Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Intensity only multi-materials image reconstruction

Bagdaoui Amina, Bendaoudi Amina, Jaffari Ali

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 4

31--36

EN

The phase retrieval problem is a challenging issue in image processing, which aims to reconstruct an object from magnitude-only mea surements in the Fourier domain. Most methods for phase retrieval are deterministic frameworks, and their results are often unsatisfactory when the available measured spectrum magnitude is corrupted by additive noise. The a priori knowledge characterizing the object is the finite number of homogeneous materials that compose it. This knowledge is represented by a Gauss-Markov prior. Iterative joint reconstruction and classification techniques are used to calculate a satisfactory reconstruction. The reconstructed image is obtained by first specifying the a posteriori distributions of all the unknowns, followed by the application of the Gibbs sampling algorithm to estimate the posterior mean of the unknowns. Simulation results are presented to demonstrate the accuracy of the proposed prior compared to the case where only the Potts-Markov prior is used.

PL

Problem odzyskiwania fazy stanowi wyzwanie w przetwarzaniu obrazu, którego celem jest rekonstrukcja obiektu na podstawie pomiarów wielkości w domenie Fouriera. Większość metod odzyskiwania fazy to metody deterministyczne, a ich wyniki są często niezadowalające, gdy wielkość dostępnego zmierzonego widma jest zniekształcona przez szum addytywny. Wiedzą aprioryczną charakteryzującą obiekt jest skończona liczba jednorodnych materiałów, które go tworzą. Wiedzę te reprezentuje przeor Gaussa-Markowa. Aby obliczyć zadowalającą rekonstrukcję, stosuje się iteracyjne techniki rekonstrukcji i klasyfikacji stawów. Zrekonstruowany obraz uzyskuje się poprzez określenie rozkładów a posteriori wszystkich niewiadomychą następnie zastosowanie algorytmu próbkowania Gibbsa do oszacowania średniej późniejszej niewiadomych. Wyniki symulacji przedstawiono w celu wykazania dokładności proponowanego stanu pierwotnego w porównaniu z przypadkiem, w którym używany jest tylko stan Pottsa-Markow.

2

A comparative study of selected machine learning algorithms for electrical impedance tomography

Dziadosz Marcin, Mazurek Mariusz, Stefaniak Barbara, Wójcik Dariusz, Gauda Konrad

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 4

237--240

EN

The main purpose of the article is to compare selected machine learning methods in Electrical Impedance Tomography. The paper studies the relationship between a number of training cases and Root Mean Squared Error loss in the EIT image reconstruction problem. The research was conducted with the Elastic Net, Least Angle Regression and Artificial Neural Network algorithms in R environment. Various tests have been performed, leading to many results and a discussion about a plateau in the model training plot.

PL

Głównym celem artykułu jest porównanie wybranych metod uczenia maszynowego w tomografii impedancyjnej. Artykuł bada związek między liczbą przypadków treningowych a utratą RMSE w problemie rekonstrukcji obrazu EIT. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem algorytmów Elastic Net, Least Angle Regression oraz Artificial Neural Network w środowisku R. Przeprowadzono różne testy, które doprowadziły do wielu wyników i dyskusji na temat plateau na wykresie treningowym modelu.

3

Identification of an arbitrary shape rigid obstacle illuminated by flat acoustic wave using near field data

Rymarczyk Tomasz, Sikora Jan

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2024

|

T. 14, nr 4

5--9

EN

The inverse problem concerning the identification of rigid surfaces of scattering objects formulated in the frequency domain is presented in this paper. Differences in the identification of concave objects, such as kite-shaped, and convex objects (circle) are indicated. The reader’s attention is focused on the conventional boundary element method with small number of boundary elements and the small number of sensors, which is significant for inverse problems.

PL

Zagadnienie odwrotne dotyczące identyfikacji sztywnych powierzchni obiektów rozpraszających sformułowanych w dziedzinie częstotliwości została przedstawiona w tej pracy. Wskazano na różnice w identyfikacji obiektów wklęsłych jak na przykład typu kite i wypukłych (okrąg). Skoncentrowano uwagę czytelnika na konwencjonalnej metodzie elementów brzegowych z oszczędną dyskretyzacją oraz ilością czujników pomiarowych co ma istotne znaczenia dla zagadnień odwrotnych.

