prof. dr hab. inż. Czesław Kazimierz Szymczak
Employment
- Full Professor at Gdańsk University of Technology
Publications
Filters
total: 103
Catalog Publications
-
Investigation of abdomen surface deformation due to life excitation: implications for implant selection and orientation in laparoscopic ventral hernia repair
PublicationVentral hernia is a common medical problem. Statistically there are around 10% recurrences of the sickness. The authors' former investigation proved edges of the hernia orifice displacements to be one of the factors causing recurrence. Thus, experimental investigation of the abdomen surface deformation due to some normal activities of people is studied.The extreme strains, their localization and directions are identified. The acquired...
-
Finite element modelling of a historic church structure in the context of a masonry damage analysis
PublicationThe paper includes a case study of modelling a real historic church using the finite element method (FEM) based on laser scans of its geometry. The main goal of the study was the analysis of the causes of cracking and crushing of masonry walls. An FEM model of the structure has been defined in ABAQUS. A non-linear dynamic explicit analysis with material model including damage plasticity has been performed. A homogenization procedure...
-
Physical and mathematical modelling of implant-fascia system in order to improve laparoscopic repair of ventral hernia
PublicationThis paper describes an investigation of biomechanical behaviour of hernia repair, which is focused on the selection of safe linking of certain type of implant with fascia in laparoscopic operation. The strength of various fixations of the implant to the fascia is analysed. Methods: The research is based on experimental observations of operated hernia model behaviour during a dynamic impulse load corresponding to post-operative...
-
Identification of the Vistula Mounting tower model using measured modal data
PublicationW pracy przedstawiono problem identyfikacji pięcioparametrowego modelu zabytkowej wieży twierdzy Wisłoujście. Poszukiwane parametry wyznaczono jako rozwiązanie problemu minimalizacji błędu średniokwadratowego pomierzonych dwóch pierwszych częstości i pierwszej postaci drgań własnych. Do tego celu wykorzystano hierarchiczną procedurę minimalizacji przy zastosowaniu analizy wrażliwości. Analiza numeryczna potwierdziła efektywność...
-
Buckling of thin-walled columns accounting for initial geometrical imperfections
PublicationThe paper is devoted to the effect of some geometrical imperfections on the critical buckling load of axially compressed thin-walled I-columns. The analytical formulas for the critical torsional and flexural buckling loads accounting for the initial curvature of the column axis or the twist angle respectively are derived. The classical assumptions of theory of thin-walled beams with non-deformable cross-sections are adopted. The...
-
Flexural buckling and post-buckling of columns made of aluminium alloy
PublicationThe paper concerns flexural buckling and initial post-buckling of axially compressed columns made of aluminium alloy described by the Ramberg-Osgood relationship. The non-linear differential equation of the problem is derived using the stationary total energy principle and the assumptions of classical beam theory within a finite range. The approximate analytical solution of the equation leading to the buckling loads and initial...
-
Sensitivity analysis of thin-walled members, problems and applications
PublicationPodano przegląd problemów analizy wrażliwości konstrukcji cienkościennych. Przedstawiono metody określania pierwszej wariacji zmiennych stanu takich jak: przemieszczenia, siły wewnętrzne, reakcje, częstości i postaci drgań własnych oraz obciążeń krytycznych ze względu na zmiany parametrów konstrukcji. Rozważania ograniczono do prętów cienkościennych o otwartym bisymetrycznym przekroju poprzecznym w ramach założeń teorii prętów...
-
On local buckling of cold-formed channel members
PublicationThe paper deals with local buckling of the compressed flanges of cold-formed thin-walled channel beams subjected to pure bending or axially compressed columns. Arbitrarily shaped flanges of open cross-sections and the web-flange interactions are taken into account. Buckling deformation of a beam flange is described by displacement related to torsion of the flange about the line of its connection with the web. Total potential energy...
-
Numerical and experimental investigation of rotational stiffness of zed-purlins connection with sandwich panels
PublicationA rotational resistant stiffness of the zed-purlins connection with sandwich panels is investigated. A simple finite element method model of the connection is proposed. The numerical analysis of the model performed by ABAQUS software, in physically linear and geometrically nonlinear ranges, leads to the rotational resistant stiffness sought. The numerical solution obtained is verified experimentally. Two variants of distribution...
-
A PRELIMINARY STUDY ON THE OPTIMAL CHOICE OF AN IMPLANT AND ITS ORIENTATION IN VENTRAL HERNIA REPAIR
PublicationThis paper addresses the problem of ventral hernia repair. The main goals are to find an optimal surgical mesh for hernia repair and to define its optimal orientation in the abdominal wall to minimise the maximum force at the tissue-implant juncture. The optimal mesh is chosen from a set of orthotropic meshes with different stiffness ratios for typical hernia placement in the abdominal area. The implant is subjected to an anisotropic...
-
Torsional buckling and post-buckling of columns made of aluminium alloy
PublicationThe paper concerns torsional buckling and the initial post-buckling of axially compressed thin-walled aluminium alloy columns with bisymmetrical cross-section. It is assumed that the column material behaviour is described by the Ramberg–Osgood constitutive equation in non-linear elastic range. The stationary total energy principle is used to derive the governing non-linear differential equation. An approximate solution of the equation...
