Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Praca ścinanej płyty usztywnionej profilami zamkniętymi w warunkach deformacji zakrytycznej

100%

Dębski H.

Folia Societatis Scientiarum Lublinensis

|

1998

|

tom Vol. 7

7-19

EN

In the article the problem of postbuckling's deformation in the rectangular plates stiffened with closed profiles in consider. The theoretical considerations are based on the Wagner's pulling field theory.

2

Numerical Analysis of Stability of Thin-Walled Composite Column with Open Cross-Section

100%

Dębski H.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2013

|

tom Vol. 17, nr 1

29–-35

EN

In the paper a numerical analysis of both critical and post–critical state of a thin–walled channel–section simply supported beam under axial compression. The beam was made of carbon–epoxy symmetrical composite prepared with a pre–preg technology using 8 layers of unidirectional band. The numerical simulations were performed with Finite Elements Method (FEM) in Abaqus and Ansys environment and an analytical–numerical method based on the Koiter theory of conservative systems stability. The value of critical load was estimated according to the Tsai–Wu stress criterion. The performed calculations enabled critical state identification, as well as deformation states and effort analysis of the laminate structure in post–critical state.

3

Badania numeryczne i doświadczalne stateczności i nośności kompozytowych słupów cienkościennych poddanych ściskaniu

100%

Dębski H.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2013

|

tom Z. 451

1--189

PL

W rozprawie zajmowano się zagadnieniem stateczności i procesu zniszczenia ściskanych cienkościennych słupów kompozytowych o przekrojach otwartych. Do opisu zagadnienia stateczności zastosowano badania doświadczalne prowadzone na rzeczywistych konstrukcjach kompozytowych oraz metody obliczeniowe z wykorzystaniem metody analityczno-numerycznej (MAN) oraz metody elementów skończonych (MES). W ramach badań doświadczalnych na wykonanych techniką autoklawową kompozytowych słupach o przekrojach ceowych i omegowych prowadzono analizę stanu krytycznego, pokrytycznego oraz fazy zniszczenia konstrukcji. Rejestracji wyników badań dokonywano z wykorzystaniem metod tensometrii oporowej, laserowego pomiaru ugięć, szybkiej kamery i metody emisji akustycznej. Dodatkowo prowadzono ocenę jakości wytworzonych struktur kompozytowych z zastosowaniem metod nieniszczących NDT, mikrotomografii rentgenowskiej oraz mikroskopii optycznej. Zastosowane techniki umożliwiały lokalizację wewnętrznych wad wytworzonego materiału (porowatości, delaminacji), jak również identyfikację charakteru zjawiska zniszczenia struktury materiału kompozytowego po przeprowadzonych badaniach niszczących. Badania symulacyjne prowadzono z wykorzystaniem dwóch technik obli-czeniowych: metody analityczno-numerycznej oraz metody elementów skończonych. Otrzymano dobrą zgodność jakościową i ilościową wyników obliczeń z wynikami badań doświadczalnych, w szczególności dla stanu krytycznego i pokrytycznego. Potwierdziło to adekwatność opracowanych modeli numerycznych do analizy zagadnienia stateczności badanych konstrukcji kompozytowych. Stan krytyczny opisano, rozwiązując zagadnienie własne. Stany pokrytyczne stanowiące nieliniowe zagadnienie stateczności rozwiązano z wykorzystaniem metody analityczno-numerycznej bazującej na asymptotycznej teorii układów zachowawczych Koitera oraz metody elementów skończonych z wykorzystaniem metody przyrostowo-iteracyjnej Newtona-Raphsona oraz strategii korekcyjnej opartej na kontroli długości łuku w sformułowaniu metody Riksa. Analizę zniszczenia badanych konstrukcji przeprowadzono z wykorzystaniem naprężeniowych kryteriów zniszczenia kompozytu: kryterium maksymalnych naprężeń, kryterium Tsai-Hill’a, kryterium Tsai-Wu oraz kryterium Azzi-Tsai-Hilla. Wykazano jednoznaczność oraz akceptowalną przydatność zastosowanych kryteriów do opisu fazy zniszczenia ściskanych słupów kompozytowych, weryfikując otrzymane wyniki badaniami doświadczalnymi. Na podstawie przeprowadzonych analiz zauważono istotny wpływ układu włókien kompozytu na wartość obciążenia krytycznego i niszczącego. Dotyczy to również otrzymywanych postaci lokalnego wyboczenia ścian słupów, dla których w zależności od zastosowanej konfiguracji kompozytu otrzymywano inne liczby półfal w kierunku wzdłużnym charakteryzujących proces utraty stateczności badanych konstrukcji. Prezentowana praca składa się z jedenastu rozdziałów. Rozdział pierwszy stanowi wprowadzenie w tematykę zagadnienia stateczności oraz zniszczenia cienkościennych struktur kompozytowych. W rozdziale drugim omówiono najważniejsze pozycje literaturowe dotyczące tematyki niniejszej pracy. Najważniejsze cele oraz tezę prezentowanej pracy sformułowano w rozdziale trzecim. Rozdział czwarty zawiera podstawowe równania stateczności oraz właściwości mechaniczne cienkościennych płyt kompozytowych. W rozdziale piątym omówiono wybrane kryteria zniszczenia kompozytów. W rozdziale szóstym przedstawiono metodykę rozwiązania zagadnienia stateczności metodą analityczno-numeryczną (MAN) oraz metodą elementów skończonych (MES). Rozdział siódmy zawiera opis przedmiotu badań, metod wytwarzania i oceny właściwości wytworzonych struktur kompozytowych. W rozdziale ósmym przedstawiono wyniki badan doświadczalnych stanu krytycznego. Rozdział dziewiąty zawiera wyniki analizy analityczno-numerycznej i numerycznej w kontekście wyników badań doświadczalnych. W rozdziale dziesiątym przedstawiono wyniki analizy zniszczenia badanych konstrukcji cienkościennych. Wnioski końcowe pracy zawarto w rozdziale jedenastym.

