Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Multiscale assessment of additively manufactured free-form surfaces

Gogolewski Damian

Metrology and Measurement Systems

|

2023

|

Vol. 30, nr 1

157--168

EN

The article reviews the results of experimental tests assessing the impact of process parameters of additive manufacturing technologies on the geometric structure of free-form surfaces. The tests covered surfaces manufactured with the Selective Laser Melting additive technology, using titanium-powder-based material (Ti6Al4V) and Selective Laser Sintering from polyamide PA2200. The evaluation of the resulting surfaces was conducted employing modern multiscale analysis, i.e., wavelet transformation. Comparative studies using selected forms of the mother wavelet enabled determining the character of irregularities, size of morphological features and the indications of manufacturing process errors. The tests provide guidelines and allow to better understand the potential in manufacturing elements with complex, irregular shapes.

2

A multiscale experimental analysis of mechanical properties and deformation behavior of sintered copper-silicon carbide composites enhanced by high-pressure torsion

Nosewicz Szymon, Bazarnik Piotr, Clozel Melanie, Kurpaska Łukasz, Jenczyk Piotr, Jarząbek Dariusz, Chmielewski Marcin, Romelczyk-Baishya Barbara, Lewandowska Malgorzata, Pakieła Zbigniew, Huang Yi, Langdon Terence G.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

776--794

EN

Experiments were conducted to investigate, within the framework of a multiscale approach, the mechanical enhancement, deformation and damage behavior of copper–silicon carbide composites (Cu–SiC) fabricated by spark plasma sintering (SPS) and the combination of SPS with high-pressure torsion (HPT). The mechanical properties of the metal–matrix composites were determined at three different length scales corresponding to the macroscopic, micro- and nanoscale. Small punch testing was employed to evaluate the strength of composites at the macroscopic scale. Detailed analysis of microstructure evolution related to SPS and HPT, sample deformation and failure of fractured specimens was conducted using scanning and transmission electron microscopy. A microstructural study revealed changes in the damage behavior for samples processed by HPT and an explanation for this behavior was provided by mechanical testing performed at the micro- and nanoscale. The strength of copper samples and the metal–ceramic interface was determined by microtensile testing and the hardness of each composite component, corresponding to the metal matrix, metal–ceramic interface, and ceramic reinforcement, was measured using nano-indentation. The results confirm the advantageous effect of large plastic deformation on the mechanical properties of Cu–SiC composites and demonstrate the impact on these separate components on the deformation and damage type.

3

Characterization of piezoelectric bimorph actuator 3d-deformations caused by electric change by means of multiscale curvature analysis

Bartkowiak Tomasz, Pelic Marcin

Vibrations in Physical Systems

|

2020

|

Vol. 31, nr 2

art. no. 2020203

EN

The objective of this work is to demonstrate the use of multiscale curvature tensor analysis to characterize deformations of piezoelectric bimorph actuator and to study the relation between loaded electric charge and the resulting deformed surface curvature. In particular, the strength of the correlations between surface shape characterized by curvature parameters (i.e., principal, Gaussian or mean curvature) and charge density is sought. The impact that the scale of the analysis of the curvature can have on the values of the curvature parameters for the deformed surfaces and the correlation with discharge energy is also studied. In this study the deformations of piezoelectric bimorph actuators are studied. In order to achieve quasi-static measurements, a dedicated charge amplifier was built to supply charge to the actuator. The deformations were then measured by Polytec® 3D laser scanning vibrometer PSV-400 by integration of captured motion. The obtained data was used to calculate curvature tensor field at multiple scales by applying the normal-based method. Principal, mean and Gaussian curvature was calculated at multiple scales and were correlated with applied charge. The obtained results contribute to better understanding of piezoelectric behavior under electric field.

4

Zaawansowana analiza wytrzymałościowa wypraski z kompozytu WPC z uwzględnieniem powtryskowej orientacji włókien w osnowie polimerowej

Frącz W., Janowski G.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 7

628--630

PL

Przeprowadzono analizę numeryczną testu rozciągania próbki z kompozytu drewno-polimer (WPC) z uwzględnieniem jego heterogenicznych właściwości. Dane dotyczące orientacji włókien uzyskano z użyciem oprogramowania Autodesk Moldflow Insight 2013. Właściwości kompozytu zdefiniowano za pomocą oprogramowania Digimat 6.0.1, a obliczenia wytrzymałościowe wykonano w programie Ansys 15. Wyniki symulacji numerycznych porównano z eksperymentem.

