Search
prof. dr hab. inż. Wojciech Witkowski
Employment
- Professor at Katedra Wytrzymałości Materiałów
Publications
Filters
total: 96
Catalog Publications
Year 2015
-
Elastoplastic law of Cosserat type in shell theory with drilling rotation
PublicationWithin the framework of six-parameter non-linear shell theory, with strain measures of the Cosserat type, we develop small-strain J2-type elastoplastic constitutive relations. The relations are obtained from the Cosserat plane stress relations assumed in each shell layer, by through-the-thickness integration employing the first-order shear theory. The formulation allows for unlimited translations and rotations. The constitutive...
-
Geometrically nonlinear FEM analysis of 6-parameter resultant shell theory based on 2-D Cosserat constitutive model
PublicationWe develop the elastic constitutive law for the resultant statically and kinematically exact, nonlinear, 6-parameter shell theory. The Cosserat plane stress equations are integrated through-the- thickness under assumption of the Reissner-Mindlin kinematics. The resulting constitutive equations for stress resultant and couple resultants are expressed in terms of two micropolar constants: the micropolar modulus Gc and the micropolar...
-
Influence of meniscus shape in the cross sectional plane on the knee contact mechanics
PublicationWe present a three dimensional finite element analysis of stress distribution and menisci deformation in the human knee joint. The study is based on the Open Knee model with the geometry of the lateral meniscus which shows some degenerative disorders. The nonlinear analysis of the knee joint under compressive axial load is performed. We present results for intact knee, knee with partial and complete radial posterior meniscus root...
-
Numerical methods for the assessment of bridge safety barriers
PublicationThe paper presents a numerical study of the bus crash test for bridge safety barriers. The analysis is conducted with the use of explicit code LS-DYNA. The problem of hourglass effect in shell elements is discussed. The simulations of bus impact against the barrier show that the analyzed barrier withstands the impact forces and restrains the bus trajectory to the bridge road.
Year 2014
-
Analiza drgań kładki kompozytowej wywołanych działaniem wiatru
PublicationW pracy omówiono sposób przeprowadzenia uproszczonej, numerycznej analizy drgań kładki kompozytowej wywołanych działaniem wiatru. Rozważaniom poddano swobodnie podpartą konstrukcję o rozpiętości 16m i przekroju w kształcie litery U. W pierwszej kolejności, przeprowadzono dwuwymiarową analizę opływu niepodatnego kształtu przekroju w poziomym strumieniu wiatru o prędkości 10m/s. Obliczenia numeryczne przeprowadzono programem ANSYS...
-
BADANIA WALIDACYJNE BELEK PRZEKŁADKOWYCH W PROCESIE PROJEKTOWANIA KŁADKI KOMPOZYTOWEJ
PublicationW pracy zaprezentowano badania walidacyjne dotyczące projektu kompozytowego przęsła mostu dla pieszych, opracowywanego w ramach projektu badawczego Fobridge. Projektowana kładka ma rozpiętość 16 m oraz szerokość użytkową 2,5 m. Konstrukcja będzie wykonana z laminatu polimerowego (GRFP) oraz rdzenia piankowego z politereftalanu etylenu (PET). Proponowane rozwiązanie jest zgodne ze współczesnymi tendencjami w inżynierii mostowej...
-
Elastoplastic material law in 6-parameter nonlinear shell theory
PublicationWe develop the elastoplastic constitutive relations for nonlinear exact 6-parameter shell theory. A J2-type theory with strain hardening is formulated that takes into account asymmetric membrane strain measures. The incremental equations are solved using implicit Euler scheme with closest point projection algorithm. The presented test example shows the correctness of the proposed approach. Influence of micropolar material parameters...
-
Equivalent 4-node enhanced assumed strain and hybrid stress shell elements in 6-parameter theory
PublicationWe discuss the equivalence of semi-enhanced assumed strain (EAS) and semi-hybrid stress (SEM) shell finite elements. We use the general nonlinear 6-field shell theory with kinematics composed of generalized displacements composed of the translation field and the rotation field. Due to the presence of rotation tensor the elements have naturally six nodal engineering degrees of freedom. We propose interpolation for a strain field...
-
Failure Analysis of footbridge made of composite materials
PublicationFinite element method analysis of a pedestrian footbridge made of sandwich material is presented. The internal structure of the material is modelled as a structural shell assuming the Equivalent Single Layer approach (ESL). Two FEM commercial codes are employed. The response of the structure is studied in order to determine the load level that activates Hashin and Tsai-Wu failure criteria. Some practical aspects of designing footbridges...