EN

The thesis deals with of a problem of stability, as well as damage processes taking place in thin-walled composite columns having open cross-sections. In order to describe the stability phenomena, both experimental tests, lead on the real composite structures and computational methods, exploiting an analytical-numerical method, as well as the Finite Element Method (FEM) were performed. Within the framework of experiment a critical state analysis, as well as a postcritical one, comprising the structure’s failure phase were conducted on an Q-type and a C-type channel section composite columns manufactured with the autoclaving technique. The data acquisition process was performed with an electrical strain gage technique, a laser sensor deflection measurement, a high speed camera and an acoustic emission technique. In addition, the columns’ quality check was performed using non-destructive techniques (NDT), an X-ray microtomography and an optical microscopy. The exploited techniques enabled a location of internal flaws (porosity, delamination) of the manufactured composite material, as well as an identification of damage mechanisms of the structure after performing destructive tests. The numerical simulations were lead with the two computational techniques: the analytical-numerical one and the Finite Element Method. A good agreement of the computational and the experimental results was gained, both in qualitative and in quantitative sense, especially for the critical and the postcritical state. This confirmed the aptitude of the elaborated numerical models to be used in the analysis of stability of the examined structures. The critical state was defined by solving the eigenproblem. The postcritical state, being a nonlinear problem of stability was solved by taking advantage of both analytical-numerical method and the Finite Element Method. The former based on the Koiter’s asymptotic theory of conservative systems, whereas the latter exploited the incremental-iterative Newton-Raphson method accompanied by a corrective strategy based on the arc length control in the formulation of the Riks method. The failure analysis of the examined structures was performed using several stress criteria for damage in composites: the maximum stress criterion, as well as the Tsai-Hill, the Tsai-Wu and the Azzi-Tsai-Hill criterion. An acceptable suitability of the applied criteria for the preliminary description of the failure phase of the compressed composite columns was proved by a verification of the numerically gained results with the experimental ones. On the basis of the performed analyses a considerable influence of the composites’ fibre direction sequence on the value of critical load, the failure load and the postcritical stiffness of the structure was observed. This applied also to the received modes of local buckling of the columns’ walls, for which different half-wave numbers were gained in longitudinal direction depending on the composite sequence. The number half-waves characterized the process of stability loss of the examined structures. The performed research enabled an elaboration of a procedure of complex stability and load capacity analysis of thin-walled composite columns having complicated shape of its cross-section. The performed multidisciplinary study within the above described domain enabled sufficient identification and interpretation of the composite structures’ damage processes. The presented thesis comprises eleven chapters. The first one is an intro-duction to the subject of stability and damage problems of thin-walled composite structures. In chapter two, the most important literature items, concerning the subject area of the thesis were discussed. Main goals of the thesis were formulated in chapter three. Chapter four contains basic equations of stability of thin-walled composite plates. In chapter five, chosen criteria of composite failure were talked over. In chapter six, the procedure of solving the stability problem with the analytical-numerical method and with the Finite Element Method was presented. Chapter seven contains a description of the research objects, manufacturing methods and ways of determination of the fabricated composite structures’ properties. In chapter eight, the critical state’s experimental results were presented. Chapter nine contains the results of the analytical-numerical, as well as the numerical analysis within a context of experimental results. In chapter ten, the results of damage analysis of the examined thin-walled structures were collected. The conclusions arising from the thesis were presented in chapter eleven.

4

Experimental investigation of post-buckling behavior of composite column with top-hat cross-section

100%

Dębski H.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

tom Vol. 15, no. 2

106-110

EN

The object of this study is a thin-walled beam made of carbon-epoxy composite with open cross-section. The material used was a composite of epoxy matrix reinforced with carbon fiber (system HexPly M12, Hexcel). The M12 system is used above all in aircraft structures. It exhibits high fatigue durability and good maintenance properties at relatively low specific gravity. The research was lead as the FEM numerical analyses and experimental tests in buckling and post-buckling state, as well. In the conducted research in order to evaluate the effort ratio of the composite the Tsai-Wu tensor criterion was exploited. The numerical tool used was the ABAQUS software.

