Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical modelling of hydraulically bonded mixture with rubber admixture due to applied mechanical loadings

Pietras D., Sadowski T.

Budownictwo i Architektura

|

2017

|

Vol. 16, nr 3

95--102

EN

Abstract: In this paper the application of the Extended Finite Element Method (XFEM) to anticipate change of the behaviour of composite with complex internal structure after use of the admixtures was presented. The response to mechanical loadings of bent beams made of hydraulically bonded mixture with rubber admixture was considered. The impact of the rubber granulate on the value of fracture energy was analysed. Moreover, the influence of an interfacial transmission zone quality on the achieved effect was assessed. Calculations were conducted by means of the muli-scale numerical model which was built in ABAQUS finite element method environment. The results derived indicate beneficial effect of rubber granulate on fracture energy of hydraulically bonded mixture.

2

Development of the multi-scale model of cold rolling based on physical and numerical investigation of ferritic–pearlitic steels

Madej Ł., Kuziak R., Mroczkowski M., Perzyński K., Libura W., Pietrzyk M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 15, no. 4

885--896

EN

With the aim of developing dual phase (DP) microstructure using a continuous annealing process, four steels with different chemical compositions were investigated in the axisymmetrical plastometric tests and during the cold rolling process. The rheological model for these steels was developed using the results of the plastometric tests and application of the inverse analysis. Load–displacement curves were used to identify parameters of the rheological model, which was incorporated into the finite element code for rolling. First, the model was validated with experiments realized on the laboratory cold rolling mill. Calculated loads were compared with experimental data and good agreement was obtained. Beyond this, metallographic analysis was performed and deformation of the ferritic–pearlitic microstructure during rolling was investigated. Finally, the generated results were combined in the form of the multi-scale numerical model based on the digital material representation approach capable of investigating local microstructural inhomogeneities.

3

Comparison of different failure approaches in knotty wood

Guindos P.

Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty

|

2014

|

vol. 57, nr 193

51--68

EN

This article presents and assesses 64 different ways for predicting the failure onset in knotty wooden beams. The aim is to provide engineers and modellers a general view of how to evaluate the failure in wooden structural members with knots. The studied criteria included both the conventional point-based and average stress theories. Special attention was paid to the effect of the elements of the wood mesostructure, i.e. knots and fiber deviation, which can generate singular stress concentrations as notches or cracks would do in fracture mechanics. The case study consisted of predicting the failure onset of bending in structural wooden beams. A previously validated finite element model was used in order to compute the heterogeneous stresses. It was found that the knots caused considerable stress singularities so that the size of the average stress theory influenced the failure predictions by up to 23%. However, the variations generated by distinct phenomenological criteria were in general much smaller. The application of the average stress theory in large stress integration volumes is strongly recommended when predicting the failure in wood members.

4

Effect of roughness on Radiation Characteristic of Reflektor Antenna Based on Multi-scale Modelling

Li N., Duan B., Zheng F.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 1b

82--84

EN

Firstly, the wavelet analysis was used as the filter tool to separate the different scale roughness from the reflector surface testing data, and a mathematical model of the multi-scale roughness was presented to investigate its impact on the radiation characteristic of the reflector antenna. Based on the roughness model, a formulation of density of the far-field was deduced and the definable modeling flowchart was given. Finally, a 3.7m and a 3-m antenna were simulated to validate the model, formulation and the modeling method. The results showed that the roughness broadened the beam-width and raised the side lobe level of the antenna, while it had little impact on the antenna gain. The major roughness scale was found by the comparison of the different amplitude of the roughness, which will provide theoretical foundation for the control of the surface-working. Above all, the results of the proposed model were in good agreement with the test data and it could simulate the antenna more accurately and obtained better electrical properties with define machining cost than the existing modeling and analysis method.

PL

Z pomiarów badań testowych powierzchni reflektora, wstępnie odseparowano wyniki dla chropowatości różnych rozmiarów, wykorzystując, jako filtr, analizę falkową, Aby zbadać wpływ chropowatości na charakterystykę promieniowania anteny, wykorzystano wielowymiarowy, matematyczny model chropowatości. Na podstawie tego modelu utworzono wyrażenie na gęstość pola dalekiego zasięgu oraz skonstruowano blokowy schemat przepływu obliczeń. W końcu, udowodniono poprawność zastosowanych wzorów i metody modelowania przez symulację anten 3,7m i 3m. Wyniki modelowania pokazują, że chropowatości wywołują rozszerzenie listka głównego i wzrost poziomu listków bocznych charakterystyki promieniowania anteny, natomiast mają niewielki wpływ na wzmocnienie. Wyznaczono wpływ rozmiarów chropowatości na charakterystykę, co jest teoretyczną podstawą kontroli wykonania powierzchni reflektora. Ponadto, w stosunku do dotychczas stosowanych metod modelowania, przy pomocy zaproponowanego modelu można symulować antenę z większą dokładnością i otrzymać dobre własności elektryczne ze zdefiniowanymi kosztami obróbki.

