Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Improvement of the graphical method for plotting the shear and moment diagrams for members subjected to linearly varying loads

Husain Muhammed Abbas, Ali Abdulkhaliq Salim

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2022

|

Vol. 27, no. 1

46--66

EN

This study presents an improvement of the graphical method for plotting the shear and moment diagrams for the structural members under linearly varying loads (triangular and trapezoidal loads). Based on the parabolic nature of the shear function, when the loading varies linearly, and on the relations among load, shear, and moment, a mathematical equation is developed to locate the zero-shear point, while a geometric technique is presented to calculate the parabolic shear area. Five comprehensive examples of beams loaded with linearly varying loads are selected to illustrate the steps of the solution for the proposed techniques. The results demonstrated the applicability of the presented method, and gave exact diagrams compared with the basic graphical method. It is concluded that the proposed improved method is generally more convenient, less time-consuming, and has less computational efforts because it does not require sectioning, solving equilibrium equations, and quadratic formulas compared with the basic graphical method.

2

Numerical Study of Extra-Large Parachute’s Pre-Inflation in Finite Mass Situation

Sun Z., Cheng H., Yang J.

Autex Research Journal

|

2018

|

Vol. 18, no. 2

130--136

EN

The extra-large parachutes were different from the common parachutes because of their size and opening process. Some undesirable inflation phenomena such as canopy winding and whipping usually appeared in their pre-inflation process. However, the mechanical mechanism of these phenomena was very difficult to be explained by experimental means. In this paper, the pre-inflation process in finite mass situation of an extra-large parachute was calculated by explicit finite elements. According to the results, the pre-inflation process can be subdivided into symmetric inflation stage, undesirable inflation stage, and stable inflation stage. The canopy winding and whipping mainly occurred in the second stage. With the continuous deceleration of parachute-payload system, the top of canopy without effective constraints would appear winding and whipping under the function of inertia force. The canopy winding and whipping increased the difficulty of canopy expanding and then caused asymmetric inflation. The above undesirable phenomena had a great influence on the deceleration effect and were easy to cause the recovery failure. The actual airdrop experiments also proved that the lack of effective constraints on the canopy top will cause undesirable inflation phenomena. The conclusions in this paper can also provide a reference for extra-large parachute design and research.

3

Numerical evaluation of lightweight aggregate concrete mechanical properties

Bonifácio A., Mendes J., Barbosa F., Farage M., Ortola S., Moreira F.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2015

|

Vol. 8, no. 3

45--50

EN

The compressive behaviour of Lightweight Aggregate Concrete (LWAC) specimens was simulated through the Finite Element Method (FEM). The specimens were modelled so as to reproduce experimental data available in the literature. The numerical model considered the material as biphasic, composed of mortar - for which the mechanical properties were experimentally measured - and expanded clay - analytically characterized in a previous work. Numerical results showed fair agreement with experimental data, encouraging further applications with a higher level of complexity concerning geometrical and mechanical aspects.

PL

Zachowanie na ściskanie próbek z betonu lekkiego kruszywowego (LWAC) zostało zamodelowane przy użyciu metody elementów skończonych (MES). Próbki były modelowane tak, aby odtworzyć dane doświadczalne, dostępne w literaturze. W modelu założono materiał dwufazowy, składający się z zaprawy - którego właściwości mechaniczne zostały wyznaczone eksperymentalnie - i glina - scharakteryzowany analitycznie w poprzedniej pracy. Wyniki numeryczne wykazały dobrą zgodność z danymi doświadczalnymi, zachęcając do dalszych zastosowań na wyższym poziomie złożoności dotyczących aspektów geometrycznych i mechanicznych.

4

Katedra Mechaniki Materiałów

Wagner I., Więckowski Z.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Łódzka

|

2011

|

Z. 63

19-26

5

Sztuczne sieci neuronowe w mechanice materiałów i konstrukcji - ostatnie wyniki badań

Waszczyszyn Z., Ziemiański L.