PL

Przedmiotem badań jest cienkościenna belka wykonana z kompozytu węglowo-epoksydowego o przekroju otwartym. Zastosowanym materiałem był kompozyt o osnowie żywicy epoksydowej wzmacniany włóknami węglowymi systemu HexPly M12 (Hexcel). System M12 wykorzystywany jest w przede wszystkim w strukturach lotniczych i charakteryzuje się wysoką trwałością zmęczeniową oraz dobrymi właściwościami eksploatacyjnymi, przy stosunkowo niskim ciężarze własnym. Badania prowadzono w zakresie obliczeń numerycznych z wykorzystaniem MES oraz badań eksperymentalnych w stanie krytycznym i pokrytycznym. W prowadzonych badaniach do oceny stopnia wytężenia kompozytu wykorzystano kryterium tensorowe Tsai-Wu. Zastosowanym narzędziem numerycznym był program ABAQUS.

5

Finite numerical analysis of composite structure under complex loading conditions - optimal ply design of laminate

100%

Dębski H.

|

tom Vol. 17, No. 1

111-115

EN

The paper presents FEA numerical analysis of composite structure subjected to complex loading conditions (tension and shear). The layered structures were characterized from the standpoint of optimal selection and strength parameters. The subject of the examinations was a composite: glass fibres reinforcedpolymers-M12/26%/TVR380R-glass prepreg system (Hexcel, R-glass fibres-undirectional, M12 epoxy resin). The composite system is use in helicopter blades. It exhibits good fatigue life and hot/wet performances up to 100° C. The strength properties were investigated according to ISO and ASTM standards. The composites for the study were pro duce d by autoclave technique. The Layup-Ply method with ABAQUS/Standard program was applied as an analysis tool which was carried out the leading of calculation. It was used an incremental iterative Newton-Raphson's method in a range of nonlinear geometric. Numerical calculation was made as a part of introduction to failure analysis composite materials. The risk of laminate's damage could be estimated as a possible appearing in dangerous points of construction. There were taken four criteria: the Maximum Stress Criterion, Tsai-Hill's Criterion, tensor criterion of Tsai-Wu and Azzi-Tsai-HiU's criterion.

6

Fluid Structured Interaction (FSI) jako narzędzie wspomagające projektowanie elementów nośnych statków powietrznych

63%

Szklarek K. , Dębski H.

Logistyka

|

2015

|

tom nr 4

6009--6014, CD 2

PL

W pracy zaprezentowano przykład wykorzystania numerycznej analizy typu Multiphysics na przykładzie sprzężonej symulacji FSI (Fluid Strutured Interaction). Przeprowadzone obliczenia stanowiły połączenie obliczeń numerycznych z dziedziny mechaniki ciała stałego CSM (Computational Solid Mechanics) z mechaniką płynów CFD (Computational Fluid Mechanics), co czyni FSI doskonałym narzędziem w projektowaniu elementów nośnych konstrukcji lotniczych. Otrzymane wyniki wykazują zgodność z prezentowanymi w literaturze charakterystykami badanych wielkości aerodynamicznych, co potwierdza w analizowanym przypadku poprawność modelowania tych zjawisk. Obliczenia przeprowadzono z wykorzystaniem komercyjnego pakietu do obliczeń numerycznych, wykorzystującego metodę elementów skończonych – programu ABAQUS®.

EN

The paper presents an example of using numerical analysis the type of Multiphysics on the example of simulation coupled FSI (Fluid Interaction Structured). The calculations were a combination of numerical calculations in the field of solid mechanics CSM (Computational Solid Mechanics) with fluid mechanics (CFD Computational Fluid Dynamics). This way is making FSI a great tool in the design of bearing elements aircraft. Obtained results are consistent with aerodynamic characteristics of the studied size presented in the literature. That confirms the correctness of the present case, the modeling of these phenomena. The calculations were performed using a commercial package for numerical calculation, using the finite element method - ABAQUS® program.

7

Numerical simulation of cracking process of polymer composites on example of SENB sample

63%

Kwiatkowski D. , Dębski H.

Kompozyty

|

2011

|

tom R. 11, nr 4

299-303

EN

The numerical calculations made in the work included the analysis of stress distribution near the rift top and determination of the stress intensity coefficient (WIN) as well as the J integral during three-point bending of SENB samples made from composites with a matrix of two well-known thermoplastics: PP and PA6 with a 25% content of glass fibre. Analysis of the composites crack development and propagation was also done performed. The numerical tool used for FEM calculations is the ABAQUS/Standard computer program that has modern calculation procedures in this field. The numerical calculations were made taking into consideration the experimental data determining the conditions of cracking process initiation of the composite material. The results of the numerical calculations were verified by the results of the experiments. The numerical calculations that were made concerned a geometrically non-linear problem. They were conducted with use of the incremental-iterative Newton-Raphson method. The numerical analysis was performed in two steps. The first step was a preliminary analysis that allowed estimation of the stress level in the composites near the rift top that initiated the cracking process, as well as forecasting the possibility of further propagation occurrence (or exclusion of this phenomenon) in the material region. In the second step of calculations corresponding to the critical value of deflection, numerical calculations taking into account the development and propagation of the crack were made using a more advanced technique for modeling cracking - the Cohesive Zone Method (CZM).