-
Geometrically Nonlinear Analysis of Functionally Graded Shells Based on 2-D Cosserat Constitutive Model
PublicationIn this paper geometrically nonlinear analysis of functionally graded shells in 6-parameter shell theory is presented. It is assumed that the shell consists of two constituents: ceramic and metal. The mechanical properties are graded through the thickness and are described by power law distribution. Formulation based on 2-D Cosserat constitutive model is used to derive constitutive relation for functionally graded shells. Numerical...
-
Numerical simulations of novel GFRP sandwich footbridge
PublicationIn the following paper some aspects of numerical analysis and designing stages of a footbridge made of composite materials are elucidated. Because of the used materials the design process in this case is not ordinary and requires the development of concepts, material selections, identification of material properties, numerical simulations, strength calculations, serviceability and durability analyses. This contribution presents...
-
Wybrane aspekty formułowania, implementacji oraz aplikacji 6-parametrowej nieliniowej teorii powłok
Publicationpracy przedstawiono rekapitulację stanu wiedzy w zakresie nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok, w której szóstym parametrem jest obrót prostopadły do powierzchni odniesienia powłoki tzw. obrót owinięcia (ang. drilling rotation). Zasadnicze fundamenty teorii 6-parametrowej wynikają z pracy między innymi osób: pierwotnego podejścia E. Reissnera podjętego dalej przez takich badaczy jak A. Libai, J.G. Simmonds, J. Makowski, W....
Year 2013
-
Założenia systemu i wstępne wyniki z monitoringu podczas montaż pierwszego przęsła mostu łukowego przez rzekę Wisłę w Toruniu
PublicationW pracy zaprezentowano założenia systemu monitoringu łukowego mostu głównego przez rzekę Wisłę w Toruniu w trakcie jego wznoszenia. Dzięki jego zamontowaniu możliwa jest bieżąca kontrola poprawności pracy konstrukcji. Budowany most drogowy w Toruniu jest dwuprzęsłową konstrukcją łukową o rekordowej w skali kraju rozpiętości przęseł 2x270 m. Dźwigary główne stanowią dwa nachylone do siebie stalowe łuki o zamkniętym przekroju skrzynkowym...
Year 2012
-
Damage detection of a T-shaped panel by wave propagation analysis in the plane stress
PublicationW pracy zaprezentowano podejście obliczeniowe do analizy propagacji fal w płaskim stanie naprężenia. Problem brzegowo-początkowy podlega przestrzennej aproksymacji z użyciem wielowęzłowych, izoparametrycznych, czworobocznych elementów klasy C0. Macierze elementowe są całkowane numerycznie za pomocą kwadratury Gauss-Legendre-Lobatto. Aproksymację w dziedzinie czasu wykonano za pomocą algorytmu Newmarka. Symulacje numeryczne przeprowadzono...
-
Diagnostyka betonowych belek poddanych zginaniu z zastosowaniem propagacji fal sprężystych
PublicationW artykule przedstawiono badania eksperymentalne i symulacje numeryczne propagacji fal sprężystych w belce betonowej zginanej trójpunktowo przeprowadzone na potrzeby diagnostyki ultradźwiękowej. W eksperymencie wykorzystano zjawisko propagacji fal generowanych wzbudnikiem piezoelektrycznym i ich pomiar za pomocą odbiornika piezoelektrycznego umieszczonego po przeciwległej stronie belki. Porównanie danych pomiarowych z wynikami...
-
On some properties of 2d spectral finite elements in problems of wave propagation
PublicationW pracy przedstawiono sformułowanie dwuwymiarowych elementów spektralnych stosowanych w symulacji propagacji fal prowadzonych. Zbadano własności tych elementów pod kątem występowania form pasożytniczych, odporności na dystorsję siatki oraz zbadano wpływ kształtu elementu na krzywe dyspersji
Year 2011
-
Fem analysis of cosserat plates and shells based on some constitutive relations
PublicationPrzeprowadzono studium doboru mikropolarnych współczynników konstytutywnych w pewnym modelu płyty Cosseratów. Wyznaczono ograniczenia na ich wartości i przeprowadzono parametryczną analizę wpływu tych współczynników na geometrycznie nieliniowe deformacje powłok z ortogonalnymi przecięciami płatów.
-
Modeling of Composite Shells in 6-Parameter Nonlinear Theory with Drilling Degree of Freedom
PublicationWithin the framework of a 6-parameter nonlinear shell theory, with strain measures of Cosserat type, constitutive relations are proposed for thin elastic composite shells. The material law is expressed in terms of five engineering constants of classical anisotropic continuum plus an additional parameter accounting for drilling stiffness. The theory allows for unlimited displacements and rotations. A number of examples are presented...