4

Regularization of the solution for noisy data using the FOCUSS method in transmission ultrasound tomography

Kania Konrad, Mazurek Mariusz, Sikora Jan

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 2

169--172

EN

In the paper, the FOCUSS method was applied to the noisy data, and the effect of the Tikhonov regularization factor on image retrievability was analysed. This method is used to solve systems of underdetermined equations, strongly underdetermined systems could not be solved by this method even with different values of the regularization parameter. It turned out that overdetermined systems can also be solved by this method. The execution time of the algorithm implementing the linear least squares task is much longer than that of the FOCUSS method algorithm.

PL

W pracy zastosowano metodę fokusową do zaszumionych danych oraz przeanalizowano wpływ współczynnika regularyzacji Tichonowa na odtwarzalność obrazu. Metoda ta służy do rozwiązywania układów równań niezdeterminowanych, silnie niezdeterminowane układy nie mogły być rozwiązane tą metodą nawet przy różnych wartościach parametru regularności. Okazało się, że układy naddeterminowane również mogą być rozwiązywane tą metodą. Czas wykonania algorytmu realizującego zadanie liniowych najmniejszych kwadratów jest znacznie dłuższy od czasu wykonania algorytmu metody FOCUSS.

5

Modeling and numerical simulation of eddy current sensors for electromagnetic characterization of fluids

Miloudi Khaled, Moulai Hocine, Azizi Hakim

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 10

88--92

EN

This work aims to model a device enabling a useful and accurate electromagnetic characterization of fluids. The device developed is based on a non destructive testing (NDT) control technique evolving the eddy currents induced in the fluid to be characterized. The finite element method was used in the modeling to determine the conductivity of the fluid from the induced eddy current. In addition, an experimental device has been built. It consists of an absolute probe where the fluid control is made by determining its electrical conductivity by measuring the variations of the fluid impedance as a function of the applied voltage frequency. Good agreements are found between modeling results and experimental measurements. An inverse model that converges after only 7 iterations has been also proposed for the determination of the conductivity of fluids by the use of theoretical and experimental measurements.

PL

Niniejsza praca ma na celu zamodelowanie urządzenia umożliwiającego użyteczną i dokładną charakterystykę elektromagnetyczną płynów. Opracowane urządzenie opiera się na technice kontroli badań nieniszczących (NDT), która rozwija prądy wirowe indukowane w scharakteryzowanym płynie. W modelowaniu wykorzystano metodę elementów skończonych do wyznaczenia przewodności płynu z indukowanych prądów wirowych. Ponadto zbudowano eksperymentalne urządzenie. Składa się z sondy absolutnej, w której kontrola płynu odbywa się poprzez określenie jego przewodności elektrycznej poprzez pomiar zmian impedancji płynu w funkcji przyłożonej częstotliwości napięcia. Stwierdzono dobrą zgodność między wynikami modelowania a pomiarami eksperymentalnymi. Zaproponowano również model odwrotny, który zbiega się już po 7 iteracjach, do wyznaczania przewodnictwa płynów za pomocą pomiarów teoretycznych i eksperymentalnych.

6

Identification based on a finite element model of an impact force occurring on a composite structure

El-Bakari Abdelali, Khamlichi Abdellatif, Hanafi Issam

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2023

|

Vol. 28, no. 1

23--36

EN

Based on the inverse approach and the finite element method, the quality of a reconstructed signal is discussed in this work. The responses caused by a distributed impact on a portion of a composite structure can be recovered using dynamic analysis. The structure is thought to be complex and made up of two different-sized plates made of two different materials. The robustness of the inversion method was studied, as well as the sensitivity of the numerical method compared to modal truncation and sampling of the frequency response function (FRF). Once the FRF had been identified, regularized deconvolution as per generalized singular value decomposition was used to reconstruct the impact signal characteristics. It was revealed that only one mode is required to reconstruct the impact signal.