PL

Przeprowadzone w pracy obliczenia numeryczne obejmowały analizę rozkładów naprężenia w pobliżu wierzchołka rysy i wyznaczenie współczynnika intensywności naprężeń WIN oraz całki J podczas trójpunktowego zginania próbek SENB wykonanych z kompozytów na osnowie dwóch znanych tworzyw termoplastycznych PP i PA6 z 25% zawartością włókna szklanego. Dokonano również analizy rozwoju i propagacji pękania tych kompozytów polimerowych. Zastosowanym w obliczeniach MES narzędziem numerycznym jest program ABAQUS/Standard, posiadający nowoczesne procedury obliczeniowe w tym zakresie. Obliczenia numeryczne prowadzono z uwzględnieniem danych doświadczalnych określających warunki inicjacji procesu pękania danego kompozytu polimerowego. Wyniki obliczeń numerycznych zostały zweryfikowane z rezultatami badań eksperymentalnych. Wykonane obliczenia numeryczne stanowiły zagadnienie geometrycznie nieliniowe z wykorzystaniem przyrostowo-iteracyjnej metody Newtona-Raphsona. Analiza numeryczna prowadzona była w dwóch etapach. Pierwszy etap obliczeń stanowił wstępną analizę, pozwalającą oszacować poziom wytężenia kompozytów polimerowych w pobliżu wierzchołka rysy inicjującego proces pękania oraz dokonać oceny możliwości wystąpienia dalszej propagacji (lub jej wykluczenie) w obszarze materiału. W drugim etapie obliczeń, odpowiadającym osiągnięciu krytycznej wartości ugięcia, przeprowadzono obliczenia numeryczne uwzględniające rozwój i propagację pęknięcia z wykorzystaniem bardziej zaawansowanej techniki modelowania procesu pękania - Cohesive Zone Method (CZM).

8

Wirtualny prototyp podbierakowej głowicy do paletyzacji

63%

Ferdynus M. , Dębski H.

Logistyka

|

2015

|

tom nr 4

3151--3157, CD2

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie paletyzacji jako proces kończący cały cykl produkcyjny. Opisano zagadnienia związane z paletyzacją w kontekście zastosowania zrobotyzowanych i zautomatyzowanych linii. Zaprezentowano wirtualny prototyp głowicy do paletyzacji worków opracowany w środowisku systemu CAx- Catia v5. Opisano jego budowę i poszczególne podzespoły. Zaprezentowano również wyniki analizy funkcjonalnej- położenia poszczególnych członów w charakterystycznych położeniach urządzenia. Analiza kolizji i prawidłowości wykonania modelu przeprowadzona w środowisku DMU Kinematics systemu Catia v5 potwierdziła wartość wirtualnego prototypu. Model posiada funkcjonalność profesjonalnej głowicy firmy Wikpol, został skonstruowany w oparciu o zasadę modułowości. Ułatwia to ewentualne naprawy i skraca związany z tym przestój. Model posiada również zespół amortyzujący, który chroni robota przed skutkami kolizji głowicy z przeszkodą.

EN

In the paper the author discusses the palletization as process that ends the whole cycle of production. He describes the process in the context of the use of robotic and automatic production lines, presents the CAx-Catia v5 virtual prototype of a head for the palletization of valve bags, and describes its structure and components. In the paper there are also presented the results of qualitative and functional analysis of the location of particular limbs in the characteristic positions. The analysis of clashes in the model, conducted in DMU Kinematics environment of Catia v5 system, has proven the quality of the virtual prototype. The prototype holds the functionality of a professional head made by Wikpol company, it's construction is based on the rule of modularity. It simplifies presumptive repairs and shorten the outage. The prototype possesses also amortisation system that protects the robot against the consequences of the collision of the head and the obstacle.

9

Numerical and Experimental Analysis of Compression Plate with Cut-Out

63%

Falkowicz K. , Dębski H.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2016

|

tom Vol. 20, nr 2

167--175

EN

A buckling and post{buckling behavior analysis of thin-walled composite plate under a compressive force is presented. The plate with central notch was made of a carbonepoxy composite - a laminate consisting of eight symmetrically oriented plies. The one layer arrangement was taken into consideration. The main objective of the study was to investigate the behavior of the considered plate under quasi-static compression. A numerical analysis was conducted with the Abaqus commercial FEM software package. The experimental test was performed under standard conditions on a universal Zwick/Roell Z050 testing machine. The results obtained in the numerical methods are compared to these obtained experimentally. The experimental results were then used to develop new FEM models that allowed one to describe the post{buckling behavior and to estimate the ultimate load-carrying capacity of the composite plates under investigation.