Inżynieria i Budownictwo

|

2011

|

R. 67, nr 9

486-491

PL

Omówiono zastosowania sztucznych sieci neuronowych do analizy niezawodności dźwigara stalowego, predykcji liczby cykli niszczących ściskane próbki betonowe, identyfikacji sił w śrubach węzłów podatnych, strojenia modeli MES oraz w diagnostyce i monitorowaniu elementów konstrukcji.

EN

The artificial neural networks applications in analysis of the following problems are discussed: reliability analysis of a steel girder, prediction of the number of load cycles causing fatigue damage of compressed concrete specimens, identification of bolts' forces in semi-rigid connections, updating of the finite element models and in diagnostics and health monitoring of structures members.

6

Metoda identyfikacji w mechanice materiałów ciągliwych z uszkodzeniami

Nowak Z.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

|

2006

|

nr 5

3-213

PL

Mechanika materiałów niejednorodnych służy przewidywaniu ich właściwości makroskopowych na podstawie badania ich mikrostruktury i mechanizmów deformacji. Nowe metody badawcze dostarczają informacji o zachowaniu się materiałów w skali mikroskopowej i nanometrycznej. Opis złożonego zachowania się materiałów przy różnych obciążeniach wymaga wprowadzenia do modeli konstytutywnych funkcji i parametrów materiałowych, które trzeba określić eksperymentalnie. Jednak nie dla wszystkich wielkości dysponujemy bezpośrednimi danymi doświadczalnymi. Wszechstronne badania materiałów przy różnych obciążeniach są zbyt kosztowne, a w wielu przypadkach niemożliwe do przeprowadzenia. Konieczne staje się, zatem dokonanie wyboru najistotniejszych efektów danego zjawiska, cech badanego materiału i określenie w miarę prostego, ale wszechstronnego modelu konstytutywnego. Podstawowym celem pracy jest opracowanie metody identyfikacji wykorzystującej funkcję strat odporną na błędy pomiarów oraz określeniu metod porównywania i wyboru najlepszego modelu z kilku nieliniowych modeli konstytutywnych. Wykorzystanie miary odległości informacyjnej Kullbacka-Leiblera między modelami lub między odpowiedzią modelu a danymi doświadczalnymi, pozwala określić, który z modeli lepiej dopasowuje się do danych rzeczywistych. Opracowaną metodę użyto w analizie zaawansowanych deformacji plastycznych osiowosymmetrycznego rozciągania próbek cylindrycznych i jest treścią rozdziału 9. W pierwszej części rozprawy, w rozdziałach 2-7 przedstawiono różne sposoby opisu złożonego zachowania się metali przy ąuasi-statycznych i dynamicznych obciążeniach. Przedstawiono zagadnienie modelowania rozwoju mikrouszkodzeń i mikropustek podczas deformacji ciała stałego. Przedyskutowano sposoby doboru modelu konstytutywnego i wpływ metody identyfikacji na postać użytych funkcji materiałowych. Zbadano zjawisko zaawansowanych odkształceń plastycznych i wpływ rozwoju mikrouszkodzeń na zachowanie materiału jako agregatu (osnowa i cząstki drugiej fazy). Przedstawiono opis płynięcia plastycznego materiału z mikrouszkodzeniami. Zachowanie materiału w procesach ąuasistatycznych opisano z wykorzystaniem modelu plastyczności, w którym uwzględniono izotropowe wzmocnienie plastyczne, a osłabienie opisano przez ewolucję mikrouszkodzeń. Przeprowadzono systematyczną analizę numeryczną ąuasistatycznego rozciągania próbek stalowych. Zbadano problem lokalizacji odkształceń plastycznych w ramach teorii lepkoplastyczności. Zastosowano opis płynięcia plastycznego z pasmami ścinania w numerycznej analizie procesu kucia matrycowego. Modyfikację klasycznej metody najmniejszych kwadratów do oszacowania parametrów materiałowych w celu uniezależnienia się od błędów pomiarowych przedstawiono w rozdziale 8. Użyto różnych odpornych funkcji celu do porównania ich wpływu na oszacowanie stałych materiałowych dla różnych modeli materiału z mikropustkami. Następnie przedstawiono zmodyfikowaną metodę optymalizacji globalnej i opisano algorytmy obliczeniowe użyte do identyfikacji funkcji materiałowych. Zagadnienia opisane w pracy dotyczą dwóch dziedzin: mechaniki materiałów ciągliwych z ewolucją mikrouszkodzeń oraz metod identyfikacji funkcji materiałowych w modelach nieliniowych, z koniecznością porównywania i wyboru najlepszego modelu. Wspólne ujęcie obu dziedzin w niniejszej rozprawie pozwoliło na opracowanie narzędzi do prawidłowego modelowania konstytutywnego i poszerzyło zakres analizowanych opisów materiałów z mikropustkami. Wspólną cechą wszystkich analizowanych przypadków jest problem identyfikacji stałych materiałowych w oparciu o dane doświadczalne. W pracy zbadano naturę powstawania mikrouszkodzeń i wykazano, że ewolucja mikrouszkodzeń oraz interakcje między pustkami mają decydujący wpływ na przebieg deformacji oraz na lokalizację odkształceń plastycznych i sposób zniszczenia. Wykorzystano przy tym modele obliczeniowe: jednowymiarowe, dwuwymiarowe (osiowosymetryczne) i trójwymiarowe. Stwierdzono, że ewolucja mikropustek jest przyczyną niejednorodnego stanu odkształcenia i naprężenia, która bez jakichkolwiek imperfekcji geometrycznych i termicznych prowadzi do lokalizacji odkształceń plastycznych i przyczynia się w końcowej fazie do całkowitego zniszczenia. Zbadano wpływ parametrów konstytutywnych, lokalnych zmian własności mechanicznych materiału osnowy na przebieg deformacji, rozkład stanu odkształcenia i naprężenia oraz rozwój strefy lokalizacji odkształceń plastycznych w postaci 'szyjki'. Przedstawiono podstawowe cechy zjawiska powstawania i wzrostu mikrouszkodzeń, przyczyny ich kierunkowego rozwoju i przeprowadzono analizę wzajemnego oddziaływania mikrouszkodzeń. Wykazano decydującą rolę struktury materiału osnowy i wynikającego z niej losowego charakteru zjawiska zniszczenia. Otrzymane wyniki w pełni potwierdzają konieczność użycia odpornych funkcji celu do identyfikacji stałych materiałowych w oparciu o doświadczenie oraz potrzebę stosowania testów statystycznych do wyboru najlepszego modelu.

