Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Metoda identyfikacji w mechanice materiałów ciągliwych z uszkodzeniami

100%

Nowak Z.

|

2006

|

tom nr 5

3-213

PL

Mechanika materiałów niejednorodnych służy przewidywaniu ich właściwości makroskopowych na podstawie badania ich mikrostruktury i mechanizmów deformacji. Nowe metody badawcze dostarczają informacji o zachowaniu się materiałów w skali mikroskopowej i nanometrycznej. Opis złożonego zachowania się materiałów przy różnych obciążeniach wymaga wprowadzenia do modeli konstytutywnych funkcji i parametrów materiałowych, które trzeba określić eksperymentalnie. Jednak nie dla wszystkich wielkości dysponujemy bezpośrednimi danymi doświadczalnymi. Wszechstronne badania materiałów przy różnych obciążeniach są zbyt kosztowne, a w wielu przypadkach niemożliwe do przeprowadzenia. Konieczne staje się, zatem dokonanie wyboru najistotniejszych efektów danego zjawiska, cech badanego materiału i określenie w miarę prostego, ale wszechstronnego modelu konstytutywnego. Podstawowym celem pracy jest opracowanie metody identyfikacji wykorzystującej funkcję strat odporną na błędy pomiarów oraz określeniu metod porównywania i wyboru najlepszego modelu z kilku nieliniowych modeli konstytutywnych. Wykorzystanie miary odległości informacyjnej Kullbacka-Leiblera między modelami lub między odpowiedzią modelu a danymi doświadczalnymi, pozwala określić, który z modeli lepiej dopasowuje się do danych rzeczywistych. Opracowaną metodę użyto w analizie zaawansowanych deformacji plastycznych osiowosymmetrycznego rozciągania próbek cylindrycznych i jest treścią rozdziału 9. W pierwszej części rozprawy, w rozdziałach 2-7 przedstawiono różne sposoby opisu złożonego zachowania się metali przy ąuasi-statycznych i dynamicznych obciążeniach. Przedstawiono zagadnienie modelowania rozwoju mikrouszkodzeń i mikropustek podczas deformacji ciała stałego. Przedyskutowano sposoby doboru modelu konstytutywnego i wpływ metody identyfikacji na postać użytych funkcji materiałowych. Zbadano zjawisko zaawansowanych odkształceń plastycznych i wpływ rozwoju mikrouszkodzeń na zachowanie materiału jako agregatu (osnowa i cząstki drugiej fazy). Przedstawiono opis płynięcia plastycznego materiału z mikrouszkodzeniami. Zachowanie materiału w procesach ąuasistatycznych opisano z wykorzystaniem modelu plastyczności, w którym uwzględniono izotropowe wzmocnienie plastyczne, a osłabienie opisano przez ewolucję mikrouszkodzeń. Przeprowadzono systematyczną analizę numeryczną ąuasistatycznego rozciągania próbek stalowych. Zbadano problem lokalizacji odkształceń plastycznych w ramach teorii lepkoplastyczności. Zastosowano opis płynięcia plastycznego z pasmami ścinania w numerycznej analizie procesu kucia matrycowego. Modyfikację klasycznej metody najmniejszych kwadratów do oszacowania parametrów materiałowych w celu uniezależnienia się od błędów pomiarowych przedstawiono w rozdziale 8. Użyto różnych odpornych funkcji celu do porównania ich wpływu na oszacowanie stałych materiałowych dla różnych modeli materiału z mikropustkami. Następnie przedstawiono zmodyfikowaną metodę optymalizacji globalnej i opisano algorytmy obliczeniowe użyte do identyfikacji funkcji materiałowych. Zagadnienia opisane w pracy dotyczą dwóch dziedzin: mechaniki materiałów ciągliwych z ewolucją mikrouszkodzeń oraz metod identyfikacji funkcji materiałowych w modelach nieliniowych, z koniecznością porównywania i wyboru najlepszego modelu. Wspólne ujęcie obu dziedzin w niniejszej rozprawie pozwoliło na opracowanie narzędzi do prawidłowego modelowania konstytutywnego i poszerzyło zakres analizowanych opisów materiałów z mikropustkami. Wspólną cechą wszystkich analizowanych przypadków jest problem identyfikacji stałych materiałowych w oparciu o dane doświadczalne. W pracy zbadano naturę powstawania mikrouszkodzeń i wykazano, że ewolucja mikrouszkodzeń oraz interakcje między pustkami mają decydujący wpływ na przebieg deformacji oraz na lokalizację odkształceń plastycznych i sposób zniszczenia. Wykorzystano przy tym modele obliczeniowe: jednowymiarowe, dwuwymiarowe (osiowosymetryczne) i trójwymiarowe. Stwierdzono, że ewolucja mikropustek jest przyczyną niejednorodnego stanu odkształcenia i naprężenia, która bez jakichkolwiek imperfekcji geometrycznych i termicznych prowadzi do lokalizacji odkształceń plastycznych i przyczynia się w końcowej fazie do całkowitego zniszczenia. Zbadano wpływ parametrów konstytutywnych, lokalnych zmian własności mechanicznych materiału osnowy na przebieg deformacji, rozkład stanu odkształcenia i naprężenia oraz rozwój strefy lokalizacji odkształceń plastycznych w postaci 'szyjki'. Przedstawiono podstawowe cechy zjawiska powstawania i wzrostu mikrouszkodzeń, przyczyny ich kierunkowego rozwoju i przeprowadzono analizę wzajemnego oddziaływania mikrouszkodzeń. Wykazano decydującą rolę struktury materiału osnowy i wynikającego z niej losowego charakteru zjawiska zniszczenia. Otrzymane wyniki w pełni potwierdzają konieczność użycia odpornych funkcji celu do identyfikacji stałych materiałowych w oparciu o doświadczenie oraz potrzebę stosowania testów statystycznych do wyboru najlepszego modelu.