7

Shape identification of the jet-grouted column based on the thermal analysis and differential evolution

Wojciechowski Marek

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

507--518

EN

In the paper, an indirect method for the identification of the final shape of the freshly executed jet-grouted column is developed. The method relies on the backward analysis of the temperatures measured inside the column, along the trace of the injecting pipe. Temperature changes in the column are caused by the hydration process of the cementitious grout. 2D axisymmetric unsteady heat conduction initial-boundary value problem is solved for finding the column shape which fits best the reference temperature measurements. The model of the column is solved using the finite element method. The search is performed using the global evolutionary optimization algorithm called differential evolution. It is shown that the proposed method can provide an accurate prediction of the column shape if only the model reflects the physical reality well. The advantage over previous results is that the cylindrical shape of the column does not have to be assumed anymore, and the full profile of the column along its length can be accurately identified.

PL

W artykule przedstawiono metodę identyfikacji kształtu świeżo wykonanej kolumny typu jet-grouting. Metoda polega na wstecznej analizie temperatur mierzonych wewnątrz kolumny, wzdłuż śladu żerdzi iniekcyjnej. Zmiany temperatur w kolumnie są wynikiem hydratacji zaczynu cementowego. W celu określenia kształtu kolumny, który najlepiej pasuje do referencyjnych pomiarów temperatur, wykorzystano globalny algorytm optymalizacyjny zwany ewolucją różnicową. W ramach tego algorytmu formułowano próbne problemy początkowo-brzegowe, w postaci dwuwymiarowego, osiowo-symetrycznego zagadnienia nieustalonego przewodzenia ciepła, które rozwiązywano za pomocą metody elementów skończonych. Wykazano, że proponowana metoda pozwala na dokładne odwzorowanie kształtu kolumny, jeśli tylko model numeryczny poprawnie odwzorowuje rzeczywistość fizyczną. Zaletą metody w porównaniu do wcześniejszych rezultatów jest możliwość identyfikacji zmian średnicy kolumny wzdłuż jej długości, a nie tylko identyfikacja pojedynczej średnicy przy założonym kształcie walcowym kolumny.

8

Rozpoznawanie i rekonstrukcja obrazów jako problem odwrotny z zastosowaniem systemu uczenia maszynowego

Citko Wiesław, Sieńko Wiesław

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 9

154--157

PL

Rekonstrukcja i rozpoznawanie obrazów jest typowym problemem występującym w wielu systemach przetwarzania obrazów. Zagadnienie to można sformułować jako rozwiązanie problemu odwrotnego. W artykule zaprezentowano autorski model systemu uczenia maszynowego, który może być wykorzystany do rekonstrukcji i rozpoznawania obrazów na podstawie ich liniowych projekcji.

EN

Image reconstruction and recognition is a common problem found in many image processing systems. This problem can be formulated as a solution to the inverse problem. The article presents the author's model of a machine learning system that can be used for the reconstruction and recognition of images based on their linear projections.

9

Image reconstruction for lung monitoring in wearable electrical impedance tomography

Wójcik Dariusz, Stefaniak Barbara, Woś Michał, Kiczek bartłomiej, Rymarczyk Tomasz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 3

106--109

EN

This work presents a method for measuring and reconstructing human lungs using a waistcoat with an integrated impedance tomograph. The reconstructions obtained make it possible to follow the patient's breathing and, in the case of a 3D model, to determine whether there is fluid in the patient's lungs. The numerical model involves minimising the functional, determining the simulation and the form of the sensitivity matrix. In order to perform the tests, a portable impedance tomography system for biomedical applications was constructed, consisting of a measuring belt and a portable device made of flexible material with 32 round electrodes installed. This solution allows imaging of lung lesions by defining a model and solving the inverse problem using the finite element method.

