Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Milestones in the 150-year history of topology optimization: a review

Lógó János, Ismail Hussein

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2020

|

Vol. 27, no. 2-3

97--132

EN

Structural optimization is one of the most intensively investigated research areas in engineering. Recently, topology optimization has become the most popular engineering subfield. The starting date of structural optimization cannot be precisely determined. Michell’s optimization paper, published in 1904, is considered as the first publication in this subfield. However, his paper starts with a statement that his work is a generalization of Maxwell’s idea presented in the paper published in 1870. The authors of this review paper consider that this date can be accepted as the starting date of topology optimization. This paper is an overview of subjectively selected state-of-art achievements in topology optimization during its history of 150 years. The selection of the achievements is a rather difficult task because, in the early period of the history of topology optimization, a lot of meetings were classified and the results were not available for the public. The optimization community has almost no knowledge about the publications in topology optimization in the 1950s. Around that time, one can find some information on workshops and meetings connected to the Cambridge University or Oxford University with researchers such as Foulkes, Cox, Hemp, and Shield, who published significant results and these communications are generally not known for the reason mentioned above. After the 1970s, this situation has changed and there were more possibilities to find publications due to the changes and thanks to digitalization. As indicated earlier here subjectively selected works are overviewed from the 150-year history focusing on the first hundred twenty years.

2

Wykorzystanie modelu przemian fazowych do oceny wytrzymałości i odkształcalności stali DP

Bzowski K., Rauch Ł., Pietrzyk M., Kuziak R.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 12

762--768

PL

Celem pracy jest stworzenie modelu opisującego zależności pomiędzy mikrostrukturą a własnościami elementów ze stali DP wykonanych z blach po procesie walcowania na gorąco i laminarnym chłodzeniu. W mikrostrukturze tego rodzaju stali obserwowane są wyspy twardego martenzytu osadzone w miękkiej i plastycznej osnowie ferrytu. Zarówno morfologia jak i skład strukturalny kształtowany jest przez przemiany fazowe, których przebieg jest ściśle uzależniony od schematu laminarnego chłodzenia. Model przemiany ferrytycznej wykorzystujący rozwiązanie równania dyfuzji z ruchomą granicą międzyfazową posłużył w niniejszej pracy do przewidzenia morfologii i składu strukturalnego stali po ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Zagadnienie sformułowane na bazie II Prawa Ficka i metodzie poziomic zostało rozwiązane za pomocą Metody Elementów Skończonych (MES). Wykonano testy numeryczne dla różnych cykli chłodzenia, co pozwoliło na otrzymanie morfologii mikrostruktury z różnymi ułamkami objętości poszczególnych faz. Reprezentatywne elementy objętości zawierające wyznaczone mikrostruktury stali DP poddano odkształceniu poprzez rozciąganie i na tej podstawie oceniono wytrzymałość stali reprezentowaną przez naprężenie uplastyczniające. Kryterium pękania Cockrofta-Lathama włączone do programu MES wykorzystano do oceny tendencji do pękania różnych mikrostruktur. Zebrane wyniki pozwoliły na otrzymanie zależności pomiędzy cyklem chłodzenia i ułamkiem objętości martenzytu a wytrzymałością stali. Artykuł przestawia opis modelu, metodologię badań jak również weryfikację doświadczalną.

EN

The aim of the work is to develop a new numerical model capable to predict the relationship between microstructure and material properties of sheet products made of dual phase (DP) steels after processes of hot rolling and laminar cooling. Observed microstructure contains the islands of hard martensite embedded in a soft and ductile ferritic matrix. Both the morphology and the composition of components of microstructure is developed by phase transformations, which are related to a scheme of laminar cooling used in the production process. Ferritic transformation model that uses the solution of diffusion equation with a moving boundary was used in this study to predict the morphology and phase composition of dual phase steels. The problem was formulated on the basis of the Second Fick’s Law and Level Set Method, and solved by using Finite Element Method (FEM). Numerical tests performed for different cooling cycles, allowed to obtain the microstructure morphology with different volume fractions of individual phases. Representative volume element obtained from simulation of phase transformation was deformed in uniaxial tension test. Cockroft-Latham fracture criterion was incorporated into FEM to assess the tendency to crack a variety of microstructures. The collected results allowed to determine the relationship between the cooling cycle, volume fraction of martensite and the tensile strength. The paper contains description of the model, research methodology and experimental verification.

