Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact of numerical modelling of kinematic and static boundary conditions on stability of cold-formed sigma beam

Rzeszut Katarzyna, Szewczak Ilona, Różyło Patryk, Guminiak Michał

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

311--323

EN

The main aim of the study is an assessment of models suitability for steel beams made of thin-walled cold-formed sigma profiles with respect to different numerical descriptions used in buckling analysis. The analyses are carried out for the sigma profile beam with the height of 140 mm and the span of 2.20 m. The Finite Element (FE) numerical models are developed in the Abaqus program. The boundary conditions are introduced in the form of the so-called fork support with the use of displacement limitations. The beams are discretized using S4R shell finite elements with S4R linear and S8R quadratic shape functions. Local and global instability behaviour is investigated using linear buckling analysis and the models are verified by the comparison with theoretical critical bending moment obtained from the analytical formulae based on the Vlasow beam theory of the thin-walled elements. In addition, the engineering analysis of buckling is carried out for a simple shell (plate) model of the separated cross-section flange wall using the Boundary Element Method (BEM). Special attention was paid to critical bending moment calculated on the basis of the Vlasov beam theory, which does not take into account the loss of local stability or contour deformation. Numerical shell FE models are investigated, which enable a multimodal buckling analysis taking into account interactive buckling. The eigenvalues and shape of first three buckling modes for selected numerical models are calculated but the values of critical bending moments are identified basing on the eigenvalue obtained for the first buckling mode.

PL

Głównym celem pracy jest ocena przydatności modeli numerycznych belek stalowych wykonanych z cienkościennego profilu sigma formowanego na zimno z uwzględnieniem różnych opisów numerycznych pod kątem analizy wyboczenia. Analizy prowadzone są dla belki o profilu sigma o wysokości 140 mm i rozpiętości 2,20 m. Modele numeryczne Metody Elementów Skończonych (MES) są opracowywane w programie Abaqus. Warunki brzegowe modelowane są w postaci tzw. podpory widełkowej z wykorzystaniem ograniczeń przemieszczeń. Belki modelowane są przy użyciu powłokowego elementu skończonego S4R z liniową lub kwadratową funkcją kształtu. Utrata stateczności lokalnej i globalnej jest badana za pomocą liniowej analizy wyboczeniowej i jest weryfikowana przez porównanie z teoretycznym krytycznym momentem zginającym uzyskanym z analitycznych wzorów opartych na tzw. teorii belek Własowa, dedykowanej dla elementów cienkościennych. Dodatkowo dla prostego modelu powłokowego (płytowego), dla wydzielonej części przekroju w postaci ścianki (pas lub środnik) przeprowadzana jest analiza wyboczeniowa z wykorzystaniem Metody Elementów Brzegowych (MEB). Prowadzona jest również dyskusja dotycząca uproszczeń geometrycznych w przekroju sigma zgodnie z założeniami teoretycznymi. Szczególną uwagę zwrócono na krytyczny moment zginający obliczony na podstawie belkowej teorii Własowa, która nie uwzględnia utraty stateczności lokalnej ani deformacji konturu. Z drugiej strony badane są numeryczne modele powłokowe MES i MEB, które umożliwiają multimodalną analizę wyboczeniową z uwzględnieniem wyboczenia interaktywnego. W artykule wartość własna i kształt postaci wyboczeniowych dla wybranych modeli numerycznych są obliczane dla trzech pierwszych postaci wyboczeniowych, natomiast wartości krytyczne momentów zginających są identyfikowane na podstawie wartości własnej otrzymanej dla pierwszej postaci wyboczeniowej.

2

Free vibrations of Kirchhoff plates considering plate variable thickness and interaction with water including water boundaries

Lenartowicz Agnieszka, Guminiak Michał, Przychodzki Maciej

Vibrations in Physical Systems

|

2021

|

Vol. 32, nr 2

art. no. 2021208

EN

The natural vibrations of thin (Kirchhoff-Love) plates with constant and variable thickness and interaction with water are considered in the paper. The influence of the water free surface on natural frequencies of the coupled water-plate system is analysed too. The Finite Element Method (FEM) and the Finite Difference Method (FDM) are used to describe structural deformation and the Boundary Element Method (BEM) is applied to describe the dynamic interaction of water on a plate surface. The plate inertia forces are expressed by diagonal or consistent mass matrix. The water inertia forces are described by fully-populated mass matrix which is obtained directly from the theory of double layer potential.

