Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical verification of the limit load solutions for single edge notch specimen in tension

Graba M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 13, no. 1

45--56

EN

In the paper, the verification of the limit load solutions proposed by EPRI procedures for single edge notched plate under tension (SEN(T)) is presented. For the concept of limit load of the component containing a crack, the force (or torque or pressure) which causes a full plasticity of the uncracked ligament of the structural component must be understood. It should be noted that the value of the limit load is determined under the assumption of elastic–perfectly plastic material. Numerical calculations presented in the paper (FEM) and analysis of the obtained FEM results were used to recalculate existing limit load formulas proposed by EPRI procedures for plane strain and plane stress states. On the basis of numerical calculations and verifications of the present solutions (EPRI solutions), in the paper new analytical formulas for better estimating the limit load value for SEN(T) specimen are presented. The measurable effect of the paper is a catalog of the numerical solutions and their approximation, which may be useful in engineering analysis.

2

The influence of material properties and crack length on the Q-stress value near the crack tip for elastic-plastic materials for centrally cracked plate in tension

Graba M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2012

|

Vol. 50 nr 1

23-46

EN

In the paper, values of the Q-stress determined for various elastic-plastic materials for centre cracked plate in tension (CC(T)) are presented. The influence of the yield strength, the work-hardening exponent and the crack length on the Q-parameter was tested. The numerical results were approximated by closed form formulas. This paper is a continuation of the catalogue of the numerical solutions presented in 2008, which presents Q-stress solutions for single edge notch specimens in bending – SEN(B). Both papers present full numerical results and their approxi- mation for two basic specimens which are used to determine in the laboratory tests the fracture toughness – J-integral, and both specimens are proposed by FITNET procedure used to idealize the real components.

PL

W pracy przedstawione zostały wartości naprężeń Q wyznaczone dla szeregu materiałów sprężysto-plastycznych dla płyt z centralną szczeliną na wskroś poddawanych rozciąganiu (CC(T)). Omówiony został wpływ granicy plastyczności i wykładnika umocnienia na wartość naprężeń Q, a także wpływ długości pęknięcia. Wyniki obliczeń numerycznych aproksymowano formułami analitycznymi. Rezultaty pracy stanowią podręczny katalog krzywych J-Q dla próbek CC(T) – próbek z przewagą rozciągania, możliwy do wykorzystania w praktyce inżynierskiej. Prezentowane wyniki są kontynuacją katalogu zaprezentowanego w roku 2008], który zawierał numeryczne rozwiązania i ich aproksymacje dla próbek z przewagą zginania (próbki SEN(B)). Oba elementy konstrukcyjne (próbki CC(T) i SEN(B)) często są wykorzystywane do wyznaczania odporności na pękanie w warunkach laboratoryjnych, a w analizie inżynierskiej stosuje się je jako uproszczenie złożonego obiektu konstrukcyjnego, co zalecane jest w procedurach FITNET.

3

Catalogue of the numerical solutions for SEN(B) specimen assuming the large strain formulation and plane strain condition

Graba M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 1

29--40

EN

In this paper the values of the maximum opening stress and its distance from crack tip determined for various elastic–plastic materials for single edge notched specimens in bending (SEN(B)) are presented. The influence of the yield strength, the work-hardening exponent and the crack length on the maximum opening stress was tested. The numerical results were approximated by the closed form formulas. In this paper some comments and suggestions about modeling FEM assuming large strain formulation are given.

4

Numerical Verification of the Relationship Between The “In-Plane Geometric Con-Straints” used in Fracture Mechanics Problems

Graba M.

Acta Mechanica et Automatica

|

2012

|

Vol. 6, no. 2

38-47

EN

In the paper, numerical verification and catalogue of the numerical solutions based on Modify Boundary Layer Approach to determine the relationship between Q-stress and T-stress are presented. Based on the method proposed by Larsson and Carlsson, the Q-stress value are calculated for some elastic-plastic materials for different value of T-stress and external load expressed by J-integral. The influence of the external load, T-stress value and material properties on Q-stress value were tested. Such catalogue may be useful during solving the engineering problems, especially while is needed to determine real fracture toughness with including the geometric constraints, what was proposed in FITNET procedures.