EN

The paper presents numerical simulation of the tensile test to a wood-polymer composite (WPC) specimen with its heterogeneous properties considered. The data on fibers orientation were obtained by means of the Autodesk Moldflow Insight 2013 software to commercial code. Composite properties of the specimen were defined by means Digimat 6.0.1 software. Strength calculations were performed using the ANSYS 15 software. Results of numerical simulations and of the experiment were compared with each other.

5

Modelowanie numeryczne procesów przeróbki plastycznej

Madej Ł.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 3-4

82--85

PL

W artykule przedstawiono możliwości modelowania numerycznego na przykładzie wybranych symulacji procesów przeróbki plastycznej, przeprowadzonych z wykorzystaniem programów opartych na MES. Zaprezentowano również możliwości wspomagania symulacji numerycznych, praktyczne problemy inżynierskie, analizę o charakterze wieloskalowym. Podejście takie umożliwia uzyskiwanie informacji o zjawiskach zachodzących na różnych skalach wymiarowych w rozpatrywanym materiale, w konsekwencji zapewniając szczegółową interpretację wyników zachowania się materiału w warunkach odkształcenia plastycznego.

EN

The capabilities of numerical modelling of metal forming processes on the basis of the finite element approach are presented in the first part of the paper. The second part is devoted to multi-scale modelling techniques that can support the development of modern manufacturing operations. The approach gives the possibilities to capture phenomena occurring at various length scales in the investigated steels. As a result, detailed investigation on both local and global material behavior during metal forming processes is possible.

6

Wavelet-based forecasting of ARIMA time series - an empirical comparison of different methods

Schluter S., Deuschle C.

Managerial Economics

|

2014

|

Vol. 15, no. 1

107--131

EN

By means of wavelet transform, an ARIMA time series can be split into different frequency components. In doing so, one is able to identify relevant patters within this time series, and there are different ways to utilize this feature to improve existing time series forecasting methods. However, despite a considerable amount of literature on the topic, there is hardly any work that compares the different wavelet-based methods with each other. In this paper, we try to close this gap. We test various wavelet-based methods on four data sets, each with its own characteristies. Eventually we come to the conclusion that using wavelets does improve forecasting quality especially for time horizons longer than one-day-ahead. However, there is no single superior method: either wavelet-based denoising or wavelet-based time series decomposition is best. Performance depends on the data set as well as the forecasting time horizon.

7

Rozwój wieloskalowych metod obliczeniowych w zastosowaniu do modelowania procesów odkształcenia plastycznego

Madej Ł., Perzyński K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 4

242--247

PL

W pracy zaprezentowano rozwój metod obliczeniowych wykorzystywanych do wspomagania projektowania procesów przeróbki plastycznej, ze szczególnym uwzględnieniem nowoczesnych metod analizy wieloskalowej. Metody wieloskalowe umożliwiają opis zjawisk zachodzących w materiale, niemożliwych do przewidywania tradycyjnymi metodami modelowania. W pracy dokonano klasyfikacji metod na dwie grupy różniące się założeniami do modelowania w różnych skalach oraz do interakcji między nimi. Pierwsza z nich, to grupa metod hierarchicznych, która bazuje na reprezentatywnym elemencie objętości. Druga grupa, to metody modelujące dane zjawisko w całej lub w części objętości badanego materiału równocześnie w kilku skalach wymiarowych. Przyjęto nazywać je podejściami hybrydowymi. Przykłady tworzenia i wykorzystania modeli hierarchicznych i hybrydowych w zastosowaniu do symulacji zjawisk zachodzących w materiale podczas odkształcania przedstawiono bazując na połączeniu metod automatów komórkowych i elementów skończonych oraz elementów skończonych z elementami skończonymi.

EN

Progress in numerical techniques commonly used for development of new metalforming operations is presented within the paper. Particular attention is put on applications of multiscale modeling techniques and on classification of these multiscale methods into two groups is provided. The first is the upscaling group based on representative volume elemenvol. The second is concurrent computing group, where the method used to describe the fine scale is usually applied to a part of the whole domain of the solution. These two groups are presented on the basis of the multi scale models developed by the Authors. The upscaling solution is based on the combination of the cellular automata and finite element method while the concurrent solution is a combination of two finite element models.