3

Free vibrations of iso- and orthotropic plates considering plate variable thickness and interaction with water

Lenartowicz Agnieszka, Guminiak Michał

Vibrations in Physical Systems

|

2020

|

Vol. 31, nr 2

art. no. 2020216

EN

The natural vibrations of thin (Kirchhoff-Love) plates with constant and variable thickness are considered in the paper. Isotropic and orthotropic rectangular plates with different boundary conditions are analysed. The Finite Element Method and the Finite Difference Method are used to describe structural deformation. The elements of stiffness matrix are derived numerically using author’s approaches of localization of integration points. The plate inertia forces are expressed by diagonal, lumped mass matrix or consistent mass matrix. The presence of the external medium, which can be a fluid, is described by the fluid velocity potential of double layer and the fundamental solution of Laplace equation which leads to the fully-populated mass matrix. The influence of external additional liquid mass on natural frequencies of plate is analysed, too.

4

Wykrywanie uszkodzeń w konstrukcjach inżynierskich przy zastosowaniu metody dyskretnej transformacji falkowej

Knitter-Piątkowska Anna, Guminiak Michał

Przegląd Budowlany

|

2020

|

R. 91, nr 11

61--64

PL

Badania związane z wykrywaniem uszkodzeń i osłabień elementów konstrukcyjnych stanową bardzo ważny element kompleksowej analizy budowli inżynierskich. W analizie identyfikacji uszkodzeń wiodącą rolę odgrywają tzw. metody nieniszczące, które pozwalają dostatecznie precyzyjnie zlokalizować powstałe uszkodzenia. Prezentowana praca poświęcona jest zastosowaniu dyskretnej transformacji falkowej w procesie lokalizacji uszkodzeń konstrukcji. Dowolne uszkodzenie, np. w postaci lokalnego osłabienia sztywności konstrukcji (pęknięcia), jest przyczyną zaburzenia w rejestrowanym sygnale odpowiedzi - ugięciu, deformacji przekroju lub np. przyspieszeniu wybranego punktu konstrukcji. Zaburzenie sygnału jest na tyle małe, że dopiero jego przetworzenie za pomocą analizy falkowej pozwala zlokalizować miejsce uszkodzenia. Zaletą przedstawionej procedury jest wykorzystanie wyłącznie sygnału odpowiedzi rzeczywistej konstrukcji uszkodzonej. Przedstawiono krótki przegląd dotychczasowych analiz konstrukcji płytowych (płyt cienkich).

EN

Research related to the detection of damage and weakening of structural elements is a very important element of a comprehensive analysis of engineering structures. In the analysis of damage identification, the leading role is played by the so-called non-destructive methods that allow for sufficiently precise localization of the damage. The presented work is devoted to the application of the discrete wavelet transformation (DWT) to the process of identification and localization damages in structures. Any damage, e.g. in the form of a local weakening of the structure stiffness (cracks), causes disturbances in the recorded response signal - deflection, deformation of the cross-section or e.g. acceleration of a selected point of the structure. However, the signal disturbance is so small that only its processing by means of wavelet analysis allows to locate the damage site. The advantage of the presented procedure is the use of the response signal only of the real - damaged structure. The presented work is an overview of the results obtained so far. The slabs were analyzed as the basic surface structural systems that form the building structure.

5

Application of 1-D and 2-D discrete wavelet transform to crack identification in statically and dynamically loaded plates

Knitter-Piatkowska Anna, Guminiak Michał

Engineering Transactions

|

2020

|

Vol. 68, iss. 2

137--157

EN

The paper presents the problem of damage detection in thin plates while considering the influence of static and dynamic characteristics, especially with regard to the modes of vibration as well as the excitation by static loads. The problem of Kirchhoff plate bending is described and solved by the Boundary Element Method (BEM). Rectangular plates supported on boundary or plates supported on boundary and resting on the internal columns are examined. A defect is introduced by the additional edges forming a crack in the plate domain. The analyses of static and dynamic structural responses are carried out with the use of Discrete Wavelet Transform (DWT). Signal decomposition according to the Mallat pyramid algorithm is applied. To obtain a more adequate input function subjected to DWT the white noise disturbing the signal is considered together with the structural response. In the dynamic experiments the plate undergoes vibrations similar to natural modes. The measured variables are static deflections and vertical displacement amplitudes. All of them are established at internal collocation points distributed alongside the line parallel to selected plate edge.