3

Effect Of Natural Convection On Directional Solidification Of Pure Metal

Skrzypczak T., Węgrzyn-Skrzypczak E., Winczek J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

835--841

EN

The paper is focused on the modeling of the directional solidification process of pure metal. During the process the solidification front is sharp in the shape of the surface separating liquid from solid in three dimensional space or a curve in 2D. The position and shape of the solid-liquid interface change according to time. The local velocity of the interface depends on the values of heat fluxes on the solid and liquid sides. Sharp interface solidification belongs to the phase transition problems which occur due to temperature changes, pressure, etc. Transition from one state to another is discontinuous from the mathematical point of view. Such process can be identified during water freezing, evaporation, melting and solidification of metals and alloys, etc. The influence of natural convection on the temperature distribution and the solid-liquid interface motion during solidification of pure copper is studied. The mathematical model of the process is based on the differential equations of heat transfer with convection, Navier-Stokes equation and the motion of the interface. This system of equations is supplemented by the appropriate initial and boundary conditions. In addition the continuity conditions at the solidification interface must be properly formulated. The solution involves the determination of the temporary temperature and velocity fields and the position of the interface. Typically, it is impossible to obtain the exact solution of such problem. The numerical model of solidification of pure copper in a closed cavity is presented, the influence of the natural convection on the phase change is investigated. Mathematical formulation of the problem is based on the Stefan problem with moving internal boundaries. The equations are spatially discretized with the use of fixed grid by means of the Finite Element Method (FEM). Front advancing technique uses the Level Set Method (LSM). Chorin’s projection method is used to solve Navier-Stokes equation. Such approach makes possible to uncouple velocities and pressure. The Petrov-Galerkin formulation is employed to stabilize numerical solutions of the equations. The results of numerical simulations in the 2D region are discussed and compared to the results obtained from the simulation where movement of the liquid phase was neglected.

PL

Praca porusza problematykę modelowania kierunkowego krzepnięcia czystego metalu. Podczas tego procesu obserwuje się formowanie ostrego frontu krzepnięcia w postaci powierzchni separującej ciecz i ciało stałe w przypadku trójwymiarowym lub krzywej w przypadku płaskim. Położenie oraz kształt interfejsu krzepnięcia zmieniają się w czasie a wartości prędkości lokalnych zależą od różnicy intensywności strumieni ciepła po stronie ciała stałego i cieczy. Krzepnięcie z ostrym frontem należy do grupy procesów z przemianami fazowymi, które warunkowane są zmianami temperatury, ciśnienia, itp. Przejście fazowe z jednego stanu w drugi ma z matematycznego punktu widzenia charakter nieciągły. Procesy tego typu można zidentyfikować podczas zamarzania wody, parowania, topnienia i krzepnięcia metali i stopów, itp. W pracy zbadano wpływ zjawiska konwekcji swobodnej na chwilowy rozkład temperatury oraz ruch granicy narastania fazy stałej podczas krzepnięcia czystej miedzi w obszarze płaskim. Model matematyczny sformułowano na bazie równań różniczkowych transportu ciepła z konwekcją, Naviera-Stokesa i ruchu frontu krzepnięcia. Układ równań uzupełniono odpowiednimi warunkami początkowymi i brzegowymi oraz warunkami ciągłości na froncie. Rozwiązanie obejmuje chwilowe rozkłady temperatury, prędkości oraz położenie granicy międzyfazowej. Sformułowanie matematyczne zagadnienia bazuje na modelu z ruchomymi granicami wewnętrznymi, czyli tzw. modelu Stefana. Równania zostały zdyskretyzowane przestrzennie z wykorzystaniem metody elementów skończonych. W modelu numerycznym wykorzystano siatkę niezmienną w czasie. Do propagacji frontu użyto metody poziomic. Do wyznaczenia prędkości w cieczy wykorzystano metodę rzutowania, która poprzez eliminację ciśnienia z równania pędu pozwala na rozprzężenie prędkości i ciśnień. Równania rozwiązano z wykorzystaniem sformułowania Petrova-Galerkina. Omówiono wyniki analizy numerycznej oraz porównano je z wynikami otrzymanymi z symulacji, w której pominięto ruch cieczy.