5

Wieloskalowe modelowanie przepływu w rejonie ściany – wybrane zagadnienia

Krawczyk J., Janus J., Ostrogórski P., Pałka T.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2013

|

Vol. 15, no. 1-2

31--39

PL

Systemy wentylacyjne kopalń głębinowych są zbyt rozległe i złożone, by przy wydajności współczesnych komputerów prowadzić dla całych obiektów symulacje metodą objętości skończonej. Z tego powodu są modelowane wybrane fragmenty sieci. Dla procesów stacjonarnych pominięte obszary mogą być zastąpione przez warunki na brzegach. Podczas stanów przejściowych dynamiczne własności pominiętych obszarów sieci mogą mieć istotny wpływ na przebieg zjawiska. Skutecznym rozwiązaniem może być wyodrębnienie sieci wentylacyjnej podobszaru, gdzie dokładny opis jest szczególnie uzasadniony. Podobszar ten będzie modelowany metodą objętości skończonej z użyciem dwu lub trójwymiarowego opisu. Dla pozostałej części sieci stosowany jest prostszy, jednowymiarowy opis. W ten sposób może być reprezentowana całą sieć wentylacyjna, lub jej rozległy fragment. Opracowano metodę współbieżnej symulacji niestacjonarnych przepływów, w której w kolejnych krokach czasowych programy symulacyjne wymieniają ze sobą dane, aktualizując warunki brzegowe w strefach łączących podobszar wymagający dokładniejszego opisu z pozostałą częścią sieci. Metoda ta ma zastosowanie zarówno dla jednowymiarowego quasi statycznego opisu użytego w programie Ventgraph jaki dla pełniejszego jednowymiarowego opisu przepływu mieszaniny gazów doskonałych. Opracowano specjalną wersję programu Ventgraph, która współpracuje z oprogramowaniem do symulacji metodą objętości skończonej. Podano przykład zastosowania metody dla rejonu ściany wydobywczej. Metodę objętości skończonej zastosowano dla końcowego odcinka chodnika podścianowego, samej ściany oraz początkowego odcinka chodnika nadścianowego. Dla pozostałych wyrobisk rejonu ściany zastosowano opis jednowymiarowy.

EN

Ventilation networks in deep mines are too large and complex to enable the simulation of the entire object by the finite volume method, moreover present day computers are not powerful enough, so selected sections of the network have to be modelled instead. In the case of stationary processes, the omitted regions can be replaced by boundary conditions. During the transients, however, dynamic properties of the omitted portions of the network may strongly influence the flow processes. In a solution presented here certain sub-regions of the network are determined, which require the most accurate description. This sub-region can be modelled by the finite volume method, using a 2D or 3D model. The remaining part of the ventilation network is modelled by a simple, 1D model so the entire network can be represented or its selected fragment only. The method was developed that enables concurrent simulation of non-stationary flows, enabling the data exchange between the simulation programs in the subsequent time steps to update the boundary conditions in zones connecting the sub-region requiring the most accurate description and the remaining parts of the ventilation network. This method is well applicable both to 1D quasi-static description used in the Ventgraph software and to a fuller 1D flow model of a mixture of ideal gases. The new version of the Ventgraph program was developed, which interacts with the finite volume simulation software. The method is then applied to investigation of the ventilation conditions in a longwall region. The finite volume method is applied to handle the final section of the maingate, the lonwall and the inlet section of the tailgate. The remaining parts of the longwall region are described by a 1D model.

6

Mean field homogenization in multi-scale modelling of composite materials

Ogierman W., Kokot G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

343--348

EN

Purpose: The paper is focused on testing of the capabilities of the mean field homogenization scheme in numerical analysis of composite materials. Another goal of this research is an attempt of coupling of mean field homogenization procedure with finite element computations to carry out a multi-scale analysis Design/methodology/approach: This research is based on the application of the DIGIMAT software which is material modelling platform. The Mori-Tanaka homogenization scheme implemented in DIGIMAT code was applied to obtain the average composite’s mechanical properties. Additional aspect is coupling of DIGIMAT material modeller with finite element solver. Findings: Application of mean field homogenization allows to obtain the effective properties of heterogeneous material very efficiently. Process of assigning material parameters to each composite’s phase on the micro level is operative and fast. Coupling homogenization procedure with finite element solver leads to full multi-scale analysis where material nonlinearities can be taken into account Research limitations/implications: Mean field homogenization gives approximate results, therefore detailed stress and strain fields in microstructure can not be analysed. Practical implications: Methodology presented in present article shows efficient approach to finding effective composite properties and in addition allow to carry out nonlinear multi-scale analysis. Originality/value: The paper presents new methodology which is intensively developed in the field of numerical simulation of structures and materials. The material parameters are not treated as the constant input data, but are obtained as results of the material parameters modelling process on the micro-scale level.

