PL
 |
EN
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 18

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  numerical homogenization
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available Evolutionary identification of microstructure parameters in the thermoelastic porous material
Długosz Adam, Schlieter Tomasz
Journal of Theoretical and Applied Mechanics
|
2020
|
Vol. 58 nr 2
373--384
EN
The work is devoted to the identification of microstructure parameters of a porous body under thermal and mechanical loads. The goal of the identification is to determine the parameters of the microstructure on the basis of measurements of displacements and temperatures at the macro level. A two-scale 3D coupled thermomechanical model of porous aluminum is considered. The representative volume element (RVE) concept modeled with periodical boundary conditions is assumed. Boundary-value problems for RVEs (micro-scale) are solved by means of the finite element method (FEM). An evolutionary algorithm (EA) is used for the identification as the optimization technique.
2
Content available remote Response surfaces in the numerical homogenization of non-linear porous materials
Beluch Witold, Hatłas Marcin
Engineering Transactions
|
2019
|
Vol. 67, iss. 2
213--226
EN
The paper deals with the numerical homogenization of structures made of non-linear porous material. Material non-linearity causes a significant increase in computational costs for numerical homogenization procedure. An application of the response surface methodology allows a significant reduction of the computational effort providing good approximation precision. Finite element method commercial software is employed to solve the boundary-value problem in both scales. Due to the significant reduction in computing time, the proposed attitude may be applied for different optimization and identification tasks for inhomogeneous, non-linear media, especially with the use of global optimization methods.
3
Content available remote Predicting effect of fiber orientation on chosen strength properties of wood-polymer composites
Frącz Wiesław, Janowski Grzegorz
Composites Theory and Practice
|
2019
|
R. 19, nr 2
56--63
EN
The paper presents an assessment of the effect of fiber orientation on the strength properties of products made from wood-polymer composites by the injection molding process based on micromechanical analysis. For this purpose numerical analysis was carried out for the product model with geometry of the sample intended for the uniaxial tensile test. To determine the actual fiber orientation after the manufacturing process, the orientation tensor values were calculated using Autodesk Moldflow Insight 2016 software. The micromechanical calculations were performed using Digimat FE commercial code. The results (stress-strain characteristics) of the numerical simulations taking into account the calculated fiber orientation tensor were compared to the experiment. To produce the wood-polymer composite, the polypropylene polymer matrix was Moplen HP 648T. As the filler Lignocel C120 wood fibers made by Rettenmeier & Sohns company were applied. A composite with a 10 vol.% content of wood fibers in the polymer was manufactured in the extrusion process by means of a Zamak EHP 25 extruder. For specimen manufacturing a Dr. Boy 55E injection molding machine equipped with a two cavity injection mold was used. Before the numerical simulations the uniaxial tensile test was performed using a Zwick Roell Z030 testing machine. The specimens were tested at the speed of 50 mm/min according to the PN-EN ISO 527 standard. The obtained stress-strain characteristics were used as a verification criterion for further numerical analysis. Moreover, the mechanical properties of the same composite products were predicted for hypothetical fiber orientation types. It was noted that the selection of fiber orientation has a significant impact on the quality of the obtained results compared to the experiment.
PL
Przedstawiono ocenę wpływu orientacji włókien na właściwości wytrzymałościowe wyrobów kompozytowych na przykładzie wyrobów z kompozytu typu drewno-polimer formowanych w technologii wtryskiwania. Przeprowadzono analizę numeryczną dla modelu wyrobu o geometrii próbki przeznaczonej do próby jednoosiowego rozciągania. W celu uzyskania danych o powtryskowej orientacji włókien w matrycy polimerowej przeprowadzono analizę numeryczną procesu wtryskiwania za pomocą oprogramowania Autodesk Moldflow Insigth 2016. Uzyskano w ten sposób wartości tensora orientacji włókien dla zadanych parametrów technologicznych procesu wytwarzania wyrobu. Obliczenia mikromechaniczne (analizy właściwości struktury kompozytu) przeprowadzono z wykorzystaniem oprogramowania Digimat FE. Wyniki analizy numerycznej dla obliczonej wartości tensora orientacji włókien porównano z eksperymentem. Ponadto, w celu ułatwienia definiowania w systemach CAE właściwości kompozytu wykonano prognozowanie jego właściwości mechanicznych dla hipotetycznych, uproszczonych przypadków orientacji włókien. Potwierdzono, iż dobór orientacji napełniacza (włókien) ma znaczący wpływ na zgodność prognozowanych właściwości kompozytu z wynikami badań eksperymentalnych.