10

Analiza MES połączeń klejowych kompozytu epoksydowo-aramidowego

63%

Rudawska A. , Dębski H.

Mechanik

|

2014

|

tom R. 87 nr 11

950--952

PL

Przedstawiono wybrane aspekty modelowania połączeń klejowych kompozytów polimerowych metodą elementów skończonych (MES). Przedmiot badań stanowiły połączenia klejowe zakładkowe obciążone na ścinanie, wykonane z kompozytu epoksydowo-aramidowego. Celem badań było określenie poprawności modelowania spoiny klejowej z elementami typu cohesive oraz połączenia klejowego kompozytu epoksydowego, z uwzględnieniem wyników badań eksperymentalnych. Porównano rozkład naprężenia zredukowanego zgodnie z hipotezą Hubera-Misesa-Hencky’ego oraz według hipotezy naprężenia maksymalnego głównego w spoinach klejowych badanych modeli połączeń, a także przedstawiono odkształcenie łączonych materiałów. Do obliczeń numerycznych wykorzystano program ABAQUS®.

EN

Presented are some selected aspects of modeling of the polymer composite adhesive joints using the finite element method. Subject to the research work were the shear loaded singlelap adhesive joints accomplished by means of epoxy-aramide composite. The purpose of the research was to estimate feasibility of the cohesive elements joints and that of the epoxy-aramide composite adhesive joints modeling, considering the results of experimental research. The reduced stress to Huber-Henckyvon Mises stress hypothesis and to the maximum principal stress hypothesis in adhesive layer of the tested adhesive joints were compared. Deformation of adherends was also presented. Applied for numerical analysis work was ABAQUS® program.

11

Analiza numeryczna procesu pękania kompozytu PA 6 z włóknem szklanym

63%

Kwiatkowski D. , Dębski H.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2011

|

tom [R.] 17, nr 3

177-180

PL

W pracy przeprowadzono analizę numeryczną procesu pękania kompozytu PA6 z 25% zawartością włókna szklanego podczas trójpunktowego zginania próbki typu SENB. Analiza numeryczna prowadzona była w dwóch etapach. Pierwszy etap obliczeń stanowił wstępną analizę, pozwalającą oszacować poziom wytężenia kompozytu polimerowego w pobliżu wierzchołka rysy inicjującego proces pękania, oraz dokonać oceny możliwości wystąpienia dalszej propagacji (lub jej wykluczenie) w obszarze materiału. W drugim etapie obliczeń, odpowiadającym osiągnięciu krytycznej wartości ugięcia przeprowadzono obliczenia numeryczne uwzględniające rozwój i propagację pęknięcia z wykorzystaniem Cohesive Zone Method. Zastosowanym w obliczeniach MES narzędziem numerycznym jest program ABAQUS/Standard, posiadający nowoczesne procedury obliczeniowe w tym zakresie. Obliczenia numeryczne prowadzono z uwzględnieniem danych doświadczalnych określających warunki inicjacji procesu pękania danego kompozytu polimerowego. Wyniki obliczeń numerycznych zostały zweryfikowane z rezultatami badań doświadczalnych.

EN

The work carried out numerical analysis of the cracking process PA6 composite with 25% glass fiber content in three-point bending SENB specimen type. The numerical analysis was made in two steps. The first step was a preliminary analysis that allowed estimating the stress level in composite near to the rift top, that initiated the cracking process as well as forecasting the possibility of further propagation occurrence (or exclude this phenomenon) in the material region. In the second step of calculation, corresponding to the critical value of deflection, numerical calculations taking into account the development and propagation of crack were made, using Cohesive Zone Method. Used in the calculation of FEM numerical tool is the program ABAQUS / Standard, our modern computational procedures in this regard. The numerical calculations were made with the consideration of experimental data determined the conditions of cracking process initiation of the composite material. The results of numerical calculations were verified with results of experiments.

12

Modelowanie procesu zniszczenia spoiny klejowej w jednozakładkowym połączeniu klejowym blach aluminiowych

63%

Rudawska A. , Dębski H.

Mechanik

|

2010

|

tom R. 83, nr 2

118-121

PL

Zaprezentowano numeryczną analizę MES procesu zniszczenia spoiny klejowej w jednozakładkowym połączeniu klejowym blach aluminiowych. Celem prowadzenia obliczeń było opracowanie modelu numerycznego badanego połączenia, umożliwiającego uwzględnienie procesu zniszczenia spoiny klejowej na sklutek działania obciążenia niszczącego, którego wartość została określona w badaniach eksperymentalnych.

EN

Presented is FEM based numerical analysis of destruction of a single lap adhesive joint of aluminium metal sheets. The calculations were carried out so as to consider progress of destruction of the adhesive joint in numeric model of the joint subjected to experimentally estimated failure load.