8

Probabilistic multiscale analysis of inelastic localized failure in solid mechanics

Ibrahimbegovic A., Matthies H. G.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2012

|

Vol. 19, no. 3

277-304

EN

In this work, we discuss the role of probability in providing the most appropriate multiscale based uncertainty quantification for the inelastic nonlinear response of heterogeneous materials undergoing localized failure. Two alternative approaches are discussed: i) the uncertainty quantification in terms of constructing the localized failure models with random field as parameters of failure criterion, ii) the uncertainty quantification in terms of the corresponding Bayesian updates of the corresponding evolution equation. The detailed developments are presented for the model problem of cement-based composites, with a two-phase meso-scale representation of material microstructure, where the uncertainty stems from the random geometric arrangement of each phase. Several main ingredients of the proposed approaches are discussed in detail, including microstructure approximation with a structured mesh, random field KLE representation, and Bayesian update construction. We show that the first approach is more suitable for the general case where the loading program is not known and the best one could do is to quantify the randomness of the general failure criteria, whereas the second approach is more suitable for the case where the loading program is prescribed and one can quantify the corresponding deviations. More importantly, we also show that models of this kind can provide a more realistic prediction of localized failure phenomena including the probability based interpretation of the size effect, with failure states placed anywhere in-between the two classical bounds defined by continuum damage mechanics and linear fracture mechanics.

9

Comparison of wavelet, Gabor and curvelet transform for face recognition

Zhang J., Wang Y., Zhang Z., Xia C.

Optica Applicata

|

2011

|

Vol. 41, nr 1

183--193

EN

There has been much research about using Gabor wavelet for face recognition. Other multiscale geometrical tools, such as curvelet and contourlet, have also been used for face recognition, thus it is interesting to know which method performs best, especially under illumination and expression changes. In this paper, we make a systematic comparison of wavelet, Gabor and curvelet for recognition, and find the best subband irrelevant to expression and illumination changes. We combine the multiscale analysis with subspace decomposition as our algorithm. Experiments show that for expression changes, the properties of the coarse layer of curvelet and wavelet are very good. Whilst for illumination changes, the low frequency parts of the two methods are similarly influenced, but the detail coefficients of curvelet and the high frequency of wavelet work fine with PCA, with the former outperforming the latter. When these two factors change simultaneously, the detail layer of curvelet is better relative to the others.

10

Parallel evolutionary optimization in multiscale problems

Kuś W., Burczyński T.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 2

347-351

EN

The paper is devoted to optimization in multiscale problems. The composite modelled as a macrostructure with local periodic microstructure is considered. The multiscale analysis is performed with use of homogenization method. The parallel evolutionary algorithm used in computations allows to shorten wall time of optimization. The full paper contains description of parallel evolutionary algorithm, homogenization method, optimization formulation and numerical exmaples.

PL

Artykuł poświęcony jest optymalizacji w problemach wieloskalowych. Rozważany jest kompozyt modelowany jako ciało makroskopowe z mikroskopową strukturą lokalnie periodyczną Analiza wielkoskalowa przeprowadzona jest z użyciem metody homogenizacji komputerowej. Zastosowanie w obliczeniach równoległego algorytmu, ewolucyjnego pozwoliło na skrócenie czasu obliczeń. Wyznaczanie wartości funkcji przystosowania również przeprowadzono stosując obliczenia równoległe. Artykuł zawiera opis równoległego algorytmu ewolucyjnego, metody homogenizacji, sformułowanie problemu optymalizacji oraz przykład numeryczny.

11

Application of the microstructure developement model to the multiscale FEM simulation of metal forming processes

Żmudzki A., Nowak J.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 1

83-87

EN

Models of recrystallization and grain growth mechanisms in hot forming processes are rarely implemented in commercial finite elements codes. However, most of the software used for metal forming processes simulations gives ability to implement additional modules for specific phenomena calculation. In this paper, an algorithm for recrystallization in hot forming processes and its application in commercial finite element code FORGE2 are presented. Most of commonly used models calculate the microstructure evolution after the deformation. During deformation only the reduction of flow stress described by analytical equaitions is included. In this study the model describing phenomena of dynamic recrystallization during metal forming processes and its direct influence on the flow stress, and grain growth evolution after the static recrystallization, are taken into consideration. The analysis is based on computation of recrystallized fraction and the kinetics of austenite grain growth in micro scale (locally in each integration point of finite elements for specific temperature, strain and strain rate values), and the relation to flow of the material in the macro scale. The influence of holding time on grain size distributions at the end of the process is also shown. Results of FEM calculations combined with microstructural model of hot compression and rolling process has been presented and compared with numerical and experimental results for C-Mn steels, showing good agreement between experiment and numerical prediction.