4
Analysis of the embedded cell method in 1D for the numerical homogenization of metal-ceramic composite materials
Düll W.-P., Hilder B., Schneider G.
Journal of Applied Analysis
|
2018
|
Vol. 24, nr 1
71--80
EN
In this paper, we analyze the embedding cell method, an algorithm which has been developed for the numerical homogenization of metal-ceramic composite materials. We show the convergence of the iteration scheme of this algorithm and the coincidence of the material properties predicted by the limit with the effective material properties provided by the analytical homogenization theory in two situations, namely for a one-dimensional linear elasticity model and a simple one-dimensional plasticity model.
5
Content available remote Multiscale identification of parameters of inhomogeneous materials by means of global optimization methods
Beluch W.
Engineering Transactions
|
2017
|
Vol. 65, iss. 1
19--24
EN
This paper deals with the identification of material parameters at a microscale on the basis of measurements at a macroscale. Inhomogeneous materials such as composites and porous media are considered. Numerical homogenization with the use of a representative volume element is performed to obtain a macroscopically homogenized equivalent material. The evolutionary algorithm is applied as the global optimization method to solve the identification task. Modal analysis is performed to collect data necessary for the identification. Different ranges of measurement errors are considered. A finite element method is employed to solve a boundary-value problem for both scales.
6
Content available remote Strength analysis of GFRP composite product taking into account its heterogenic structure for different reinforcements
Frącz W., Janowski G., Ryzińska G.
Composites Theory and Practice
|
2017
|
R. 17, nr 2
103--108
EN
In this study prediction of the strength properties of composites made of polyester resin and continuous glass fiber reinforcement in established grades was performed. Structure modeling based on the numerical homogenization method was conducted using Digimat FE commercial code, taking into account the geometry and properties of all the composite components. In the first stage, analysis was performed for OCF M8610 mat. At the beginning the calculations were done for beam roving from S glass. Preliminary calculations were performed for the virtual composition of glass fibers-air, which allowed calculation of the yarn properties, directly used to build the glass mat model. The second stage of the calculation was carried out for glass mat saturated with polyester resin. For this purpose, roving bundle data and polymer matrix data were implemented. The volume fraction of the glass mat in the composite was also determined, and a random fiber orientation in the plane was defined. The properties of the fabric-resin composite were calculated for polyester resin and Cofab A1118B glass fiber plain weave fabric. The basic properties of the fiber in the analyzed bi-directional fabric were established on the basis of literature. The calculation of some fabric properties was conducted by a different algorithm than in the case of the mat. The last stage of property calculation for the warp and weft was to predict the weave properties based on the manufacturer's data. Only at this stage was the mean field method (MFM) used in the calculations. The geometrical dimensions of the reinforcements were calculated including its grammage, where the value is highly compatible with the grammage given in the literature. For both types of reinforcement visualization of the composite structure was performed. The calculated composite properties were used in strength simulations of a useful product for three variants of composite reinforcement: (a) polyester resin without reinforcement, (b) polyester resin with glass fiber mat, (c) polyester resin with glass fiber fabric, which allowed carrying out a comparative strength analysis.