13

Analiza MES płyty prostokątnej usztywnionej profilami zamkniętymi

63%

Dębski H. , Jonak J.

|

2006

|

tom R. 48, nr 5-6

122-125

PL

Rozważa się stateczność oraz stan deformacji zakrytycznej prostokątnej płyty cienkiej usztywnionej profilami zamkniętymi, poddanej działaniu obciążenia stycznego. Badania obejmowały obliczenia teoretyczne oraz analizę numeryczną konstrukcji z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Równolegle do wykonywanych obliczeń przeprowadzono badania eksperymentalne konstrukcji, stanowiące formę bieżącej weryfikacji modelu MES.

EN

This paper presents buckling and postbuckling deformation state of rectangular plate which are stiffened closed profiles. Researches connected theoretical calculations and numerical FEM analysis of this construction. In order verification of numerical model experimental tests were carried out.

14

Numeryczna analiza tarcz kompozytowych zbrojonych włóknami szklanymi i węglowymi w warunkach złożonego stanu obciążenia

63%

Bieniaś J. , Dębski H.

Kompozyty

|

2010

|

tom R. 10, nr 2

127-132

PL

Celem badań była analiza numeryczna struktury kompozytowej pod kątem doboru optymalnego układu warstw laminatu i uzyskania najkorzystniejszych parametrów wytrzymałościowych struktury poddanej działaniu złożonego stanu obciążenia (obciążenia rozciągającego i ścinającego). Przedmiot badań stanowiły materiały kompozytowe o osnowie Żywicy epoksydowej wzmocnione włóknami szklanymi i węglowymi (jednokierunkowe taśmy prepreg, system HexPly M12, Excel) wytworzone metodą autoklawową. Obydwa systemy kompozytowe wykorzystywane są w budowie łopat śmigłowców i charakteryzują się wysoką trwałością zmęczeniową oraz dobrymi właściwościami eksploatacyjnymi. Budowę modelu numerycznego kompozytowych tarcz oparto na technice Layup-Ply, stanowiącej jeden z podstawowych sposobów modelowania materiałów kompozytowych w programie Abaqus. Podstawę oszacowania wytrzymałości badanych struktur stanowiły kryteria: maksymalnych naprężeń, Tsai-Hilla, kryterium tensorowe Tsai-Wu oraz kryterium Azzi-Tsai-Hilla. Obliczenia numeryczne stanowiły również wstępną analizę zniszczenia materiałów kompozytowych, polegającą na ocenie modelu numerycznego pod kątem występowania obszarów, w których na skutek obciążenia zewnętrznego istnieje ryzyko uszkodzenia laminatu. Przeprowadzona analiza numeryczna kompozytowych tarcz poddanych działaniu złożonego stanu obciążenia (rozciąganie i ścinanie techniczne) wykazała dominującą wytrzymałość badanych konstrukcji na przenoszenie obciążenia rozciągającego. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono wyższą wytrzymałość kompozytu zbrojonego włóknami węglowymi w porównaniu z kompozytem zbrojonym włóknami szklanymi, pomimo prawie dwukrotnie mniejszej grubości tarczy. Wykorzystanie w tym zakresie metody elementów skończonych umożliwia optymalizację struktury kompozytu oraz doboru najkorzystniejszych parametrów materiałowych już na etapie projektowania konstrukcji.

EN

Numerical analysis was a purpose of researches on a composite structure in terms of two aspects. The first was to choose optimum configuration of a layer laminate and the second was to obtain the best parameters of strength structure, which was subjected to analysis in complex load (tension and shearing loads). A subject of researches was made by composite materials by a matrix epoxy reinforcement glass and carbon fibers (unidirectional tape of pre-pregs, system HexPly M12 Excel) which was created by an autoclave technology. These two composite systems are used to build helicopter blade. They are characterised a very high stability on fatigue and good exploitation properties. The build of numerical model in composite shield was founded on a technique Layup-Ply, which was one of the basic way for modelling composite materials in a program Abaqus. Grounds for estimate to strength researches structures were criterions: Maximum Stress Criterion, Tsai-Hill's criterion, tensor criterion of Tsai-Wu's and Azzi-Tsai-Hill's criterion. Numerical calculations were an introductory analysis of failure composite materials. It was depend on judge numerical model in terms of appearance areas, in which a risk of damage laminate was existed by an effect of external loads. Numerical analysis in plates composites was carried out, where the plates were under complex loads (technical tension and shear). It was shown a dominant strength of researching construction for transfer a tension load. On the basis of receiving solutions was found a higher strength of composite which was created from carbon fibres in compare with glass fibres. The shield was nearly twice thinner. In this range using FEM is very useful and makes possible to optimality composite structure. It is easier to choose the best parameters of a material on the first step of projecting the construction.

15

Numeryczne modelowanie właściwości materiałów konstrukcyjnych na przykładzie fragmentu łopaty śmigłowca

63%

Dębski H. , Bieniaś J.

