present the Stochastic perturbation-based Finite Element Method analysis of the stability and also reliability of the underground steel vertical cylindrical structure of the waste container. This thin walled structure with constant cross-sectional thickness is loaded with subsoil pressure, snow and surface as well as dead loads and we look for the critical pressure value, when stability loss would be observed; it is done to design in the probabilistic context the safety margins. We employ to achieve this goal the Finite Element Method program ROBOT and computer algebra system MAPLE to get the analytical polynomial functions relating the critical pressure and random design parameters – shell thickness and its Young's modulus as well as to provide all probabilistic calculations. We determine up to the fourth order probabilistic characteristics of the structural response assuming that the input random parameters have Gaussian probability functions truncated to the positive values only. Finally, the reliability index is calculated according to the first order method using a difference in-between critical pressure and maximum tensile stress determined in this structure to verify its durability according to the demands of EU engineering codes.

3

Analiza stateczności stalowych wież telekomunikacyjnych o parametrach losowych

Kamiński M., Szafran J., Świta P.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Łódzka

|

2011

|

Z. 63

151-165

PL

Tematem pracy jest zastosowanie uogólnionej metody perturbacji stochastycznej do wyznaczenia probabilistycznych momentów obciążenia krytycznego stalowych wież telekomunikacyjnych. Obciążenia te wyznacza się przy pomocy Stochastycznej Metody Elementów Skończonych dla losowo określonych parametrów geometrycznych przekroju i modułu Younga stali konstrukcyjnej. Wykorzystując metodę funkcji odpowiedzi, oblicza się wartości oczekiwane i odchylenia standardowe sil krytycznych, które można wykorzystać przy montażu kolejnych urządzeń nadawczych, a także - do wyznaczania wskaźników niezawodności tych konstrukcji. Przeprowadzana analiza ma również na celu weryfikację wrażliwości konstrukcji na parametry projektowe przyjęte jako zmienne losowe.

EN

The main aim of this paper is the stability analysis of the steel telecommunication tower with random parameters using the Generalized Stochastic Finite Element Method. The Taylor expansion with random coefficients of nth order is used to express all random state parameters and to determine the basic probabilistic characteristics of the critical load. The Response Function Method assists to determine higher order partial derivatives of the structural response instead of the Direct Differentiation Method employed widely before and sufficient to assure high quality of the resulting moments. The magnitude of the critical force is examined in terms of random Young modulus as well as of the main structural members diameter to show how much extra load (in the new telecommunication equipment) may be applied in the future at this tower to prevent the structural failure. Further application of this methodology is seen in the reliability analysis and reliability-based topology optimization of such steel structures.

4

Reliability modeling in some elastic stability problems via the generalized stochastic finite element method

Kamiński M., Świta P.

Archives of Civil Engineering

|

2011

|

Vol. 57, nr 3

275-295

EN

The main idea of this work is to demonstrate an application of the generalized perturbation-based Stochastic Finite Element Method for a determination of the reliability indicators concerning elastic stability for a certain spectrum of the civil engineering structures. The reliability indicator is provided after the Eurocode according to the First Order Reliability Method, and computed using the higher order Taylor expansions with random coefficients. Computational implementation provided by the hybrid usage of the FEM system ROBOT and the computer algebra system MAPLE enables for reliability analysis of the critical forces in the most popular civil engineering structures like simple Euler beam, 2 and 3D single and multi-span steel frames, as well as polyethylene underground cylindrical shell. A contrast of the perturbation-based numerical approach with the Monte-Carlo simulation technique for the entire variability of the input random dispersion included into the Euler problem demonstrates the probabilistic efficiency of the perturbation method proposed.

PL

Zasadniczym problemem omawianym w tej pracy jest zastosowanie Uogólnionej Stochastycznej Metody Elementów Skończonych opartych na metodzie perturbacji stochastycznej do wyznaczania wskaźników niezawodności w przypadku stateczności konstrukcji budowlanych pracujących w zakresie sprężystym. Wskaźnik niezawodności jest modelowany zgodnie z definicją podaną w normie Eurokod odpowiednią dla analizy niezawodności pierwszego rzędu, a obliczony dzięki zastosowaniu rozwinięcia wszystkich funkcji stanu w szereg Taylora ze współczynnikami z uwzględnieniem wyrazów wyższego rzędu. Procedura obliczeniowa jest oparta na jednoczesnym zastosowaniu programu Metody Elementów Skończonych ROBOT oraz systemu algebry komputerowej MAPLE i jest wykorzystana do analizy obciążeń krytycznych w popularnych konstrukcjach inżynierskich takich jak pręt Eulera, dwu i trójwymiarowe modele jedno- i wieloprzęsłowej ramy stalowej, jak również polietylenowy zbiornik podziemny o kształcie cylindrycznym. Porównanie metody perturbacji stochastycznej z techniką symulacji Monte-Carlo w całym zakresie losowej zmienności wykorzystywanych parametrów wejściowych na przykładzie zagadnienia Eulera pokazuje efektywność i ograniczenia zastosowanej metody perturbacji.

5

Zagadnienie stateczności wybranych konstrukcji inżynierskich o parametrach losowych

Kamiński M., Świta P.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Łódzka

|

2010

|

Z. 62

7-20

PL

Tematem niniejszej pracy jest zastosowanie probabilistycznej analizy numerycznej opartej na uogólnionej metodzie perturbacji stochastycznej do wyznaczenia probabilistycznych momentów obciążenia krytycznego. Obciążenia te wyznaczono za pomocą Stochastycznej Metody Elementów Skończonych dla losowo określonych parametrów geometrycznych przekroju. Wykorzystując metodę funkcji odpowiedzi wyznaczono wartości oczekiwane i odchylenia standardowe sił krytycznych dla płaskiej oraz przestrzennej ramy stalowej, które następnie będzie mozna wykorzystać do wyznaczenia ich wskaźników niezawodności.

EN

The main aim of this paper is the stability analysis of elastic frame systems with random parameters using the Generalized Stochastic Finite Element Method. The Taylor expansion with random coefficients of nth order is used to express all random functions and to determine the basic probabilistic moments of the critical load. The Response Function Method assists to determine higher order partial derivatives of the structural response instead of the Direct Differentiation Method employed widely before and is sufficient to assure high quality of the resulting moments. This approach is examined on the examples of 2 and 3D steel frames with some geometrical parameters defined as the Gaussian variables. Further application of this methodology is of course in the reliability analysis and reliability-based optimization of the steel engineering structures.