PL

Praca przedstawia metodę pomiaru i rekonstrukcji ludzkich płuc przy użyciu kamizelki z wbudowanym tomografem impedancyjnym. Uzyskane rekonstrukcje pozwalają na śledzenie oddychania pacjenta a w przypadku 3D model pozwala stwierdzić czy w płucach pacjenta znajduje się płyn. Model numeryczny polega na minimalizacji funkcjonału, wyznaczaniu symulacji i postaci macierzy wrażliwości. W celu wykonania badań skonstruowano przenośny system tomografii impedancyjnej do zastosowań biomedycznych składający się z pasa pomiarowego oraz przenośnego urządzenia wykonane z elastycznego materiału z zainstalowanymi 32 okrągłymi elektrodami. Takie rozwiązanie umożliwia obrazowanie zmian w płucach poprzez zdefiniowanie modelu i rozwiązując problem odwrotny z wykorzystaniem metody elementów skończonych.

10

On the numerical solution of one inverse problem for a linearized two-dimensional system of Navier-Stokes equations

Jenaliyev Muvasharkhan, Ramazanov Murat, Yergaliyev Madi

Opuscula Mathematica

|

2022

|

Vol. 42, no. 5

709--725

EN

The paper studies the numerical solution of the inverse problem for a linearized two-dimensional system of Navier-Stokes equations in a circular cylinder with a final overdetermination condition. For a biharmonic operator in a circle, a generalized spectral problem has been posed. For the latter, a system of eigenfunctions and eigenvalues is constructed, which is used in the work for the numerical solution of the inverse problem in a circular cylinder with specific numerical data. Graphs illustrating the results of calculations are presented.

11

Nonparametric bootstrap confidence bands for unfolding sphere size distributions

Wojdyła Jakub

Opuscula Mathematica

|

2021

|

Vol. 41, no. 5

725--740

EN

The stereological inverse problem of unfolding the distribution of spheres radii from measured planar sections radii, known as the Wicksell’s corpuscle problem, is considered. The construction of uniform confidence bands based on the smoothed bootstrap in the Wicksell’s problem is presented. Theoretical results on the consistency of the proposed bootstrap procedure are given, where the consistency of the bands means that the coverage probability converges to the nominal level. The finite-sample performance of the proposed method is studied via Monte Carlo simulations and compared with the asymptotic (non-bootstrap) solution described in literature.

12

Uniform field within a non-elliptical inhomogeneity in the vicinity of a nearby non-circular Eshelby inclusion

Wang X., Schiavone P.

Archives of Mechanics

|

2021

|

Vol. 73, nr 5-6

541--555

EN

We rigorously prove that a non-elliptical inhomogeneity continues to permit an internal uniform stress field despite the presence of a nearby non-circular Eshelby inclusion undergoing uniform anti-plane eigenstrains when the surrounding matrix is subjected to uniform remote anti-plane stresses. Here, we adopt a specific representation of the non-circular Eshelby inclusion as a Booth’s lemniscate inclusion. Our analysis indicates that the internal uniform stress field inside the non-elliptical inhomogeneity is independent of the existence of the Booth’s lemniscate inclusion whereas the non-elliptical shape of the inhomogeneity is attributed entirely to its presence. Representative numerical examples are presented to demonstrate the feasibility of the proposed method of general solution.

13

The use of the autoencoder to improve images in ultrasound tomography

Rymarczyk Tomasz, Kłosowski Grzegorz, Cieplak Tomasz, Kozłowski Edward, Kania Konrad

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 8

160--163

EN

The article presents the idea of a system enabling effective control of industrial processes. The high level of automation and processes monitoring plays a key role in maintaining the competitiveness of each enterprise. The paper presents an innovative approach to industrial ultrasound tomography. A shallow neural network enriched with an autoencoder was used to visualize the 2D cross-section of the tank (reactor) filled with tap water. The novelty is the use of an autoencoder to improve the quality of the measurement vector.

PL

W artykule przedstawiono ideę systemu umożliwiającego efektywną kontrolę procesów produkcyjnych. Wysoki poziom automatyzacji i monitorowania procesów produkcyjnych odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu konkurencyjności każdego przedsiębiorstwa. W artykule przedstawiono nowatorskie podejście do przemysłowej tomografii ultradźwiękowej. W celu zobrazowania dwuwymiarowego przekroju zbiornika (reaktora) wypełnionego wodą z kranu wykorzystano płytką sieć neuronową wzbogaconą o autoenkoder. Nowością jest zastosowanie autoenkodera w celu poprawy jakości wektora pomiarowego.