Kompozyty

|

2010

|

tom R. 10, nr 2

170-174

PL

Zaprezentowano przykłady numerycznego modelowania właściwości materiałów konstrukcyjnych z wykorzystaniem metody elementów skończonych na przykładzie fragmentu konstrukcji łopaty śmigłowca (struktura hybrydowa). Prowadzona analiza numeryczna miała na celu wyznaczenie stanu odkształcenia konstrukcji oraz określenia rozkładów naprężeń w podstawowych elementach cienkościennego ustroju nośnego. Zastosowanym do obliczeń narzędziem numerycznym był program Abaqus/Standard, umożliwiający modelowanie różnych rodzajów materiałów, w tym kompozytów, oraz prowadzenie obliczeń z uwzględnieniem zagadnień geometrycznie i fizycznie nieliniowych. Zaprezentowany w pracy sposób modelowania właściwości materiałowych złożonych struktur z elementami kompozytowymi umożliwia przeprowadzenie analizy stopnia odkształcenia i wytężenia konstrukcji w warunkach złożonych obciążeń zewnętrznych. Przeprowadzone obliczenia numeryczne umożliwiły identyfikację charakteru obciążenia poszczególnych elementów konstrukcji łopaty. Otrzymane wyniki wykazały, że najbardziej wytężonymi elementami struktury są elementy wykonane z materiałów kompozytowych, a w szczególności elementy dźwigara oraz poszycia. Natomiast materiały wypełnienia, w obszarze których otrzymano niskie poziomy naprężenia, spełniają jedynie rolę usztywniającą strukturę łopaty. Zaprezentowane obliczenia numeryczne stanowią nowoczesne podejście w procesie projektowania oraz analizy lotniczych struktur nośnych, stanowiących hybrydowe układy materiałowe.

EN

In this paper was presented examples of numerical modeling properties of construction materials by using a FEM and an example of a part of helicopter blade construction (hybrid structure). Numerical analysis, which was carried out, have had an issue to assign a state of strain construction and to define reduced stress pattern in basic elements in thin-walled load carrying structure. A numerical tool, which was using, was a program Abaqus/Standard. It was possible to modelling a different kind of materials in this case of composites and to run calculations with allowing for geometric and physics non-linear problems. This paper was shown a way of modelling material properties in complex structures with composite elements. It was allowed to carry out degree analysis in deformations and efforts in construction of external load conditions complex. Numerical calculations were given to identify a character of loads in different parts of blade construction. The results were shown, that the most effort elements of the structure were elements, which were made of composites especially the elements of spar and skin. However a filling of materials in an area where the low level of stresses was received, realized only a role in stiffening of blade structure. Numerical calculations represents a new approach to process of projecting and analysis in aviation load carrying structure, which are made of a hybrid materials.

16

Effect of thermal barrier coating on temperature and stress distribution in diesel engine

63%

Hejwowski T. , Dębski H.

Journal of KONES

|

2009

|

tom Vol. 16, No. 4

147-154

EN

The paper presents results of FEM investigations into the effect of thermal barrier coating (TBC) on stress and temperature distributions in the components of naturally aspirated diesel engine. Calculations were performed by means of Abaqus ver. 6.8-3 computer program. The considered coating was plasma sprayed double-layered TBC consisting 0.15 mm thick NiCrAl bond layer and 0.3 mm ZrO2-8%Y2O3 top coat. TBC reduced the maximum temperature of the cylinder head by 15K compared to uncoated metal head, increased temperature of the outlet channel by 10 K and reduced maximum temperatures in inlet and outlet valves by 2 and 1.2 K, respectively. Although maximum temperature of the pis ton head remained the same after deposition of the coating but the range of temperatures at the piston head was reduced by 23.8%. Application o f TBC considerably reduced stresses in acritical region of outlet valve- the interface of stellite hardfacing /valve. The highest thermal stresses in the TBC were in the bondcoat, which confirms the common localization of damages. Stress concentrations were also found in the metal part at the edges of TBC and at the edges of the recess machined in the piston head. The reduction of metal temperatures and thermal gradients in protected components should have some positive effect on the components' durability.

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań numerycznych wpływu powłoki typu bariery cieplnej (TBC) na rozkład temperatur i naprężeń w elementach wolnossącego silnika ZS. Obliczenia numeryczne zostały wykonane przy pomocy programu Abaqus wer. 6.8-3. Rozważano natryskaną plazmowo powlokę dwuwarstwową składającą się z warstwy podkładowej o gr. 0,15 mm i warstwy ceramicznej ZrO2-8%Y2O3 o grubości 0,3 mm. TBC obniżyła maksymalną temperaturę głowicy silnika o 15 K w porównaniu do głowicy nie pokrytej powłoką oraz obniżyła maksymalne temperatury zaworów wylotowego i dolotowego o 2 K i 1,2 K, odpowiednio. Wprawdzie maksymalna temperatura tłoka pozostała stała ale obniżył się o 23,8% zakres temperatur na powierzchni tłoka. Zastosowanie powłoki znacznie obniżyło wartość naprężeń w krytycznym miejscu zaworu wylotowego- granicy podłoża i warstwy napawanej stellitem Najwyższa wartość naprężeń TBC występowała w warstwie podkładowej co potwierdziło częstą lokalizację pęknięć. Znaleziono również koncentracje naprężeń na krawędzi TBC i krawędzi wybrania w denku tłoka. Obniżenie temperatur metalu i gradientów temperatur w pokrytych elementach powinno wydłużyć trwałość elementów.