PL
W pracy przeprowadzono prognozowanie wytrzymałości kompozytów wykonanych z żywicy poliestrowej i tkaniny lub maty z włókien szklanych w ustalonych gatunkach. Modelowanie struktury kompozytów wykonano z wykorzystaniem metody numerycznej homogenizacji z użyciem oprogramowania Digimat FE, biorąc pod uwagę geometrię i właściwości każdego składnika kompozytu. W pierwszym etapie przeprowadzono analizę dla maty w gatunku OCF M8610. Wykonano niezbędne obliczenia dla jednej wiązki rowingu typu S. Wstępne obliczenia dotyczyły wariantu kompozycji: włókna szklane - powietrze. Umożliwiły one obliczenie właściwości przędzy, bezpośrednio wykorzystywanej do budowy modelu maty szklanej. W drugim etapie przeprowadzono obliczenia dla kompozycji: mata - żywica poliestrowa. W tym celu uwzględniono dane wiązki i osnowy polimerowej. Określono także udział objętościowy maty szklanej w kompozycie oraz zdefiniowano, jako losową, orientację włókien w płaszczyźnie. Właściwości kompozycji typu tkanina - żywica obliczono dla tkaniny z włókna szklanego w gatunku Cofab A1118B i żywicy poliestrowej. Podstawowe właściwości włókna w analizowanej dwukierunkowej tkaninie zostały ustalone na podstawie literatury. Obliczenie niektórych właściwości tkaniny wykonano za pomocą innego algorytmu niż w przypadku maty. Ostatnim etapem obliczania właściwości osnowy i wątku było określenie splotu tkaniny zgodnie z danymi producenta. Obliczono geometryczne wymiary wzmocnienia kompozytu, w tym jego gramaturę, której wartość w dużym stopniu jest zgodna z gramaturą tkaniny określoną przez producenta. Wyłącznie na tym etapie zastosowano w kalkulacjach metodę homogenizacji uśrednionego pola (ang. MFM). Dla obydwóch typów wzmocnienia wykonano wizualizację struktury kompozytów. Obliczone właściwości kompozytu zostały wykorzystane do symulacji wytrzymałości wytworu użytkowego dla trzech wariantów wzmocnienia: a) żywicy poliestrowej bez zbrojenia, b) żywicy poliestrowej z matą z włókna szklanego, c) żywicy poliestrowej z tkaniną z włókna szklanego, co pozwoliło na przeprowadzenie wytrzymałościowej analizy porównawczej.
7
Content available Multiobjective and multiscale optimization of composite materials by means of evolutionary computations
Beluch W., Długosz A.
Journal of Theoretical and Applied Mechanics
|
2016
|
Vol. 54 nr 2
397--409
EN
The paper deals with the multiobjective and multiscale optimization of heterogeneous structures by means of computational intelligence methods. The aim of the paper is to find optimal properties of composite structures in a macro scale modifying their microstructure. At least two contradictory optimization criteria are considered simultaneously. A numerical homogenization concept with a representative volume element is applied to obtain equivalent macro-scale elastic constants. An in-house multiobjective evolutionary algorithm MOOPTIM is applied to solve the considered optimization tasks. The finite element method is used to solve the boundary-value problem in both scales. A numerical example is attached.
8
Modelowanie wieloskalowe gradientowych kompozytów włóknistych
Hatłas M., Beluch W.
Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Informatyki
|
2015
|
Vol. 14, Nr 1
5--13
PL
W pracy przedstawiono metodę modelowania wieloskalowego materiałów gradientowych na przykładzie kompozytu włóknistego o zmiennej średnicy włókna. Celem modelowania było wyznaczenie makroskopowych własności materiałowych określających zmiany w materiale gradientowym. Obliczenia wykonano w oparciu o analizę naprężeń z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) oraz homogenizacji numerycznej.
EN
The paper presents a method for multiscale modelling of graded materials, on the example of fiber composite with varying fiber diameter. The aim of modelling was to determine the macroscopic material properties, which define changes in graded material. Calculations were based on stress analysis by means finite element method and numerical homogenization.
9
Content available remote Two-scale modelling of reactive powder concrete. Part II numerical simulations
Denisiewicz A., Kuczma M.