7

Tri-axial tests for brittle materials: motivation, technique, results

Litewka A., Szojda L.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2005

|

No. 1

169-188

EN

The aim of the paper is to explain the experimental technique used in tri-axial material tests and to supply new and more general experimental data on deformability and fracture of ceramics and cementitious composites. Such experimental data are necessary to formulate theoretical models capable to describe the mechanical behaviour of brittle rocklike materials. The program of experiments consisted of two different tests performed under tri-axial loading and also of uni-axial compression that supplied preliminary data necessary to calibrate the material. The second objective of this study is to present the potentialities of own phenomenological model based on continuum damage mechanics and on theory of tensor function representation that can be used to describe the response of brittle rock-like material subjected to tri-axial state of stress.

PL

Postęp w mechanice materiałów wymaga szerokich, wzajemnie ze sobą powiązanych teoretycznych i doświadczalnych badań właściwości mechanicznych materiałów konstrukcyjnych. Jest to konieczne szczególnie wtedy gdy stosowane są materiały nowe a także wtedy, gdy istnieje potrzeba opracowania zaawansowanego modelu teoretycznego niezbędnego do opisu procesów fizycznych zachodzących w materiale poddanym złożonemu stanowi naprężenia. Celem tej pracy jest uzyskanie nowych, ogólniejszych danych doświadczalnych dla kruchych materiałów badanych w trójosiowym stanie naprężenia oraz przedstawienie zastosowanej techniki badawczej. W tym celu cylindryczne próbki cegły i zaprawy przebadane zostały przy zastosowaniu dwóch różnych schematów obciążenia trójosiowego a także przy jednoosiowym ściskaniu niezbędnym dla uzyskania danych wstępnych służących do cechowania badanych materiałów. Drugim celem pracy jest zaprezentowanie możliwości zastosowania własnego modelu fenomenologicznego bazującego na mechanice uszkodzenia materiałów oraz na teorii reprezentacji funkcji tensorowych. Porównanie wyników teoretycznych otrzymanych przy użyciu tego modelu z rezultatami badań wykazało zadowalającą ich zgodność.

