Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Orthotropic model of rolling bearing in modeling lathe spindle dynamics

Tomaszewski Jan, Dunaj Paweł, Powałka Bartosz, Jasiewicz Marcin

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2022

|

Vol. 60 nr 1

17--31

EN

This paper presents a method for simplified modeling of bearing nodes of a lathe spindle using the finite element method. The proposed modeling methodology is based on the use of an orthotropic material model, which is used to reflect the stiffness properties of the bearing, both in the radial and axial directions. The modeling results have been experimentally verified. This resulted in full agreement of the mode shapes, an average relative error of the natural frequency values of 1.48% and high agreement of the receptance function.

2

Optimal design of Wire-and-Arc Additively Manufactured I-beams for prescribed deflection

Bruggi Matteo, Laghi Vittoria, Trombetti Tomaso

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2022

|

Vol. 29, no. 4

357--378

EN

Alloys fabricated by wire-and-arc additive manufacturing (WAAM) exhibit a peculiar anisotropy in their elastic response. As shown by recent numerical investigations concerning the optimal design of WAAM-produced structural components, the printing direction remarkably affects the stiffness of the optimal layouts, as well as their shape. So far, single-plate specimens have been investigated. In this contribution, the optimal design of WAAM-produced I-beams is addressed assuming that a web plate and two flat flanges are printed and subsequently welded to assemble the structural component. A formulation of displacement-constrained topology optimization is implemented to design minimum weight specimens resorting to a simplified two-dimensional model of the I-beam. Comparisons are provided addressing solutions achieved by performing topology optimization with (i) conventional isotropic stainless steel and with (ii) WAAM-produced orthotropic stainless steel at prescribed printing orientations. Lightweight solutions arise whose specific shape depends on the selected material and the adopted printing direction.

3

Thermal disturbances in twinned orthotropic thermoelastic material

Rani L., Singh V.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2018

|

Vol. 23, no. 4

897--910

EN

This paper deals with deformation in homogeneous, thermally conducting, single-crystal orthotropic twins, bounded symmetrically along a plane containing only one common crystallographic axis. The Fourier transforms technique is applied to basic equations to form a vector matrix differential equation, which is then solved by the eigen value approach. The solution obtained is applied to specific problems of an orthotropic twin crystal subjected to triangular loading. The components of displacement, stresses and temperature distribution so obtained in the physical domain are computed numerically. A numerical inversion technique has been used to obtain the components in the physical domain. Particular cases as quasi-static thermo-elastic and static thermoelastic as well as special cases are also discussed in the context of the problem.

4

Effective model for analysis of wood-framed timber structures

Malesza J.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 2

99--112

EN

This paper presents new procedure modeling based on finite element method analysis of wood-framed timber structures. The fasteners linking boards of sheathing with the timber frame both modeled applying shell finite element, with individual material parameters, remain the main objective of this manuscript. Material parameters are obtained from experimental tests and numerical identification. The main objective of the paper is the elaboration of the numerical model with high precision of mapping, and, at the same time, diminishing the number of the unknown simplifying the process of the modeling of timber structures. The new presented method leads to a simplification of analysis of multistory wood-framed multifamily building structures.

PL

W artykule przedstawiono nowy sposób modelowania szkieletowych konstrukcji drewnianych w oparciu o metodę elementów skończonych. Głównym zagadnieniem są łączniki szkieletu drewnianego z płytą poszycia, w opisie których przyjmuje się elementy powłokowe o szczególnych cechach materiałowych. Parametry materiałowe ustala się na podstawie prób materiałowych oraz identyfikacji numerycznej. Celem autora jest opracowanie modelu numerycznego o dużej dokładności odwzorowania przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby niewiadomych i uproszczeniu procesu modelowania konstrukcji. W konsekwencji nowa metoda może ułatwić analizy budynków wielorodzinnych.

5

Numerical results quality in dependence on Abaqus plane stress elements type in big displacements compression test

Kawecki B., Podgórski J.

Applied Computer Science

|

2017

|

Vol. 13, no 4

56--64

EN

The paper presents a brief description of the Abaqus Simulia plane stress quadrilateral elements (CPS4R, CPS4I, CPS4, CPS8R, CPS8). Comparison of the results quality obtained using each of them was done. There was considered two dimensional big displacements compression test for a highly orthotropic material. Simulations were performed for the compression in two perpendicular directions.