Engineering Transactions
|
2015
|
Vol. 63, iss. 1
35--54
EN
This article is the second part of a series about two-scale modelling of reactive powder concrete (RPC). In the first part [2] a method of modelling RPC microstructure was presented, the boundary value problem of mechanics for a representative cell at the micro scale was formulated and solved. In this part we will consider a method for determining material parameters at the macro level, and describe a technique of enforcement of boundary conditions upon an RVE as well as illustrate the theoretical considerations with results of numerical simulations. In the third part of the series we will present the validation of the proposed numerical model, based on the computational simulations of full size beams made of two RPC mixtures and own laboratory testing of the beams.
10
Content available remote Two-scale modelling of reactive powder concrete. P. 3, Experimental tests and validation
Denisiewicz A., Kuczma M.
Engineering Transactions
|
2015
|
Vol. 63, iss. 1
55--76
EN
This article is the third and final part of a series about two-scale modelling of reactive powder concrete in the linear range. In the first part [1] a method of modelling RPC microstructure was presented, the boundary value problem of mechanics for a representative cell at the micro scale was formulated and solved. In the second part [2] a method for determining material parameters at the macro level was shown, a technique for enforcing boundary conditions upon an RVE was described, and the results of numerical simulations were presented. In this part we will present the results of laboratory tests of full-size beams made from two RPC mixtures, the results of numerical simulations of these beams and the validation of the proposed numerical model.
11
Wieloskalowe modelowanie struktur wytworzonych z użyciem metody fused deposition modeling (fdm) do zastosowań w medycynie
Makowski P., Kuś W.
Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Informatyki
|
2014
|
Vol. 13, Nr 1
132--138
PL
W pracy przedstawiono metodę modelowania wieloskalowego struktur wytworzonych z użyciem addytywnej metody Fused Deposition Modeling (FDM). Jako przykład wykorzystano model biorusztowania kości beleczkowej. Na podstawie wytworzonego modelu wzorcowego biorusztowania, zbudowano numeryczny model trójskalowy MES uwzględniający budowę struktury w skalach mikro, meso i makro. Obliczenia wieloskalowe zrealizowano z zastosowaniem metody homogenizacji numerycznej.
EN
The paper presents a method for multiscale modeling of structures manufactured using Fused Deposition Modeling (FDM) additive method, on the example of trabecular bone scaffold model. On the basis of manufactured bone scaffold reference model, the FEM numerical model of the structure was build, which takes into account the structure of scaffold at micro, meso and macro scales. Multiscale calculations were performed using numerical homogenization method.
12
Content available remote Optimization in multiscale thermoelastic problems
Długosz A.
Computer Methods in Materials Science
|
2014
|
Vol. 14, No. 1
86--93
EN
The paper is devoted to the optimization of two-scale thermoelastic problems. The problem is solved by means of evolutionary computation and a direct analysis based on a numerical homogenization. Direct thermoelastic analysis with representative volume element (RVE) and finite element method (FEM) is taken into account. Design variables in optimization tasks describe micro-structure, whereas functionals are formulated on the basis of the quantities derived from a macro scale. Numerical examples of optimization are included.
PL
W artykule przedstawiono połączenie modelowania wieloskalowego dla układów termosprężystych oraz wielokryterialnego algorytmu ewolucyjnego. W pracy przedstawiono przykłady optymalizacji parametrów mikrostruktury porowatej, z której wykonany jest układ poddany obciążeniom termomechanicznym. Zadania polegały na optymalnym doborze kształtu pustki w mikrostrukturze modelowanej za pomocą zamkniętej krzywej NURBS. Zdefiniowano kilka funkcjonałów, zależnych od przemieszczeń i strumienia ciepła w skali makro oraz od porowatości mikrostruktury. Optymalizację wielokryterialną przeprowadzono dla wybranych par funkcjonałów z użyciem opracowanego algorytmu MOOPTIM.
13
Content available remote Trabecular bone numerical homogenization with the use of buffer zone
Makowski P., Kuś W.