5

The influence of material properties and crack length on the Q-stress value near the crack tip for elastic-plastic materials for single edge notch plate in tension

Graba M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. 11, no 2

301-319

EN

In the paper the values of the Q-stress determined for various elastic-plastic materials for single edge notched plates in tension (SEN(T)) presented. Used in the paper specimens, are the basic structural elements, which can be used to idealizing real construction, based on FITNET procedure. The influence of the yield strength, the work-hardening exponent and the crack length on the Q-parameter was tested. The numerical results were approximated by the closed form formulas. All obtained results may be a handy catalogue of the J-Q curves, which may be useful in engineering practice.

PL

W pracy przedstawione zostaną wartości naprężeń Q wyznaczone dla szeregu materiałów sprężysto-plastycznych dla płyty z jednostronną szczeliną poddanej rozciąganiu (SEN(T)). Wybrana w pracy geometria jest jednym z podstawowych elementów konstrukcyjnych zalecanych przez procedury FITNET do idealizacji złożonych, rzeczywistych konstrukcji zawierających pęknięcia. Omówiony zostanie wpływ granicy plastyczności i wykładnika umocnienia na wartość naprężeń Q, a także wpływ długości pęknięcia. Wyniki obliczeń numerycznych aproksymowano formułami analitycznymi. Rezultaty pracy stanowią podręczny katalog krzywych J-Q, możliwy do wykorzystania w praktyce inżynierskiej.

6

Wpływ stałych materiałowych na rozkład parametru Tz przed wierzchołkiem pęknięcia w materiałach sprężysto-plastycznych

Graba M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

35-36

PL

W pracy przedstawione zostaną wartości parametru Tz wyznaczone dla szeregu materiałów sprężysto-plastycznych dla próbek trój-punktowo zginanych (SEN(B)), które powszechnie wykorzystuje się do wyznaczania odporności na pękanie w warunkach laboratoryjnych. Omówiony zostanie wpływ granicy plastyczności i wykładnika umocnienia na wartość parametru Tz, a także wpływ długości pęknięcia. Wyniki obliczeń numerycznych aproksymowano formułami analitycznymi. Rezultaty pracy stanowią podręczny katalog krzywych J-Tm, możliwy do wykorzystania w praktyce inżynierskie, przy ocenie odporności na pękanie różnych elementów konstrukcyjnych.

EN

In the paper the values of the Tz-parameter determined for various elastic-plastic materials for single edge notched specimens in bending (SEN(B)) presented. The influence of the yield strength, the work-hardening exponent and the crack length on the Tz-parameter and on the mean value of Tz (Tm-parameter) was tested. The numerical results were approximated by the closed form formulas.

7

Opis pól naprężeń w materiałach sprężysto-plastycznych - zagadnienie 3D

Graba M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

33-34

PL

Pole naprężeń przed frontem szczeliny w rzeczywistych obiektach konstrukcyjnych można opisać z wystarczającą dokładnością za pomocą dwóch członów. Oba człony winny uwzględniać trójwymiarowy charakter pól mechanicznych. Pierwszy człon jest członem osobliwym (rozwiązania Guo – uogólnione rozwiązanie HRR), a drugi człon aproksymuje wszystkie pozostałe człony rozwinięcia asymptotycznego (uogólnione rozwiązanie O’Dowd’a i Shih na przypadek trójwymiarowy).

EN

The stress fields near the crack tip can be described using two terms of the asymptotic solution. Both of their should take into consideration the three-dimensional nature of the mechanical fields. The first term is the singularity term (Guo solution – the HRR generalization), and the second term has approximated all of the remaining asymptotic terms (it’s the O’Dowd generalization for 3D case).

8

Algorithms of the method of statically admissible discontinuous stress fields (SADSF) - Part II

Bodaszewski W.