2

Katedra Mechaniki Materiałów

63%

Wagner I. , Więckowski Z.

|

2011

|

tom Z. 63

19-26

3

Zastosowanie metod eksperymentalnych mechaniki materiałów i komputerowego modelowania do oceny uwarunkowań trwałości implantów ortopedycznych.

51%

Plaza M. , Kusz D. , Kosiewicz J. , Okrajni J. , Jasik A.

|

2002

|

tom R. XXIII, nr 6

763-768

PL

Prawidłowe funkcjonowanie implantów uwarunkowane jest wieloma cechami, niekiedy współzależnymi, których łączny skutek nazywany jest ich biofunkcjonalnością. Istnieje wiele różnych rozwiązań wszczepów i opracowań na temat spełnienia przez nie funkcji fizjologicznych. Prognozowanie zachowania się implantów ortopedycznych w organiźmie człowieka i procesów adaptacyjnych, jakim podlega organizm po zabiegu chirurgicznym implantacji, wymaga między innymi danych na temat ilościowych relacji pomiędzy lokalnym stanem tkanki kostnej i jej właściwościami mechanicznymi, na różnych etapach procesu leczenia. Badania przedstawione w pracy obejmowały eksperymentalne wyznaczenie zależności pomiędzy gęstością kości, gęstością składników mineralnych oraz modułem sprężystości E. Wartości stałych materiałów wykorzystano następnie opracowując modele biomechanicznych układów. Opracowano projekt własnego stanowiska do wyznaczania podstawowych właściwości mechanicznych w próbie statycznego zginania oraz ściskania na preparatach pobranych z kości zwierzęcych. Na podstawie wyników testów wyznaczono moduły Younga, których wartości w poszczególnych obszarach ujęto w tabeli. Przeprowadzono badania średniej gęstości tkanki kostnej w poszczególnych strefach Gruena wykorzystując w tym wypadku preparaty kości ludzkiej. Z preparatów kości udowych pobierano fragmenty o wymiarach i kształcie odpowiadającym obszarowi pomiarowemu danej strefy w badaniach densytometrycznych. Wyznaczono średnie wartości gęstości tkanki kostnej w danej strefie, które zestawiono na rysunku. Dysponując wynikami badań densytometycznych w postaci średniej wielkości BMD w danych strefach Gruena, które wyznaczono opierając się na wynikach badań zrealizowanych w warunkach klinicznych, wyznaczono zależność pomiędzy gęstością tkanki oraz gęstością wapnia BMD, a następnie - związek pomiędzy modułem sprężystości i gęstością wapnia. Przeprowadzono analizę rozkładu naprężeń w opracowanych modelach o zróżnicowanych właściwościach materiałowych dla różnych przypadków obciążenia kości udowej w poszczególnych fazach ruchu człowieka.

EN

Correct implants functioning is conditioned by many features, often correlated with each other, the joined result of which is called bio-functioning. There are many works describing the ways of implant applications and their physiological functions. In order to foresee the behaviour of orthopedic implants in a human body and adaptation processes of the organism after surgical intervention, it is necessary to have information about quantitative correlation between the local condition of a bone tissue and its mechanical properties at different stage of the medical treatment. Examination presented in the paper contained experimental determination of the dependence between bone density, density of mineral elements and modulus of elasticity E. The values of material constants were used to elaborate bio-mechanical models of systems. The design of an experimental stand was done in order to determine basic mechanical properties in static bending and compression test, on samples taken from an animal bone. Young's modules were determined on the basis of tests results. Their values in particular areas are presented. Mean density of bone tissue in individual Gruen's zones were examined. In this case human bones were used. From femoral bone specimen, fragments suitable for tests in a given zone of densitometric examinations were taken. Figure presents mean values of bone tissue density determined for a given zone. With the results of densitometric examinations in the form of BMD mean values in particular Gruen's zones, obtained in clinical conditions, dependence between tissue density and BMD limestone density, then relation between module of elasticity and limestone density were determined. The analysis of stress patterns in elaborated models with different material properties for different cases of femoral load in particular stages of human motion was carried out.

4

Sztuczne sieci neuronowe w mechanice materiałów i konstrukcji - ostatnie wyniki badań

44%

Waszczyszyn Z. , Ziemiański L.

|

2011

|

tom R. 67, nr 9

486-491

PL

Omówiono zastosowania sztucznych sieci neuronowych do analizy niezawodności dźwigara stalowego, predykcji liczby cykli niszczących ściskane próbki betonowe, identyfikacji sił w śrubach węzłów podatnych, strojenia modeli MES oraz w diagnostyce i monitorowaniu elementów konstrukcji.

EN

The artificial neural networks applications in analysis of the following problems are discussed: reliability analysis of a steel girder, prediction of the number of load cycles causing fatigue damage of compressed concrete specimens, identification of bolts' forces in semi-rigid connections, updating of the finite element models and in diagnostics and health monitoring of structures members.