Computer Assisted Methods in Engineering and Science
|
2014
|
Vol. 21, no. 2
113--121
EN
The paper is devoted to calculation of effective orthotropic material parameters for trabecular bone tissue. The finite element method (FEM) numerical model of bone sample was created on the basis of microcomputed tomography (µCT) data. The buffer zone surrounding the tissue was created to apply the periodic boundary conditions. Numerical homogenization algorithm was implemented in FEM software and used to calculate the elasticity matrix coefficients of the considered bone sample.
14
Content available remote Two-scale identification of composites’ material constants by means of computational intelligence methods
Beluch W., Burczyński T.
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2014
|
Vol. 14, no. 4
636--646
EN
The paper deals with the two-scale approach to the identification of material constants in composite materials. Structures made of unidirectionally fibre-reinforced composites are examined. Composite constituents’ elastic constants in a micro scale are identified on the basis of measurements performed in a macro scale. Numerical homogenization methods using a representative volume element are employed. Static (displacements in sensor points) and dynamic (eigenfrequencies) data are considered as measurements. Ideal and disturbed measurements are taken into account. Computational intelligence methods in the form of evolutionary algorithms and artificial immune systems are used to perform the identification procedure. Finite element method is used to solve the boundary-value problem for composites in both scales. Numerical examples presenting the effectiveness of the proposed approach are attached. Statistical data are considered to compare the efficiency of the identification procedure for both algorithms and different measurement data.
15
Content available remote Parallel identification of voids in microstructure using BEM and bioinspired algorithm
Kuś W., Górski R.
Computer Methods in Materials Science
|
2013
|
Vol. 13, No. 2
251--257
EN
The problem of identification of the size of a void in a microscale on the basis of the homogenized material parameters is studied in this work. A three-dimensional unit-cell model of a porous microstructure is modelled and analyzed by the boundary element method (BEM). The method is very accurate and for the considered problem requires discretization only the outer boundary of models. The algorithm used for identification is characterized by a hierarchical structure which allows for parallel computing on three different levels. The parallel algorithm is used for evolutionary computations. The solution of boundary value problems by the BEM and the determination of effective material properties by numerical homogenization method are also parallelized. The computation of the compliance matrix for a porous microstructure is shown. The matrix is used to formulate the objective function in identification problem in which the size of a void is searched. The scalability tests of the algorithm are performed using a server consisting of eight floating point units. As a result of using the hierarchical structure of the identification algorithm and the BEM, a significant computation speedup and the accuracy are achieved.
PL
W pracy przedstawiono zagadnienie identyfikacji rozmiaru pustki w skali mikro, na podstawie zhomogenizowanych parametrów materiałowych. Trójwymiarowy model komórki jednostkowej mikrostruktury porowatej modelowany i analizowany jest metodą elementów brzegowych (MEB). Metoda jest bardzo dokładna i dla rozważanego zadania wymaga jedynie dyskretyzacji zewnętrznego brzegu modeli. Zastosowany algorytm do identyfikacji charakteryzuje się hierarchiczną budową pozwalającą prowadzić obliczenia w sposób równoległy na trzech różnych poziomach. Wykorzystano równoległy algorytm do obliczeń ewolucyjnych. Zrównoleglono także rozwiązywanie zadań brzegowych za pomocą MEB oraz wyznaczanie zastępczych własności materiałowych metodą numerycznej homogenizacji. Pokazano sposób wyznaczania macierzy podatności mikrostruktury porowatej. Macierz jest wykorzystana do sformułowania funkcji celu w zagadnieniu identyfikacji, w którym poszukiwany jest rozmiar pustki. Przeprowadzono testy skalowalności algorytmu z użyciem serwera zawierającego osiem jednostek zmiennoprzecinkowych. Jako rezultat zastosowania algorytmu o budowie hierarchicznej oraz MEB uzyskano znaczne przyśpieszenie i dokładność obliczeń.
16
Content available remote Identification in multiscale thermoelastic problems
Długosz A., Burczyński T.