6

The influence of the core orthotropy on the wrinkling of sandwich panels

Pozorska J., Pozorski Z.

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2015

|

Vol. 14, nr 4

133--138

EN

The paper concerns the phenomenon of wrinkling of compressed facing of a sandwich panel. The parametric analysis of the numerical model of the sandwich panel with a soft core is presented. The core was assumed as an elastic orthotropic material. The results of numerical simulations show the sensitivity of a sandwich structure to the variations of the core parameters. The results are evaluated qualitatively and quantitatively.

7

Using symbolic computation in the characterization of frictional instabilities involving orthotropic materials

Agwa M. A., Pinto da Costa A.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2015

|

Vol. 25, no. 2

259--267

EN

The present work addresses the problem of determining under what conditions the impending slip state or the steady sliding of a linear elastic orthotropic layer or half space with respect to a rigid flat obstacle is dynamically unstable. In other words, we search the conditions for the occurrence of smooth exponentially growing dynamic solutions with perturbed initial conditions arbitrarily close to the steady sliding state, taking the system away from the equilibrium state or the steady sliding state. Previously authors have shown that a linear elastic isotropic half space compressed against and sliding with respect to a rigid flat surface may get unstable by flutter when the coefficient of friction μ and Poisson's ratio ν are sufficiently large. In the isotropic case they have been able to derive closed form analytic expressions for the exponentially growing unstable solutions as well as for the borders of the stability regions in the space of parameters, because in the isotropic case there are only two dimensionless parameters (μ and ν). Already for the simplest version of orthotropy (an orthotropic transversally isotropic material) there are seven governing parameters (μ, five independent material constants and the orientation of the principal directions of orthotropy) and the expressions become very lengthy and literally impossible to manipulate manually. The orthotropic case addressed here is impossible to solve with simple closed form expressions, and therefore the use of computer algebra software is required, the main commands being indicated in the text.

8

Influence of mixed boundary conditions and heterogeneity on the vibration behavior of orthotropic truncated conical shells

Sofiyev A. H., Huseynov S. E., Kuruoglu N.

Archives of Mechanics

|

2015

|

Vol. 67, nr 4

331--348

EN

This paper presents the vibration behavior analysis of heterogeneous orthotropic conical shells with mixed boundary conditions. Basic equations of heterogeneous orthotropic truncated conical shells are derived using Donnell–Mushtari shell theory. Employing the separation of variables and Galerkin’s method, the expressions for frequency of heterogeneous orthotropic conical shells with two mixed boundary conditions are obtained. The results are validated through numerical comparisons with available results in the literature. The influences of truncated shell characteristics, heterogeneity, material orthotropy and mixed boundary conditions on dimensionless frequency parameters are investigated.

9

Analiza numeryczna uderzenia odłamkiem w płytę warstwową

Niezgoda T., Kosiuczenko K., Barnat W., Panowicz R.

Mechanik

|

2011

|

R. 84, nr 1

63-63

PL

Przedstawiono wyniki symulacji numerycznej uderzenia pojedynczego odłamka, zaprojektowanego wg amerykańskiej normy obronnej, w dwuwarstwową prostokątną osłonę, którą wykonano z materiałów ortotropowego oraz izotropowego. Obserwowano zdolność ochronną, wyrażająca się zdolnością absorpcji energii kinetycznej, przebijalnością oraz odchyleniem toru ruchu odłamka. Wskazano na różnice w stosunku do przebijania zwykłym pociskiem.

EN

The paper presents results of numerical simulation of the impact of a single fragment, designed in accordance with U.S. defense standards, the piece of armor was a rectangular shape, 2-layer shield. The shield was made of a orthotropic and isotropic material. The protective ability expressed by the kinetic energy absorption capacity, and the deviation of penetration along the line of the trajectory of the fragment was observed. It showed the differences with a usual piercing projectile.

10

Orthotropic yield criteria in a material model for timber structures

Małyszko L.

Mechanics and Control

|

2011

|

Vol. 30, no. 4

221-228

EN

The continuum structural model for the failure analysis of timber structures in the plane stress state is discussed in the paper. Constitutive relations are established in the framework of the mathematical multisurface elastoplasticity theory with three orthotropic strength criteria that have been incorporated in the model as the plasticity conditions. The invariant form of the criteria is given based on the representation theory of scalar-valued functions of the orthotropic invariants. The model is implemented into a commercial finite element code by means of user-defined subroutines. Introductory implementation tests of the proposed numerical algorithm are presented in the paper.

