Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Importance of sign conventions on analytical solutions to the wave-induced cyclic response of a poro-elastic seabed

Magda Waldemar

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

421--442

EN

This paper discusses the influence of different sign conventions for strains and stresses, i.e. the solid mechanics sign convention and the soil mechanics sign convention, on the form of governing partial differential equations (the static equilibrium equations and the continuity equation) used to describe the wave-induced cyclic response of a poro-elastic seabed due to propagation of a sinusoidal surface water-wave. Some selected analytical solutions, obtained by different authors and published in specialist literature in the form of complex functions describing the wave-induced pore-fluid pressure, effective normal stress and shear stress oscillations in the seabed, have been analysed and compared with each other mainly with respect to different sign conventions for stains and stresses and also with regard to different orientations of the positive vertical axis of the two-dimensional coordinate system and different directions of surface water-wave propagation. The performed analyses of the analytical solutions has indicated many inaccuracies, or even evident errors and exemplary mistakes of wrong-signed values of basic wave-induced response parameters (the shear stress in particular), thereby disqualifying these solutions and their final equations from practical engineering applications. Most of the mistakes found in the literature must be linked to authors’ lack of understanding and consistency in an uniform application of a certain sign convention for strains and stresses in the soil matrix at both stages of mathematical formulation of the governing problem and correct interpretation of equations of the final analytical solution. The present paper, based mostly on a thorough literature review, ought to draw attention and arouse interest among coastal scientists and engineers in proper identification and use of the existing analytical solutions to the wave-induced cyclic seabed response – solutions which differ very often in the applied sign convention for stresses in the soil matrix.

PL

W artykule poddano dyskusji wpływ przyjętej konwencji znaków dla odkształceń i naprężeń, tj. klasycznej konwencji mechaniki ośrodka ciągłego oraz konwencji mechaniki gruntów (ośrodka porowatego), na postać równań równowagi oraz równania ciągłości stosowanych do opisu cyklicznej odpowiedzi porowatego i sprężystego dna morskiego na działanie powierzchniowej progresywnej sinusoidalnej fali wodnej. Istniejące rozwiązania analityczne rozważanego problemu, opublikowane w literaturze fachowej, a otrzymane w postaci funkcji zespolonych opisujących cykliczne oscylacje ciśnienia wody w porach gruntu, efektywnych naprężeń normalnych oraz naprężenia stycznego w szkielecie gruntowym, zostały przeanalizowane i porównane ze sobą głównie z punktu widzenia zastosowanych konwencji znaków dla odkształceń i naprężeń, a także biorąc pod uwagę przyjmowane różnie kierunki dodatniej pionowej osi płaskiego układu odniesienia oraz propagacji fali powierzchniowej. Analiza opublikowanych rozwiązań analitycznych wykazała szereg nieścisłości, a nawet ewidentnych błędów polegających na nieprawidłowym znakowaniu parametrów cyklicznej reakcji dna morskiego (w szczególności naprężenia stycznego), dyskwalifikujących te rozwiązania z ich dalszego stosowania w praktyce inżynierskiej. Większość zauważonych usterek należy powiązać z brakiem zrozumienia oraz konsekwencji autorów poszczególnych publikacji w jednolitym stosowaniu wybranej konwencji znaków dla odkształceń i naprężeń w elemencie gruntowym zarówno na etapie matematycznego formułowania zagadnienia, jak i na etapie właściwej interpretacji otrzymanych wzorów końcowych danego rozwiązania analitycznego. Zadaniem prezentowanego artykułu, opracowanego głównie na podstawie skrupulatnego przeglądu literatury, jest przyciągniecie uwagi i wzbudzenie zainteresowania wśród naukowców i inżynierów z szeroko pojętej inżynierii morskiej i brzegowej w celu poprawnego „odczytywania” i stosowania istniejących analitycznych rozwiązań dla cyklicznej odpowiedzi dna morskiego na falowanie, które to rozwiązania często różnią się m.in. przyjętą konwencją znaków dla naprężeń w szkielecie gruntowym.

2

Comments on existing analytical solutions to the wave-induced cyclic response of a porous seabed of infinite thickness

Magda Waldemar

Polish Maritime Research

|

2023

|

nr 2

197--206

EN

This paper deals with the wave-induced cyclic response of a porous seabed (by means of oscillating parameters: pore-fluid pressure, soil displacement components, effective normal stress and shear stress components) due to a surface sinusoidal water-wave propagating over a seabed of infinite thickness. The main existing analytical solutions to the governing problem are critically discussed, pointing out their meaningful errors and doubtful items. A phase-lag phenomena is particularly studied as an immanent part of any complex-valued analytical solutions having a cyclic nature.

3

Wysokość progresywnej fali regularnej ulegającej załamaniu przed morską budowlą hydrotechniczną

Magda Waldemar

Inżynieria Morska i Geotechnika

|

2019

|

nr 6

280--291

PL

Transformacja progresywnej fali regularnej w strefie brzegowej wraz z koncepcją równoważnej fali głębokowodnej. Warunki załamania fali progresywnej. Analiza nomogramów do odczytu: wskaźnika głębokości wody w miejscu załamania fali (poprawa błędnego wzoru) oraz wskaźnika wysokości fali załamującej się przed morską konstrukcją hydrotechniczną (rozbudowa algorytmu budowy nomogramu poprzez uwzględnienie warunku Miche’a stromości granicznej fali przy ograniczonej głębokości wody).

EN

Wave transformation in shallow water and the equivalent deep-water wave concept. Breaking of progressive waves with respect to limiting conditions represented by the breaker depth index (correction of the Weggel’s equation) and the breaker height index. Discussion of respective nomograms. Presentation in details of the computational algorithm for obtaining the nomogram for the breaker depth in front of a coastal structure, taking into account Weggel’s basic solution together with Miche’s equation for the limiting wave steepness in shallow water.

4

Przeliczanie jednostek miar – proste, a jednak kłopotliwe

Magda Waldemar

Inżynieria Morska i Geotechnika

|

2019

|

nr 5

257--267

PL

Poprawność pisowni separatora dziesiętnego, jednostek miary oraz wartości mianowanych w układzie metrycznym jednostek miar (SI). Dwa słynne przykłady katastrof spowodowanych błędami przeliczania wartości pomiędzy układami jednostek miar: anglosaskim i metrycznym (SI). Przyczyna błędnego wzoru Minikina znanego szeroko w inżynierii morskiej, portowej i brzegowej. Proste zadanie rachunkowe z tematu rurociągu podmorskiego, do samodzielnego wykonania przez Czytelnika, obrazujące stopień złożoności problemu transformacji wzoru pomiędzy dwoma różnymi układami jednostek miar.

EN

The correctness of spelling of a decimal separator, measurement units and numbers followed by units of measure with respect to the International System of Units (SI). Two famous cases of metric-to-imperial conversion miscalculations where small math errors in these unit systems caused massive ramifications. The source of the problem with Minikin’s wrong equation, widely known in maritime, port and coastal engineering. A calculation example, related to a submarine pipeline, proposed for the Reader’s individual practice, just to visualize the degree of complexity of equation transformation between two different systems of units.