-
Modelowanie propagacji fal sprężystych w tarczy typu T w kontekście możliwości diagnostycznych
PublicationTematem pracy są symulacje przebiegu fal sprężystych w płaskiej tarczy o kształcie przypominającym literę T. Obliczenia wykonano, stosując metodę elementów spektralnych. Porównawcze rozwiązania numeryczne wykonane zostały dla tarczy nieuszkodzonej, jak również dla tarczy z wprowadzonym uszkodzeniem. Zadaniem rejestrowanych sygnałów czasowych przyspieszeń fal sprężystych jest próba wykrycia i zlokalizowania uszkodzenia. W pracy...
-
Synteza sformułowania nieliniowej mechaniki powłok podlegających skończonym obrotom w ujęciu MES. - W. Witkowski.
PublicationW pracy podsumowano doświadczenia Autora dotyczące wybranych aspektów nieliniowej analizy numerycznej powłok, ze szczególnym uwzględnieniem powłok warstwowych. Studium rozwinięto w ramach nieliniowej sześcio-parametrowej teorii powłok, w której szóstym parametrem jest obrót prostopadły do powierzchni odniesienia powłoki. Zapisano zasady zachowania dla ciała typu powłoka i omówiono przejście do lokalnych równań równowagi. Przedstawiono,...
Year 2010
-
Discrepancies of energy values in dynamics of three intersecting plates
PublicationW pracy analizuje się lot konstrukcji powłokowej złożonej z trzech przecinających się powłok. Obciążeniem jest przestrzenny układ sił o zadanym trójkątnym przebiegu w czasie. Po ustaniu obciążenia powłoka doświadcza swobodnego lotu. Celem pracy jest dyskusja różnic wartości energii całkowitej układu w locie swobodnym jakie znane są w literaturze przedmiotu. W pracy przedstawiono także przykład weryfikujący zastosowane algorytmy...
-
Laminated shells in nonlinear six-parameter shell theory
PublicationW pracy proponowany jest związek konstytutywny dla powłoki warstwowej w ramach 6-paramatrowej nieliniowej teorii powłok z miarami odkształceń jak w ośrodku Cosseratów. Zaletą podejścia jest bezpośrednie zastosowanie inżynierskich stałych materiałowych.
-
Modelowanie warstwowych struktur powłokowych za pomocą sześcioparametrowej teorii powłok
PublicationW pracy zaprezentowano numeryczny model powłoki warstwowej z przecięciami bazujący na 6-parametrowej nieliniowej teorii z niesymetrycznymi miarami odkształceń ośrodka Cosseratów. Przyjęte sformułowanie związku konstytutywnego umożliwia bezpośrednie zastosowanie inżynierskich stałych materiałowych. Efektywność modelu ilustrują przykłady numeryczne z zakresu geometrycznie nieliniowej analizy powłok.
-
On shear correction factors in the non-linear theory of elastic shells
PublicationW pracy wyprowadzono analitycznie wartości korekcyjnych współczynników ścinania dla ścinania poprzecznego oraz dla momentów owinięcia w ramach nieliniowej sześcioparametrowej teorii powłok. Wartości wyprowadzono poprzez odpowiednie sformułowanie komplementarnej energii sprężystej. Na drodze analizy przy pomocy MES, badano wpływ wartości współczynników na położenie punktów bifurkacji, deformacje, całkowitą energię sprężystą układu...
-
On some constitutive equations for micropolar plates
PublicationW pracy porównano równania konstytutywne dla płyt podane przez Altenbacha i Eremeyeva. Na podstawie ich wyprowadzeń określono zakres zmienności współczynnika momentów owinięcia i jego możliwy wpływ na wyniki otrzymane w rozwiązaniach MES w zakresie liniowym
-
Zastosowania monitoringu technicznego w konstrukcjach budowlanych
PublicationW artykule przedstawiono najnowsze rozwiązania stosowane w systemach monitorin-gu technicznego konstrukcji budowlanych ze szczególnym uwzględnieniem modułów ultra-dźwiękowych, systemów bazujących na drganiach konstrukcji oraz systemów światłowodowych.
-
Zastosowanie metody elementów spektralych do modelowania zjawisk propagacji fal sprężystych dla celów diagnostyki
PublicationW artykule przedstawiono modelowanie propagacji fal sprężystych przy pomocy metody elementów spektralnych na bazie płytowych elementów Mindlina. Zaletą tego sformułowania jest diagonalizacja macierzy mas wynikająca ze zgodności rozkładu węzłów elementu wzorcowego i fizycznego z położeniem punktów całkowania kwadraturą Gaussa-Lobatto-Legendre'a. W pracy przedstawiono symulacje propagacji fal giętnych wzbudzonych na jednej krawędzi...