8

Zastosowanie metod eksperymentalnych mechaniki materiałów i komputerowego modelowania do oceny uwarunkowań trwałości implantów ortopedycznych.

Plaza M., Kusz D., Kosiewicz J., Okrajni J., Jasik A.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 6

763-768

PL

Prawidłowe funkcjonowanie implantów uwarunkowane jest wieloma cechami, niekiedy współzależnymi, których łączny skutek nazywany jest ich biofunkcjonalnością. Istnieje wiele różnych rozwiązań wszczepów i opracowań na temat spełnienia przez nie funkcji fizjologicznych. Prognozowanie zachowania się implantów ortopedycznych w organiźmie człowieka i procesów adaptacyjnych, jakim podlega organizm po zabiegu chirurgicznym implantacji, wymaga między innymi danych na temat ilościowych relacji pomiędzy lokalnym stanem tkanki kostnej i jej właściwościami mechanicznymi, na różnych etapach procesu leczenia. Badania przedstawione w pracy obejmowały eksperymentalne wyznaczenie zależności pomiędzy gęstością kości, gęstością składników mineralnych oraz modułem sprężystości E. Wartości stałych materiałów wykorzystano następnie opracowując modele biomechanicznych układów. Opracowano projekt własnego stanowiska do wyznaczania podstawowych właściwości mechanicznych w próbie statycznego zginania oraz ściskania na preparatach pobranych z kości zwierzęcych. Na podstawie wyników testów wyznaczono moduły Younga, których wartości w poszczególnych obszarach ujęto w tabeli. Przeprowadzono badania średniej gęstości tkanki kostnej w poszczególnych strefach Gruena wykorzystując w tym wypadku preparaty kości ludzkiej. Z preparatów kości udowych pobierano fragmenty o wymiarach i kształcie odpowiadającym obszarowi pomiarowemu danej strefy w badaniach densytometrycznych. Wyznaczono średnie wartości gęstości tkanki kostnej w danej strefie, które zestawiono na rysunku. Dysponując wynikami badań densytometycznych w postaci średniej wielkości BMD w danych strefach Gruena, które wyznaczono opierając się na wynikach badań zrealizowanych w warunkach klinicznych, wyznaczono zależność pomiędzy gęstością tkanki oraz gęstością wapnia BMD, a następnie - związek pomiędzy modułem sprężystości i gęstością wapnia. Przeprowadzono analizę rozkładu naprężeń w opracowanych modelach o zróżnicowanych właściwościach materiałowych dla różnych przypadków obciążenia kości udowej w poszczególnych fazach ruchu człowieka.

EN

Correct implants functioning is conditioned by many features, often correlated with each other, the joined result of which is called bio-functioning. There are many works describing the ways of implant applications and their physiological functions. In order to foresee the behaviour of orthopedic implants in a human body and adaptation processes of the organism after surgical intervention, it is necessary to have information about quantitative correlation between the local condition of a bone tissue and its mechanical properties at different stage of the medical treatment. Examination presented in the paper contained experimental determination of the dependence between bone density, density of mineral elements and modulus of elasticity E. The values of material constants were used to elaborate bio-mechanical models of systems. The design of an experimental stand was done in order to determine basic mechanical properties in static bending and compression test, on samples taken from an animal bone. Young's modules were determined on the basis of tests results. Their values in particular areas are presented. Mean density of bone tissue in individual Gruen's zones were examined. In this case human bones were used. From femoral bone specimen, fragments suitable for tests in a given zone of densitometric examinations were taken. Figure presents mean values of bone tissue density determined for a given zone. With the results of densitometric examinations in the form of BMD mean values in particular Gruen's zones, obtained in clinical conditions, dependence between tissue density and BMD limestone density, then relation between module of elasticity and limestone density were determined. The analysis of stress patterns in elaborated models with different material properties for different cases of femoral load in particular stages of human motion was carried out.