Computer Assisted Methods in Engineering and Science
|
2013
|
Vol. 20, no. 4
325--336
EN
The paper deals with the identification in multiscale analysis of structures under thermal and mechanical loads. A two-scale model of porous materials is examined. Direct thermoelastic analyses with representative volume element (RVE) and finite element method (FEM) are taken into account. Identification of material constants of the microstructure and identification of the shape of the voids in the microstructure are considered. Identification functional is formulated on the basis of information obtained from measurements in mechanical and thermal fields. Evolutionary algorithm is used for the identification as the optimization technique. Numerical examples of identification for porous aluminum models are enclosed.
17
Content available remote Local homogenization in modeling of heterogeneous materials
Klimczak M., Cecot W.
Czasopismo Techniczne. Budownictwo
|
2011
|
R. 108, z. 1-B
87-94
EN
This paper presents the concept of local homogenization method that can be applied to modeling of various heterogeneous materials. Our ultimate goal is to apply it to modeling of asphalt pavement structures and this paper focuses mainly on verification of accuracy and reliability of the method. After a brief characteristic of asphalt properties, the idea of computer homogenization is described. Especially ,the local homogenization is presented in details. Several computational examples (1D and 2D) solved by local homogenization are presented. They are compared with solutions obtained either in analytical way or using directly FEM approach with "full" consideration of heterogeneities in microscale. A few prospective applications of the presented method in context of asphalt pavement structures are depicted.
PL
Artykuł przedstawia koncepcję metody homogenizacji lokalnej, która może być wykorzystana do modelowania różnych materiałów niejednorodnych. Naszym celem jest zastosowanie jej do modelowania konstrukcji nawierzchni asfaltowych, ten artykuł dotyczy głównie sprawdzenia dokładności i wiarygodności metody. Po krótkiej charakterystyce warstw asfaltowych opisano ideę homogenizacji komputerowej. Przedstawiono szczegółowo zwłaszcza homogenizację lokalną. Zaprezentowano kilka przykładów obliczeniowych (1D i 2D) rozwiązanych z wykorzystaniem homogenizacji lokalnej. Wyniki porównano z rozwiązaniami otrzymanymi w sposób analityczny lub poprzez bezpośrednie wykorzystanie MES (z pełnym uwzględnieniem niejednorodności w mikroskali). Przedstawiono kilka perspektywicznych zastosowań prezentowanej metody w kontekście konstrukcji nawierzchni asfaltowych.
18
Content available remote Numerical homogenization by using the fast multipole boundary element method
Ptaszny J., Fedeliński P.
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2011
|
Vol. 11, no 1
181-193
EN
The paper concerns the numerical homogenization of non-homogeneous linear-elastic materials by using the fast multipole boundary element method (FMBEM). Application of the FMBEM allows for the analysis of structures with larger number of degrees of freedom (DOF) in comparison to the conventional collocation BEM, which has at least the quadratic complexity. The FMBEM is convenient in the numerical homogenization by modelling of complex representative volume elements. In this article two examples of homogenization are presented. The first one concerns a porous material, and the second one - a composite material. The obtained results are in good agreement with analytical, semi-empirical and empirical models, and also with numerical results presented by other authors.
PL
Artykuł dotyczy numerycznej homogenizacji niejednorodnych materiałów liniowosprężystych za pomocą szybkiej wielobiegunowej metody elementów brzegowych (SWMEB). Zastosowanie SWMEB pozwala na analizę układów o większej liczbie stopni swobody w porównaniu z konwencjonalną kolokacyjną MEB, która charakteryzuje się złożonością kwadratową. SWMEB jest dogodna w numerycznej homogenizacji, gdzie należy modelować reprezentatywne elementy objętości o odpowiednio złożonej strukturze. Zaprezentowano dwa przykłady numerycznej homogenizacji. Pierwszy przykład dotyczy materiału porowatego, natomiast drugi - materiału kompozytowego. Wyniki analizy są zgodne z modelami analitycznymi, półempirycznym, empirycznymi, oraz z wynikami analizy numerycznej prezentowanej przez innych autorów.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.