Year 2009
-
4-Node combined shell element with semi-EAS-ANS strain interpolationsin 6-parameter shell theories with drilling degrees of freedom
PublicationW pracy sformułowano 4-węzłowy powłokowy element skończony klasy C0, w ramach nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok. W celu uniknięcia zjawiska blokady (locking effect) wykorzystano technikę EAS do niesymetrycznych odkształceń membranowych i ANS do odkształceń poprzecznych.Przedstawiono przykłady potwierdzające poprawność sformułowania.
-
Buckling analysis of shell structures with stochastic imperfections using six parameter nonlinear shell theory
PublicationPrzedstawiono wpływ wstępnych losowych imperfekcji geometrycznych na wartość obciążenia krytycznego powłoki. W obliczeniach zastosowano autorski program MES wykorzystujący 6-cio parametrową nieliniową teorię powłok.
-
Formulation of spectral truss element for guided waves damage detection in spatial steel trusses
PublicationW pracy przedstawiono sformułowanie wielowęzłowego elementu spektralnego oraz odpowiedniego schematu całkowania ukierunkowanego na problem propagacji fal w kratownicach przestrzennych o dowolnej geometrii. Zaproponowane podejście nie ogranicza liczby węzłów w elemencie kratowym. Porównawcze rozwiązania numeryczne przeprowadzono dla konstrukcji idealnej (w stanie nieuszkodzonym) oraz dlakonstrukcji z miejscową nieregularnością w...
-
Wave propagation analysis in spatial frames using spectral Timoshenko beam elements in the context of damage detection
PublicationPraca poświęcona jest zjawisku propagacji fal sprężystych w trójwymiarowych układach ramowych. W ramach teorii belek Timoszenki formułuje się wielowęzłowy element belkowy klasy C0 z sześcioma inżynierskimi stopniami swobody w każdym węźle. Zakłada się, że elementy są wykonane z jednorodnego, izotropowego materiału liniowo sprężystego. Zasadniczym celem artykułu jest sformułowanie szybkiego i wydajnego schematu całkowania po czasie....
Year 2008
-
Composite shells in 6-field nonlinear shell theory
PublicationW pracy przedstawiono równanie konstytutywne uwzględniające wielowarstwowość materiału powłoki. Równania wyprowadzono bazując na podejściu Equivalent Single Layer
-
Elastic wave propagation in frame structure in the context of structural health monitoring
PublicationPraca dotyczy propagacji fal sprężystych r konstrukcji ramowej w ośrodku typu belka Timoszenki. Do obliczeń numerycznych wykorzystano wielowęzłowe spektralne elementy skończone klasy C0. Omówiono algorytm całkowania po czasie i sformułowano wnioski dotyczące liczby węzłów na długość fali.
-
Modelling of wave propagation in spatial frame elements - numerical simulations and experimental works
PublicationW pracy porównano rozwiązania propagacji fal sprężystych w ośrodku typu belka Timoszenki, uzyskane na drodze eksperymentalnej i numerycznej. Do obliczeń numerycznych wykorzystano wielowęzłowe spektralne elementy skończone klasy C0.Omówiono algorytm całkowania po czasie i sformułowano wnioski dotyczące liczby węzłów na długość fali.
Year 2006
-
Four-node semi-EAS element in six-field nonlineartheory of shells
PublicationW pracy sformułowano 4-węzłowy powłokowy element skończony dla konstrukcji powłokowych. Element opracowano w ramach nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok z niesymetrycznymi miarami odkształceń membranowych. Kinematyka powłoki jest opisana przez dwa pola: translacji i obrotów, przy czym wszystkie trzy parametry obrotu traktowane są jako niezależne. W wyniku tego sformułowany element nadaje się do analizy struktur powłokowych...
-
On some aspects of torsional buckling of thin-walled I-beam columns
PublicationW pracy podsumowano wyniki badań zjawiska wyboczenia skrętnego prętów o przekroju dwuteowym. Zbadano wpływ początkowego wygięcia giętnego na wartość siły krytycznej wyboczenia skrętnego. Z zasady stacjonarności energii potencjalnej wyprowadzono równania różniczkowe wyboczenia skrętnego. Wartość siły krytycznej wyznaczono stosując podejście perturbacyjne. Wyniki analityczne porównano z rezultatami otrzymanymi za pomocą 6-parametrowej...