14

Moisture analysis of building walls using tomographic measurements

Rymarczyk Tomasz, Tchórzewski Paweł, Niderla Konrad, Adamkiewicz Przemysław, Kania Konrad, Sikora Jan

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 4

106--109

EN

The article presents the analysis of building walls humidity by means of tomographic measurements. The use of modern tomographic techniques allows for spatial assessment of humidity levels. The proposed application solves the inverse problem in electrical tomography. The measuring system contains special electrodes for measuring humidity. The application includes a number of different methods of image reconstruction, such as the level set methods, LARS, or elastic net.

PL

W artykule przedstawiono analizę wilgotności ścian budynków za pomocą pomiarów tomograficznych. Zastosowanie nowoczesnych technik tomograficznych pozwala na przestrzenną ocenę poziomu wilgotności. Proponowane zastosowanie rozwiązuje zagadnienie odwrotne w tomografii elektrycznej. System pomiarowy zawiera specjalne elektrody do pomiaru wilgotności. Aplikacja obejmuje szereg różnych metod reonstrukcji obrazu, takich jak metoda zbiorów poziomicowych, LARS, czy elastic net.

15

Analysis of geospatial areas using electrical resistance tomography

Rymarczyk Tomasz, Tchórzewski Paweł, Niderla Konrad, Adamkiewicz Przemysław, Kania Konrad, Sikora Jan

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 2

40--43

EN

The article presents an analysis of geospatial areas using electrical resistive tomography. Tomography can be used to calculate conductivity by measuring potential differences in a flood embankment. The problem is that each material has unique conductivity. This method collects data on the edge of the tested area, by which the conductivity distribution in the tested object is determined. An inverse problem has been resolved to visualize the properties of the object being tested. The optimization of the objective function uses so-called regularization based on total variation regularization. The best results were obtained by the Gauss-Newton method with Laplace regularization.

PL

W artykule przedstawiono analizę obszarów geoprzestrzennych z wykorzystaniem elektrycznej tomografii rezystancyjnej. Tomografię można wykorzystać do obliczenia przewodności poprzez pomiar różnic potencjałów w wale przeciwpowodziowych. Problem polega na tym, że każdy materiał ma niepowtarzalną przewodność. Ta metoda zbiera dane na brzegu badanego obszaru, za pomocą których określa się rozkład przewodności w badanym obiekcie. Rozwiązano problem odwrotny w celu wizualizacji właściwości testowanego obiektu. W optymalizacji funkcji celu zastosowano tak zwaną regularyzację opartą na regularyzacji całkowitej zmienności. Najlepsze wyniki uzyskano metodą Gaussa-Newtona z regularyzacją Laplace'a.

16

An inverse backward problem for degenerate two-dimensional parabolic equation

Atifi Khalid, Essoufi El-Hassan, Khouiti Bouchra

Opuscula Mathematica

|

2020

|

Vol. 40, no. 4

427--449

EN

This paper deals with the determination of an initial condition in the degenerate two-dimensional parabolic equation [formula], where Ω is an open, bounded subset of R2, a [formula] with a ≥0 everywhere, and [formula], with initial and boundary conditions [formula] from final observations. This inverse problem is formulated as a minimization problem using the output least squares approach with the Tikhonov regularization. To show the convergence of the descent method, we prove the Lipschitz continuity of the gradient of the Tikhonov functional. Also we present some numerical experiments to show the performance and stability of the proposed approach.