Engineering Transactions

|

2004

|

Vol. 52, iss.4

231-252

EN

In the paper, the author introduces the sets of conditions that create the algorithms of the functions on which one defines the boundary problems met in the search for discontinuous limit fields existing around isolated nodes. Among those, there are functions describing states of stress in the component homogeneous regions, the parameters of lines that separate these regions, and, first of all, the formulae for determining the domains based on the general conditions of existence. These formulae play a key role in numerical implementations of the method. The fields satisfying the Huber-Mises yield condition are of primary choice however, the derived relationships have a general meaning. To emphasise this fact one presents not only the areas of existence valid for the Huber-Mises condition, but also the areas obtained for several other yield conditions applicable to plastically homogeneous materials. The knowledge of the areas opens the possibility of developing the method of search for the fields that obey these conditions, and for algorithmizing this method. This could be applied even for the fields that are characterised by arbitrary, admissible states of stress. One also presents, basing on a mathematically complete set of conditions, typical formulations of problems concerning the fields around the nodes. One discusses the balance between the set of conditions and the unknowns, as well as the transformations into global systems connected with complex fields. One consequently applies parametrisation of the yield conditions, which not only reduces the number of unknowns and leads to simple, recursive forms of the formulae, but, first of all, makes it possible to find the formulae for generation of domains, without which numerical solution of the fields and algorithmization of the method would not be possible at all.

9

Osobliwości pól naprężeń w dwuwymiarowych ośrodkach o fraktalnych brzegach

Jakubów M., Rybaczuk M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

2003

|

Z. 78

163-168

PL

W pracy przedstawiono wykonane metodami elementów skończonych obliczenia rozkładu naprężeń w płaskiej płycie o fraktalnym brzegu. Z uwagi na bardzo złożone obliczenia ograniczono się do brzegu zbudowanego z kilku krzywych von Kocha. Otrzymane rezultaty wskazują na istnienie osobliwości pól naprężeń rozłożonych na fraktalach będących podzbioram brzegu. Zatem do opisu warunków brzegowych konieczny okazuje się język teorii miary.

EN

The FEM calculations of stress distribution in planar plate with fractal boundary are presented. Because of great complexity calculations are confined to the boundary formed with few fragments of the von Koch curve. Derived results indicate existence of singularities distributed over some subset of a boundary. Therefore description of boundary conditions require theory methods.

10

O dyfuzji w membranach z polimerów szklistych w indukowanym polu naprężeń

Grzywna Z. J., Stolarczyk J.

Polimery

|

2001

|

T. 46, nr 5

351-358

PL

Przedstawiono fenomenologiczny opis procesu dyfuzji, którym można objąć szeroki zakres zjawisk, kiedy to oddziaływania między ośrodkiem dyfuzji a substancją dyfundującą są bardzo trudne (o ile w ogóle możliwe) do ujęcia na poziomie molekularnym. Skupiono się przy tym na tzw. II Przypadku dyfuzji. Jego charakterystyczne cechy to front dyfuzyjny penetranta rozdzielający polimer stanowiący ośrodek dyfuzji na dwie fazy (szklistą przed frontem i elastyczną za nim) oraz liniowy przyrost masy polimeru podczas początkowych etapów sorpcji. Sformułowano fenomenologiczny model dyfuzji w polimerach szklistych, którego głównymi elementami są gradient naprężeń w równaniu na strumień dyfuzji oraz równanie na tworzenie i relaksację naprężeń [równania (12) i (15)]. Studia numeryczne objęły wiele postaci współczynników funkcyjnych, co pozwoliło na zidentyfikowanie dwóch rodzajów frontu dyfuzyjnego. Pierwszy występuje wówczas, gdy nie zachodzi przemiana fazowa polimeru szklistego w elastyczny (dyfuzja w temperaturze niższej od temperatury zeszklenia), a naprężenia pojawiają się za frontem współdziałając z gradientem stężenia (rys. 3-6). Natomiast gdy dochodzi do przemiany fazowej - naprężenia powstają przed frontem, stanowiąc barierę dla cząsteczek penetranta (rys. 7, 8). Na podkreślenie zasługuje rola niewielkiej ilości penetranta, zwanej prekursorem frontu, która wnika w przestrzenie międzyłańcuchowe polimeru, wywołując naprężenia i tworząc w nim silny front dyfuzyjny (rys. 9-11, tabela 1).