17

Adhesive bonded hot dip zinc coated sheet and titanium sheet joint strength - numerical analysis

63%

Rudawska A. , Dębski H.

Journal of KONES

|

2012

|

tom Vol. 19, No. 1

339-345

EN

This paper describes a numerical analysis of adhesively bonded hot dip zinc coated sheet and titanium sheet and its comparison with the results of experimental tests. The study aims at presenting a comparative analysis of numerical calculation results with the results of strength test of the joints in question. Numerical simulations are an invaluable extension of experimental tests and, moreover, prove particularly useful at joint designing and analysis stages. The calculations were conducted with ABAQUS Standard software and allowed for the destructive force value obtained in experimental tests. Strength tests were conducted on single-lap adhesive joints for given structural materials; the samples were shear-loaded. The comparison of the results of experimental tests and numerical analysis led us to observe certain inconsistencies in the destructive force values, consequently providing information on the accuracy of a numerical model when compared with the actual model. Geometric model of the analysed single-lap adhesive joint, numerical model of the analysed single-lap adhesive joint, adhesive layer failure criterion description, visualisation of the analysed single-lap joint failure process, visualisation of adhesive joint failure stages of adhesive layer are presented.

18

Numerical analysis of composite structures with embedded piezoelectric active elements

63%

Dębski H. , Latalski J.

Journal of KONES

|

2012

|

tom Vol. 19, No. 1

51-69

EN

The paper presents a numerical simulation of active multiple layer composite beams in bending test. Within framework of performed analysis glass-epoxy and carbon-epoxy laminates with integrated piezoelectric actuators were considered. In the research macro fiber composite (MFC) type transducers exhibiting d33 effect were used. The numerical models and further calculations were done in ABAQUS/Standard FEM software. Discrete models of the considered composite beam structures were formulated according to the Layup-Ply technique. In performed tests nonlinear geometric effects corresponding to large structural deflections were taken into account. The resulting state equations were solved by means of Newton-Raphson iterative method. Finally, the findings of numerical simulations were compared to the outcomes of laboratory experiments. A very good agreement of numerical and experimental results was achieved; this confirmed the assumptions made to the numerical model and further modelling technique. Numerical model of the piezoelement, analysis of a composite beam with piezoelectric patch, numerical tests for the separated M-8503-P1 piezoelement, electric boundary conditions for the examined actuator, strain state of a glass-epoxy laminate, laboratory test-stand, numerical and laboratory experiment results are presented.

19

Numerical FEM analysis for the part of composite helicopter rotor blade

63%

Dębski H. , Ostapiuk M.

Journal of KONES

|

2012

|

tom Vol. 19, No. 1

71-77

EN

Composites are a group of materials applied more extensively in aviation constructions. Their good physicalchemical and mechanical properties, and particularly from the ratio of strength to low density give a dominant place for applying in thin- walled constructions as a load carrying-capacity structure. One of the most effort parts of the helicopter is the thin-walled structure of rotor blade. The numerical calculations are a very helpful tool for solutions and analysis of materials. In this paper was presented the preliminary analysis of the effort of composite materials. Then it was possible to identify the region where is the high risk of failure in load-carrying capacity structure. The numerical tool applied to the analysis was the ABAQUS/Standard program. The estimation of the level of effort in the composite materials in the performed studies were the maximum stress criterion, the Tsai-Hill criterion, the tensor Tsai-Wu criterion and the Azzi-Tsai-Hill criterion. The mechanical properties required for analysis were performed in the way of experiments way, according to the standard specifications for this type of materials. FEM analysis was shown the effort elements of the construction, where were the highest level of tension stresses.

20

Typoszereg modułowych wkrętarek przemysłowych

63%

Dębski H. , Nieoczym A.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2013

|

tom nr 4

26--29

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie programu wspomagającego budowę wkrętarek przemysłowych. Omówiono podstawowe punkty doboru modułów konstrukcyjnych wraz z matematycznym uzasadnieniem kolejności obliczanych parametrów i ich wpływu na proces wkręcania. Zamieszczono wyniki badania parametrów wkręcania skonstruowaną wkrętarką oraz zamieszczono wzory funkcji wielomianowych charakteryzujących ten proces..

EN

The article presents computer programs assisting the structure of industrial screwdrivers. Basic points of the structural modules selection are discussed together with mathematical justification of the calculated parameters order and their influence on the process of driving. Results of the examination of driving parameters are presented with the constructed screwdriver and formulae of polynomial functions that are characteristic for this process.