PL

Modele mechanizmów rekrystalizacji i rozrostu ziarna podczas odkształcenia metali na gorąco są dość rzadko implementowane w oprogramowaniu opartym o Metodę Elementów Skończonych (MES). Jednakże większość z komercyjnego oprogramowania oferuje możliwość dołączania dodatkowych modułów obliczeniowych do modelowania specyficznych zjawisk zachodzących w odkształcanym materiale. W artykule przedstawiono algorytm modelowania zjawiska rekrystalizacji w materiale odkształcanym na gorąco, oraz jego implementację w komercyjnym programie FORGE2 opartym o MES. W większości z powszechnie używanych modeli ewolucja mikrostruktury obliczana jest na podstawie końcowego stanu materiału, po odkształceniu. Natomiast wpływ odbudowy mikrostruktury podczas odkształcenia reprezentowany jest poprzez równania naprężenia uplastyczniającego zawierające człon opisujący mięknięcie materiału. W niniejszym opracowaniu pod uwagę wzięto model opisujący zjawisko rekrystalizacji dynamicznej podczas odkształcenia metalu i jego bezpośredni wpływ na wartość naprężenia uplastyczniającego. Analiza zjawiska oparta jest o obliczenia w skali mikro ułamka objętości zrekrystalizowanej oraz kinetyki zmian wielkości ziarna austenitu, oraz wpływ tych zjawisk na płynięcie metalu w skali makro. Przedstawione zostały wyniki obliczeń MES połączonych z modelem mikrostrukturalnym, procesu spęczania oraz walcowania na gorąco stali węglowomanganowych, oraz porównanie modelu z danymi eksperymentalnymi.

12

Modelowanie wieloskalowe w zastosowaniach do nanotechnologii

Paszyński M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2006

|

Vol. 73, nr 4

188-194

PL

W artykule przedstawiono ideę modelowania wieloskalowego, w którym problemy makro- i mezoskalowyrozwiązywane są w tym samym czasie. Jest to możliwe poprzez równoczesne rozwiązanie równań statyki cząsteczkowej dla problemu mezoskalowego oraz sformułowania wariacyjnego Metodą Elementów Skończonych (MES) dla problemu makroskalowego. Model mezoskalowy zastosowano w tych obszarach, w których konieczna jest duża dokładność rozwiązania, podczas gdy w pozostałych obszarach zastosowano model makroskalowy. Na łączu pomiędzy modelami cząstki modelu mezoskalowego utożsamiane są z węzłami siatki MES. Przedstawiono przykładowe symulacje wieloskalowe procesu nanolitografii (Step-and-Flash Lithography SFIL).

EN

The paper presents an idea of multiscale modelling, where macro- and mezo-scale problems are solved at the same time. It is done by simultaneous solving equations of molecular statics for mezoscale problem and variational formulation by Finite Element Method (FEM) for macroscale problem. On the interface between macroscale and mezoscale models, mezoscale particles are identified with nodes of FE mesh. The presented example involves simulations of the nanolithography process (Step-and-Flash Imprint Lithography SFIL).

13

Komputerowe modelowanie procesów przetwórstwa metali - analiza wieloskalowa

Pietrzyk M., Madej Ł., Żmudzki A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2005

|

Vol. 72, nr 4

238-246

PL

W pierwszej części artykułu przedstawiono wybrane przykłady symulacji przeprowadzonych z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Przykłady dotyczą przewidywania rozwoju mikrostruktury podczas procesów plastycznej przeróbki z uwzględnieniem rzeczywistego stanu termomechanicznego. W drugiej części pracy zaprezentowano opracowywane nowe podejście, oparte na analizie wieloskalowej, umożliwiające skuteczną symulację odkształcenia z uwzględnieniem zjawisk zachodzących w skali mikro. Analiza taka umożliwia uzyskiwanie informacji o szeregu zjawisk zachodzących na różnym poziomie w rozpatrywanym materiale i w konsekwencji umożliwia szczegółową interpretację wyników.

EN

Several examples of computer simulations based on the finite element method are shown in the first part of the paper. The work is focused on the microstructure development during plastic deformation accounting for the thermo-mechanical phenomena. An alternative approach, the multiscale modelling of localization phenomena, is presented in the second part. This analysis is crucial for simulation of the processes, which take place in different scales in the material. As a consequence a detail interpretation of these phenomena is achieved.