17

Maintenance of industrial reactors supported by deep learning driven ultrasound tomography

Kłosowski Grzegorz, Rymarczyk Tomasz, Kania Konrad, Świć Antoni, Cieplak Tomasz

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 1

138--147

EN

Monitoring of industrial processes is an important element ensuring the proper maintenance of equipment and high level of processes reliability. The presented research concerns the application of the deep learning method in the field of ultrasound tomography (UST). A novel algorithm that uses simultaneously multiple classification convolutional neural networks (CNNs) to generate monochrome 2D images was developed. In order to meet a compromise between the number of the networks and the number of all possible outcomes of a single network, it was proposed to divide the output image into 4-pixel clusters. Therefore, the number of required CNNs has been reduced fourfold and there are 16 distinct outcomes from single network. The new algorithm was first verified using simulation data and then tested on real data. The accuracy of image reconstruction exceeded 95%. The results obtained by using the new CNN clustered algorithm were compared with five popular machine learning algorithms: shallow Artificial Neural Network, Linear Support Vector Machine, Classification Tree, Medium k-Nearest Neighbor classification and Naive Bayes. Based on this comparison, it was found that the newly developed method of multiple convolutional neural networks (MCNN) generates the highest quality images.

PL

Monitorowanie procesów przemysłowych jest ważnym elementem zapewniającym właściwą eksploatację urządzeń i wysoki poziom niezawodności procesów. Prezentowane badania dotyczą zastosowania metod głębokiego uczenia w obszarze eksploatacji zbiornikowych reaktorów przemysłowych. W procesach przemysłowych opartych na reakcjach chemicznych zachodzących wewnątrz procesowej tomografii ultradźwiękowej (UST). Opracowano nowatorski algorytm wykorzystujący jednocześnie wiele klasyfikacyjnych splotowych sieci neuronowych (CNN) do generowania monochromatycznych obrazów 2D. Aby osiągnąć kompromis między liczbą sieci a liczbą wszystkich możliwych wyników pojedynczej sieci, zaproponowano podział obrazu wyjściowego na klastry 4-pikselowe. W związku z tym liczba wymaganych CNN została czterokrotnie zmniejszona i istnieje 16 różnych wyników z jednej sieci. Nowy algorytm został najpierw zweryfikowany przy użyciu danych symulacyjnych, a następnie przetestowany na danych rzeczywistych. Dokładność rekonstrukcji obrazu przekroczyła 95%. Wyniki uzyskane przy użyciu nowego algorytmu klastrowego CNN zostały porównane z pięcioma popularnymi algorytmami uczenia maszynowego: płytką sztuczną siecią neuronową, maszyną liniowego wektora wsparcia, drzewem klasyfikacji, klasyfikacją średniego k-najbliższego sąsiada i naiwnym Bayesem. Na podstawie tego porównania stwierdzono, że nowo opracowana metoda wielu splotowych sieci neuronowych (MCNN) generuje obrazy o najwyższej jakości.

18

Identification of the average and local boundary condition of heat transfer during cooling with a water spray under surface boiling

Jasiewicz Elżbieta, Hadała Beata, Malinowski Andrzej

Computer Methods in Materials Science

|

2020

|

Vol. 20, No. 4

147--155

EN

The study determined the local and average heat transfer coefficient and the heat flux on the surface of a cylinder cooled with a water nozzle. The inverse method was used to identify the heat transfer coefficient. An objective function was defined to determine the distance between the measured and calculated temperatures. Two models describing the heat transfer coefficient on the cooled surface were considered. The first model described changes in the heat transfer coefficient as a function of the sample radius and cooling time, and the second one assumed the dependence of the heat transfer coefficient solely on time. Numerical simulations showed significant differences in the determined heat transfer coefficients depending on the adopted model of the boundary condition. The performed tests included experimental temperature measurements at selected points of the sensor, numerical simulations of temperature changes, and the inverse solution.

19

Assessment of mechanical properties of bone trabeculae as an inverse problem of heterogeneous material modeling

Janc K., Tarasiuk J., Lipinski P., Bonnet A. S., Wronski S.