7

Shape optimisation of a ventricular assist device using a VADFEM computer program

Kopernik M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2013

|

Vol. 15, no. 3

81--87

EN

The Polish ventricular assist device, POLVAD_EXT, is made of a polymer designed to be covered with a nanocoating of titanium nitride to improve haemocompatibility. A loss of cohesion can occur between the coating and the substrate. An analysis of stress and strain states in a multi-scale model of the blood chamber was performed in the finite element computer program, VADFEM. The multiscale model is composed of a macro model of the blood chamber and a micro model of the titanium nitride (TiN) deposited on the polymer. The finite element method and the goal function, based on the triaxiality factor, are used to solve the problems formulated. The theories of non-linear elasticity and elasto-plasticity are applied. The goal of the paper is to optimise the construction of the POLVAD_EXT with respect to shape parameters.

8

Wybrane aspekty metodyki tworzenia wieloskalowych modeli numerycznych rejonu ściany

Krawczyk J., Janus J., Ostrogórski P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2012

|

Vol. 14, no. 1-4

139--148

PL

Rozwijana w ramach numerycznej mechaniki płynów metoda objętości skończonej jest z coraz częściej stosowana do modelowania zagadnień przepływowych wentylacji kopalń. Jednak systemy wentylacyjne kopalń głębinowych są zbyt rozległe i złożone, by przy wydajności współczesnych komputerów prowadzić symulacje dla całych obiektów. Szczególnie dotyczy to procesów zmiennych w czasie. Ograniczenia te powodują, że są modelowane wybrane fragmenty sieci. Dla procesów stacjonarnych pominięte obszary mogą być zastąpione przez warunki na brzegach. Podczas stanów przejściowych dynamiczne własności pominiętych obszarów sieci mogą mieć istotny wpływ na przebieg zjawiska. Skutecznym rozwiązaniem może być uzupełnienie modelu o prostszy opis dynamiki pominiętego obszaru. W ten sposób mogą być tworzone wieloskalowe modele łączące na przykład jedno i trójwymiarowy opis. Prowadzi to do optymalnej reprezentacji obiektu – szczegółowej dla obszarów krytycznych dla badanych procesów i uproszczonej dla obszarów o mniejszym wpływie. Podobne ograniczenia dotyczą wielu analogicznych dziedzin takich jak wentylacja tuneli czy przepływy w instalacjach reaktorów atomowych, dla których już od kilku lat zaleca się i stosuje wieloskalowe modele. Przy łączeniu różnych jakościowo opisów należy sformułować metody wymiany danych oraz dokonać praktycznej ich implementacji w oprogramowaniu. Przedstawiono wynik studiów literaturowych i prac koncepcyjnych ukierunkowanych na wdrożenie i efektywne wykorzystanie metodyki łączenia modeli numerycznych.

EN

The finite volume method within the framework of the CFD is widely applied in modelling of flow phenomena in mine ventilation. However, ventilation networks in underground mines are typically expanded and complicated and the computation power of currently available computers proves insuffi cient to simulate the behaviour of entire objects, particularly when handling time-variant phenomena. Simulations, therefore, involve selected fragments of ventilation network only. In the case of stationary processes, the omitted areas can be replaced by the boundary conditions. For transients, however, dynamic properties of omitted areas may strongly impact on the involved processes. To overcome this difficulty, the model should incorporate a simpler description of dynamics of the omitted area and thus multi-scale models can be created to connect the 1D and 3D descriptions, yielding the optimal representation of the object to provide a detailed description of critical areas and simplified one for less significant regions. Similar restrictions apply to other analogous fields, such as tunnel ventilation or flows in installations of nuclear reactors, where multi-scale models have been recommended and effectively used for years. When combining qualitatively different descriptions, utmost care should be taken to formulate the methods of data exchange to enable their practical implementation in dedicated software. The work provides the survey of literature and of conceptual works targeted at implementation and effective utilisation of methodology of numerical model integration.