4

Integrating Ant Colony Optimization with Level Set Method for Biomedical Image Boundary Detection

Rahebi J., Hardalaç F.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 5

218-221

EN

In this paper, ACO-based level set method is introduced to tackle the biomedical image boundary detection problem. The proposed ACO based level set method boundary detection approach is able to construct a pheromone matrix that represents the boundary information presented at each pixel position of the image, according to the movements of a number of ants which are dispatched to move on the image, then this result is initial contour for zero level set function in boundary of image that is segmented. Furthermore, the movements of these ants steers by the local variation of the image’s intensity values that it cause the contour move toward the object and exactly found boundaries. ACO-based method determines the initial contour to reduce the iteration steps. Such improvements simplify level set manipulation and lead to more robust segmentation. Experimental results show that the proposed method is can preserve the detail of the object and can be used to reduce the capacity of more computational tasks in research.

PL

W artykule opisano zastosowanie optymalizacji ACO (ang. Ant Colony Optimization) i metody poziomic w wychwytywaniu naruszenia brzegów obrazów biomedycznych. Proponowana metoda wykrywania granic tworzy matrycę feromonów, reprezentujących informacje brzegowe dla każdego z pikseli obrazu, w oparciu o ruch mrówek poruszających się po nim. Dane te stanowią wartość początkową dla funkcji ustalającej poziomicę zerową granicy obrazu. Pozwala to na redukcję ilości iteracji algorytmu. Wyniki badań eksperymentalnych potwierdzają skuteczność działania metody.

5

Segmentacja i dopasowywanie cyfrowych obrazów medycznych: przetwarzanie nagrań wideo-endoskopowych strun głosowych oraz danych tomograficznych zmian rakowych

Skalski A., Zieliński T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 6

330-333

PL

Celem artykułu jest wprowadzenie do zagadnienia segmentacji i dopasowywania cyfrowych obrazów medycznych 2D i 3D, np. z endoskopii i tomografii komputerowej, oraz krótki przegląd stosowanych metod. Na tym tle zaprezentowano nowe, oryginalne wyniki prac własnych autorów, dotyczących analizy cyfrowych nagrań wideo strun głosowych. Badania te mają na celu estymację parametrów ruchu tych strun dla ludzi zdrowych oraz chorych, np. ze zmianami nowotworowymi. W tym ostatnim przypadku wskazana jest analiza danych wideo przed i po terapii laserowej. W artykule porównano poprzednie wyniki autorów uzyskane dla metody segmentacji metodą poziomic (level sets) z metodą rozrostu obszarów (region growing). W końcowej części pracy zaprezentowano przykład zastosowania dopasowywania danych tomograficznych pacjenta podczas radioterapii zmian nowotworowych.

EN

In the paper introduction to segmentation and registration of medical 2D/3D data, coming from medical endoscopy and computed tomography, is done and a brief description of the most popular methods is presented. On this background, as an example, new original results of vocal folds video analysis are given. In this case evaluation of vocal folds motion parameters for people in good health and sick persons with cancer changes is addressed, especially before and after the laser treatment. In the paper previous segmentation results obtained for level sets methods are compared with application of a region growing approach. Finally, application of registration to computed tomography data before cancer radiotherapy is shown in the paper.