-
On the use of enhanced strain formulation in 6-field nonlinear shell theory with asymetric strain measures
PublicationW pracy zbadano możliwość zastosowania techniki wzbogaconych odkształceń do usunięcia zjawiska blokady w elementach skończonych opracowanych w ramach 6-parametrowej nieliniowej teorii powłok z niesymetrycznymi miarami odkształceń membranowych. Przedstawiono i porównano 4 warianty pol wzogacających odkształcenia
Year 2005
-
Dynamics based on six-field theory of shells in the context of energy-conserving scheme
PublicationPraca dotyczy zaproponowanego algorytmu zachowującego energię w całkowaniu równań ruchu powłok sprężystych sformułowanych w ramach teorii sześcioparametrowej. Zawiera podstawowe założenia konieczne do formułowania schematów i podstawowe testy numeryczne. Aproksymacja przestrzenna zagadnienia oparta jest o Metodę Elementów Skończonych zaś aproksymacja w czasie wykorzystuje regułę punktu środkowego. Przykłady analizy dynamicznej...
-
Efektywny 4-węzłowy element skończony o wzbogaconym polu odkształceń w nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok.**2005, 144 s. 85 rys. 20 tab. bibliogr. 127 poz. maszyn.
PublicationCelem rozprawy doktorskiej było opracowanie efektywnego elementu skończonego, bazującego na technice wzbogaconych odkształceń w nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok.Omówiono podstawy mechaniki powłok oraz działania na grupie obrotów SO(3).Wprowadzono i zlinearyzowano zmodyfikowaną zasadę wariacyjną Hu-Washizu.Omówiono techniki interpolacji i akumulacji pol niewiadomych z uwzględnieniem grupy obrotów SO(3).Omówiono koncepcję...
Year 2004
-
Ocena efektywności 4-węzłowych elementów powłokowych.
PublicationW ramach nieliniowej sześcioparametrowej teorii powłok wprowadzono rodzinę 4-węzłowych elementów skończonych klasy C0. W pracy analizuje się wrażliwość tychże elementów na zjawisko blokady/zakleszczenia (ang. locking effect). Rozważania ograniczone są do liniowej statyki. Formułuje się zasadę prac wirtualnych i zasadę wariacyjną Hu-Washizu, z których wynikają postaci macierzy elementowych. Następnie w przykładach analizuje się...
-
Pewne aspekty zastosowania skończonych elementów EAS w zagadnieniach geometrycznie nieliniowych.
PublicationOpracowanie zawiera wyniki badań nad zastosowaniem elementów o wzbogaconym polu odkształceń w zakresie geometrycznie nieliniowym. Badania dotyczą wpływu dystorsji siatki na zbieżność rozwiązania. Przykład wskazuje na przewagę elementu o wzbogaconym polu odkształceń nad standardowym elementem przemieszczeniowym w zakresie dużych przemieszczeń.
-
Torsional buckling paradox - extended studies.
PublicationAnalizowano wyboczenie skrętne pręta cienkościennego o dwuteowym przekroju poprzecznym ze zmienną szerokością półek. Wykazano, że siła krytyczna wyboczenia skrętnego może przekraczać granice wyznaczone przez siły odpowiadające prętom o stałych ekstremalnych szerokościach półek. Ten paradoksalny wynik uzyskano w ramach teorii prętów cienkościennych o przekroju nieodkształcalnym. Przeanalizowano siłę krytyczną wyboczenia skrętnego...
Year 2003
-
Modelowanie drgań kabli wywołanych działaniem wiatru i deszczu
PublicationW referacie zaproponowano prosty, liniowy model drgań kabli mostów wantowych obciążonych wiatrem i deszczem. Założono, iż częstotliwość ruchu górnej kropli po powierzchni kabla i częstotliwość kabla są równe oraz iż amplituda ruchu kropli dla danej prędkości wiatru są stałe. Otrzymane rezultaty porównano z istniejącymi w literaturze wynikami badań eksperymentalnych. Podano analityczne związki służące do oszacowania tłumienia aerodynamicznego...
-
Simple model of rain wind induced vibrations of stayed cables.
PublicationAnalizowano prosty, liniowy model drgań kabli mostów wantowych pod obciążeniem wiatrem i deszczem. Zakłada się, iż częstotliwość ruchu górnej kropli po powierzchni kabla i częstotliwość kabla są równe oraz iż amplituda ruchu kropli dla danej prędkości wiatru są stałe. Otrzymane rezultaty są porównane z istniejącymi w literaturze wynikami badań eksperymentalnych. Podaje się analityczne związki służące do oszacowania tłumienia...
-
Some remarks about numerical stability in nonlinear dynamics on the basic of truss structures.
Publication.
-
Torsional buckling of thin walled I beam column with warping stiffeners.
Publication.
seen 3132 times