PL

W pracy omawiane są podstawowe zależności konstytutywne materiałowego modelu do analizy zniszczenia w konstrukcjach drewnianych w płaskim stanie naprężenia. Zależności konstytutywne sformułowano w ramach matematycznej teorii sprężysto-plastyczności z trzema ortotropowymi kryteriami wytrzymałościowymi, które wprowadzono do modelu jako warunki plastyczności. Podano postać niezmienniczą kryteriów na podstawie teorii reprezentacji skalarnych funkcji ortotropowych argumentów tensorowych. Model zaimplementowano do komercyjnego pakietu MES jako tzw. program użytkownika. Zaprezentowano wstępne testy implementacji proponowanego algorytmu numerycznego.

11

Displacement potential approach to solution of stiffened orthotropic composite cantilever beams under combined loading

Deb Nath S. K.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2008

|

Vol. 13, no 1

21-41

EN

In this paper, a stiffened cantilever beam of orthotropic composite materials is considered in order to analyze the elastic field due to combined loading (i.e., parabolic shear and varying axial loading at the tip). The supporting edge of the beam is rigidly fixed. Fibers are directed along the length of the beam. Following a new approach of displacement potential, the mixed-boundary-value elastic problem is formulated in terms of a single potential function, ?. The solutions are obtained in the form of infinite series. Some numerical results of different stress and displacement components at different critical sections of the beam are presented in the form of graphs. The effects of the beam aspect ratio and material orthotropy on the stresses and displacements are investigated in details. The analytical results obtained by [...] formulation at a particular section of the beam are compared to those of FEM.

12

Nielokalne naprężeniowe kryterium pękania materiałów ortotropowych na przykładzie drewna

Romanowicz M., Seweryn A.

Modelowanie Inżynierskie

|

2007

|

T. 2, nr 33

139-144

PL

W pracy zaproponowano nowe podejście do prognozowania inicjacji i propagacji pęknięć w drewnie, oparte na koncepcji płaszczyzny krytycznej oraz na nielokalnym naprężeniowym kryterium pękania. Do zbudowania nielokalnego kryterium wykorzystano model ośrodka z mikropęknięciami o określonej orientacji. W celu oceny poprawności zaproponowanego kryterium pękania przedstawiono weryfikację doświadczalną pękania próbek wykonanych z drewna sosny z brzegową szczeliną. Badania prowadzono w złożonym stanie obciążenia dla różnych ilorazów współczynników intensywności naprężeń KI / KII.

EN

A new approach to solving fracture problems of wood was presented. The presented approach made use of concepts of a critical plane and a non-local stress fracture criterion, which were extended to study of fracture phenomenon of orthotropic materials, like wood. In the present paper, a local stress fracture function was formulated on the basis of the damage model of an elastic solid containing growing microcracks. In order to evaluate of the validity of the derived non-local fracture criterion of wood, a experimental investigation of the mixed mode fracture toughness of pine wood was made.

13

Identyfikacja zależnych od temperatury parametrów cieplnych ciał ortotropowych z wykorzystaniem rozwiązania zagadnienia odwrotnego przewodzenia ciepła

Kucypera S.

Modelowanie Inżynierskie

|

2007

|

T. 3, nr 34

79-84

PL

W zagadnieniach identyfikacji procesów termofizycznych istnieje często konieczność wyznaczenia charakterystyk temperaturowych dla współczynnika przewodzenia ciepła i ciepła właściwego materiałów ortotropowych. Dlatego celem niniejszej pracy jest identyfikacja charakterystyk temperaturowych parametrów termofizycznych materiałów ortotropowych za pomocą rozwiązania odwrotnego zagadnienia przewodzenia ciepła oraz danych pomiarowych. Do rozwiązania zagadnienia odwrotnego wykorzystano iteracyjną metodę dynamicznej estymacji sekwencyjnej. Przedstawiono przykładowe wyniki analizy.

EN

In the identification of the thermophysical processes often it is necessary to determine temperature characteristics for the thermal conductivity and specific heat of the ortotropic materials. Therefore the aim of this paper is identification temperature characteristics of the thermophysical parameters of the ortotropic materials by means of solving the inverse heat conduction problem and measurements data.. To solve the inverse problem the iterative sequential dynamic estimation method has been used. Selected results of the analysis have been presented.