EN

Diffusion is described in terms of phenomenology to approach a large class of phenomena involving diffusion medium-diffusing substance interactions that are very difficult (if not impossible) to describe on the molecular level, e.g., processes in which diffusion-induced stresses modify the diffusion itself. This feedback mechanism appears in the diffusion of hydrogen at high pressures through Pd/Pt membranes and in glassy polymers (e.g., MeOH in poly(methyl methacrylate)). Case II of diffusion is approached characterized by the diffusive front of the penetrant that separates the penetrated polymer into two phases, the glassy phase ahead, and the rubbery phase behind the front, and by a linear mass uptake of polymer at early sorption stages. A phenomenological model of diffusion in glassy polymers is presented that incorporates the stress gradient in the diffusive flux equation and offers the equation providing for the generation of, and relaxation from, the viscoelastic stress (eqns. 12 and 15). The equation was solved numerically for a wide range of functional parameters and two types of the diffusive front were identified. One type occurs when there is no phase transition of the glassy into the rubbery polymer (temperatures T < Tg or penetrant concentration too low). Stresses are then formed behind the front; they act according to the concentration gradient (Figs. 3-6). The other type occurs when there is phase transition and stresses are formed ahead of the front to produce an effective barrier to penetrant molecules (Figs. 7, 8). A special role is played by the front precursor, i.e., a small amount of the penetrant that fills chain interstices to produce stresses and thus to form a strong diffusive front (Figs. 9-11, Table 1).

11

Projektowanie elementów konstrukcji metodą statycznie dopuszczalnych, nieciąglych pól naprężeń

Szlagowski J.

Problemy Maszyn Roboczych

|

2000

|

Z. 16

47-59

PL

W pracy przedstawiono spójną, skomputeryzowaną metodykę kształtowania różnorodnych elementów konstrukcyjnych wg metody statycznie dopuszczalnych nieciągłych pól naprężeń. Przygotowano pakiet programów rozwiązujących wybrane układy linii nieciągłości naprężeń. Następnie opracowano algorytmy i przygotowano programy: SDNPN i KNPNs automatycznie składające w sposób statycznie dopuszczalny różnorodne pola naprężeń. Praca zawiera liczne przykłady automatycznego kształtowania węzłów konstrukcji stalowych. Opracowano nową interaktywną metodę rozwiązywania statycznie dopuszczalnych nieciągłych pól naprężeń, nie wymagającą budowania indywidualnych algorytmów (program RHM). Przygotowany pakiet programów pozwolił na znaczne usprawnienie procesu projektowania oraz po raz pierwszy powstała możliwość ścisłego logicznego powiązania metody SDNPN z MES i CAD. Przedstawiono przykłady kształtowania węzłów płaskich i przestrzennych. Dla węzłów przeprowadzono szeroką weryfikację obliczeniową MES oraz badania metodą elastooptycznej warstwy powierzchniowej. Szeroka weryfikacja obliczeniowa i doświadczalna potwierdziła praktyczną przydatność wstępnego kształtowania elementów wg kryterium nośności granicznej.

EN

The paper presents a compact computerized methodology of shaping diverse structural elements according to the methods of statically admissible discontinuous stress fields. A package of separate utility programs for solving the selected systems of stress discontinuity lines has been prepared. Further, an algorithm has been developed and the SDNPN and KNPNs programs have been created witch automatically combines various stress fields in a statically admissible way. The work encloses a number of examples of automatic shaping i.e. structural steel joints. The prepared software package allowed for a considerable speed-up of the design process and, for the first time, the posibility emerged to strictly and efficiently connect the statically admissible discontinuous stress fields method with the FEM and CAD programs. The examples 2D and 3D steel structural joints was presented. Numerical and experimental verification shown in this work confirms the practical applicability of the method of shaping the elements according to the limit load carrying capacity criterion.

12

Impact of mismatch-related phenomena on a room-temperature operation of nitride VCSELs.

Maćkowiak W., Nakwaski W.

Optica Applicata

|

2000

|

Vol. 30, nr 1

125-140

EN

The influence of mismatch-related phenomena (mostly strain fields and structure defects) on a room-temperature (RT) operation of possible nitride VCSELs is examined using a simple but still detailed analytical model. Intentionally introduced stress fields within nitride VCSEL quantum-well (QW) active regions (band-gap engineering) are found to have a much weaker effect on their optical gain than in the case of conventional arsenide and phosphide VCSELs. Dislocation densities (including misfit dislocations), on the other hand, have a considerable harmful impact on VCSELs thresholds, mostly because of increasing scattering losses and decreasing internal quantum efficiency. Single-quantum-well nitride VCSELs are found to be very sensitive to the above impact. A reasonable increase in a number of QWs in multiple-quantum-well VCSELs tremendously improves their performance. In the case of relatively high dislocation densities, bulk double-heterostructure VCSELs may turn out to be the best nitride designs although they may also exhibit too high thresholds to lase at RT.