Archives of Mechanics

|

2020

|

Vol. 72, nr 5

385--414

EN

In this study, the trabecular bone was treated as a composite material that consists of a bone matrix weakened by ellipsoidal pores. Under the hypothesis that all information concerning the local properties and the microarchitecture are “encrypted” in the apparent properties of a given volume element (VE) of the bone, a method of retrieving these data was proposed. Software based on a genetic algorithm, combined with the incremental scale transition method was developed to this end. To test the approach, μCT measurements of four bone samples were performed providing their real micro-architecture. Tensors of apparent properties of the samples were next computed by numerical (finite element) homogenization method for a large range of the elastic properties of trabeculae. They were considered as the fitness function for the proposed algorithm. Very good agreement was found between the obtained and target values of the apparent elastic properties of the samples and volume fraction of pores. The approach is fast and accurate enough in comparison to the finite element homogenization. As an auxiliary result it was shown that the anisotropy of apparent elastic properties is mainly related to the microarchitecture of the bone, not to the intrinsic properties of trabeculae.

20

Inverse analysis as a key element of safety assessment under the snow load for the large suspension roofs structure

Zoltowski K., Drawc M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 2

369--383

EN

The paper presents a concept and realization of monitoring system for the Silesian Stadium in Chorzow. The idea of the system lies in fusion of structure monitoring with a calibrated numerical FEM model [1]. The inverse problem is solved. On the base of measured selected displacements, the numerical FEM model of the structure combined with iterative method, develops the current snow load distribution. Knowing the load, we can calculate the forces and stresses in each element of the structure and thanks to this we can determine the safety thresholds and asses the owner. Test results and conclusions are presented.

PL

Stadion Śląski w Chorzowie (60 tys. widzów) został ostatecznie przykryty jednym z największych dachów w Europie (powierzchnia - 43 tys. m2). Wisząca konstrukcja sprężona jest bardzo lekka i podatna (rys. 1). Śnieg jest głównym obciążeniem, a jego wpływ na bezpieczeństwo konstrukcji jest dominujący. Wojewoda Śląski, mając na uwadze tragiczną katastrofę w styczniu 2006 r., kiedy konstrukcja hali wystawowej zawiodła pod obciążeniem śniegowym, zabijając 65 osób, nakazał zapobiegać nieoczekiwanemu obciążeniu konstrukcji dachu. Usuwanie śniegu z dachu jest standardowym działaniem zimowym. Jednak ze względu na delikatne poszycie dachu każde odśnieżanie należy wykonywać ręcznie. Jest to niebezpieczne dla pracowników, a ponadto niekompetentne odśnieżanie może spowodować uszkodzenie powierzchni dachu poliwęglanowego. Wg instrukcji należy wyczyścić 20 tys. m2. Dlatego obciążenie śniegiem i rozkład śniegu na dachu to kluczowe informacje dla właściciela w kontekście bezpieczeństwa i działań utrzymaniowych. Odpowiednio zaprojektowany monitoring dachu może powiadomić o potencjalnych zagrożeniach i zabezpieczyć przed niepotrzebnym odśnieżaniem. W praktyce nie można przewidzieć rzeczywistej wartości i rozkładu obciążenia śniegiem na tak rozległym obszarze ze względu na wiele losowych parametrów, takich jak kierunek i natężenie wiatru, temperatura i ogólna pogoda. Ponieważ nie jesteśmy w stanie przewidzieć obciążenia śniegiem (wartości i rozkładu), nie możemy wskazać miejsca na konstrukcji, które będzie reprezentatywne dla oceny bezpieczeństwa. Dodatkowo konstrukcja cechuje się silną nieliniowością geometryczną. Proponowany system monitorowania rozwiązuje ten problem. Opracowano procedurę odwrotną. Na podstawie zmierzonych przemieszczeń identyfikowane jest obciążenie śniegiem i rozkład śniegu. Technika odwrotna jest popularna w systemach SHM. Metoda ta zasadniczo koncentruje się na identyfikacji potencjalnych uszkodzeń konstrukcji. Znane są wprawdzie zastosowania analizy odwrotnej do identyfikacji obciążenia. Niemniej jednak zdaniem autorów przedstawiona metoda identyfikacji obciążenia śniegiem na dużej, silnie geometrycznie nieliniowej konstrukcji dachu wiszącego nie była dotychczas stosowana.