14

Parametric analysis of the stability and load carrying capacity of prismatic segment shells subjected to compression.

Królak M., Kołakowski Z., Kubiak T.

Archive of Mechanical Engineering

|

2003

|

Vol. L, nr 2

125-146

EN

The study is devoted to a parametric analysis of the stability and load carrying capacity of prismatic segment shells built of rectangular section of cylindrical shells and subjected to compression. Segment shells (columns) with a constant cross-sectional area (weight) have been analysed and all the results obtained have been compared with the results obtained for the cylindrical shell with a radius R and a thickness tw. First, and influence of geometrical parameters of the cross-section of single layer isotropic shells has been analysed and such profiles have been sought for which the load carrying capacity is significantly higher than in the case of the cylindrical shell. Then, for a selected shape of the shell (apart from higher load carrying capacity, this choice could be influenced by other factors such as, e.g. easiness of manufacturing), an effect of the arrangement and thickness of orthotropic layers of the shell (laminate) on the stability and load carrying capacity has been investigated. The analysis has shown that one can design a segment shell made of the same orthotropic material and characterised by higher resistance to buckling and load carrying capacity than a single-layer cylindrical orthotropic shell. The results are depicted in the form of plots.

PL

Praca dotyczy analizy parametrycznej stateczności i nośności pryzmatycznych powłok segmentowych zbudowanych z prostokątnych wycinków powłok walcowych i poddanych ściskaniu. Analizowane są powłoki segmentowe (słupy) o stałej powierzchni przekroju poprzecznego (ciężarze) przy czym wszystkie uzyskane wyniki porównane są z wynikami uzyskanymi dla walcowej powłoki o promieniu R i grubości tw. Najpierw analizowano wpływ parametrów geometrycznych przekroju poprzecznego dla powłok jednowarstwowych izotropowych i poszukiwano takich kształtów przekroju przy których nośność była znacznie wyższa niż dla powłoki walcowej. W następnej kolejności, dla wybranego kształtu powłoki (na ten wybór oprócz większej nośności mogły mieć wpływ inne czynniki, np. łatwość wykonania) analizowano wpływ układu i grubości ortotropowych warstw powłoki (laminatu) również na stateczność i nośność. Analiza wykazała, że z tego samego materiału ortotropowego można zaprojektować powłokę segmentową warstwową o znacznie większej odporności na wyboczenie i o większej nośności w porównaniu z jednowarstwową powłoką walcową ortotropową. Wyniki analizy przedstawiono w postaci wykresów.

15

Możliwość przewidywania anizotropii wytrzymałości czasowej materiałów ortotropowych podczas rozciągania

Czech M., Romanowicz M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Mechanika

|

2000

|

Z. 22

19-26

PL

W pracy rozpatruje się opis anizotropii wytrzymałości doraźnej na rozciąganie sklejki przy przyjęciu drugiego członu wielomianu tensorowego kryterium A. K. Malmajstra, znanego w literaturze jako kryterium R. Misesa. Rozpatruje się możliwość przewidywania anizotropii wytrzymałości czasowej wykorzystując podobieństwo krzywych wytrzymałości długotrwałej i doraźnej przy różnych stanach naprężeń. Dla potwierdzenia poprawności tych rozważań przeprowadza się weryfikację statystyczną.

EN

Description of immediate strength anisotropy (dependence strength on the direction of applied load in relation to the main orthotropic axis) under tension, by using the second term of the Malmejstr's tensor polynomial criteria, which is known in bibliography as the Misess's criteria, was examined in this paper. Possibility of foresight of time-depending strength anisotropy, by using the similarity time-depending and immediate strength curves in case of tension, was presented. The correctness of assumption was proved in result of statistical verification.

16

Two collinear griffith cracks in an orthotropic strip with punches

Singh P. C., Patra B., Maulik T. N.

Applied Mechanics and Engineering

|

1998

|

Vol. 3, no 4

621-653

EN

Integral transform technique is employed to solve the elastodynamic problem of steady-state propagation of two symmetrically situated identical collinear Griffith cracks along the mid plane of orthotropic strip of finite thickness 2h with centrally situated moving punches along the boundaries of the layer. The problem is reduced to the solution to a pair of simultaneous singular integral equations with Cauchy type singularities which have finally been solved through finite Hilbert transform technique. For large h, analytical expressions for the local stress field near the crack tip and the stress intensity factors are obtained. Graphical plots of the numerical results are also presented.