-
Buckling and initial post-local buckling behaviour of cold-formed channel member flange
PublicationThe initial post-buckling behaviour of a cold-formed channel member flange after its local buckling is investigated. An axially compressed column or beam subjected to pure bending is considered. The member material is assumed to follow a linear stress-strain relationship. The governing non-linear differential equation of the problem is derived using the minimum total potential energy principle. An approximate solution for the equation...
-
Mechanics of mesh implanted into abdominal wall under repetitive load. Experimental and numerical study
PublicationThere are a number of papers discussing medical and mechanical aspects of ventral hernia management. Despite intensive work on the problem understanding, recurrences of the sickness still happen too often. For that reason new aspects of the problem must be considered. In this paper, a change in the abdominal implant’s stiffness is discussed, which is caused by cyclic loading. Such loading influence abdominal implant e.g. while...
-
Two-criteria optimisation problem for ventral hernia repair
PublicationTwo-criteria optimisation problem related to laparoscopic ventral hernia repair is formulated in this paper. An optimal implant from a given set and its orientation is sought. The implant is subjected to kinematic extortions due to a patient’s body movement and intra-abdominal pressure. The first criterion of the optimisation problem deals with the reaction force in the implant fastener, while the deflection of the implant constitutes...
-
In vivo performance of intraperitoneal onlay mesh after ventral hernia repair
PublicationBackground: Ventral hernia repair needs to be improved since recurrence, postoperative pain and other complications are still reported in many patients. The behavior of implants in vivo is not sufficiently understood to design a surgical mesh mechanically compatible with the human abdominal wall. Methods: This analysis was based on radiological pictures of patients who underwent laparoscopic ventral hernia repair. The pictures...
-
Distortional buckling of thin-walled columns of closed quadratic cross-section
PublicationThe elastic stability of axially compressed column related to the cross-section distortion is investigated. Two kinds of closed quadratic cross-sections are taken into consideration with internal walls and without it. The governing differential equation is derived with aid of the principle of stationary total potential energy. The critical loads for the simply supported columns are found in an analytical form and compared with...
-
Local buckling of composite channel columns
PublicationThe investigation concerns local buckling of compressed flanges of axially compressed composite channel columns. Cooperation of the member flange and web is taken into account here. The buckling mode of the member flange is defined by rotation angle a flange about the line of its connection with the web. The channel column under investigation is made of unidirectional fibre-reinforced laminate. Two approaches to member orthotropic...
-
Sensitivity analysis of free torsional vibration frequencies of thin-walled laminated beams under axial load
PublicationThe paper addresses sensitivity analysis of free torsional vibration frequencies of thin-walled beams of bisymmetric open cross-section made of unidirectional fibre-reinforced laminate. The warping effect and the axial end load are taken into account. The consideration is based upon the classical theory of thin-walled beams of non-deformable cross-section. The first-order sensitivity variation of the frequencies is derived with...
-
A novel in vivo approach to assess strains of the human abdominal wall under known intraabdominal pressure
PublicationThe study concerns mechanical behaviour of a living human abdominal wall. A better mechanical understanding of a human abdominal wall and recognition of its material properties is required to find mechanically compatible surgical meshes to significantly improve the treatment of ventral hernias. A non-invasive methodology, based on in vivo optical measurements is proposed to determine strains of abdominal wall corresponding to...
-
Local buckling of thin-walled channel member flange made of aluminum alloy
PublicationThe paper deals with local stability of the thin-walled compressed flange of channel columns and beams made of aluminum alloy. The aim of paper is to find critical stress of local buckling of the flange member taking into account the web-flange interaction in linear and nonlinear elastic range of the member material. The governing differential equation of the problem is derived with aid of the principle of stationary total potential...
-
Safety and efficacy of a Ventralight ST echo ps implant for a laparoscopic ventral hernia repair – a prospective cohort study with a one-year follow-up
Publicationing new products Thus, every mesh prior to introduction in clinical settings should be tested with a dedicated tacker to discover the proper fixation algorithm. The aim of the study was to assess the safety and efficacy of the Ventralight ST implant with an ECHO positioning system and a dedicated fixation device, the SorbaFix stapler, in a prospective cohort of patients. Material and methods. The study was a prospective single...
-
Adjoint approach sensitivity analysis of thin-walled beams and frames.
PublicationArtykuł omawia zastosowanie metody układów sprzężonych w numerycznej analizie wrażliwości belek i ram zbudowanych ze stalowych profili cienkościennych poddanych skręceniu lub skręceniu ze zginaniem. Przedstawiono wyniki analizy wrażliwości przemieszczeń i sił wewnętrznych na zmianę parametrów geometrycznych konstrukcji.
-
Bifurcation in von Karman problem for rectangular, thin, elastic plate resting on elastic foundation of Winkler type
PublicationPraca poświęcona jest utracie stateczności prostokątnej, cienkiej płyty sprężystej spoczywającej na podłożu liniowo sprężystym typu Winklera. Płyta jest ściskana równomiernie rozłożonymi obciążeniami na dwóch równoległych brzegach. Wyznaczono obciążenia krytyczne, formy utraty stateczności płyty oraz początkowe zachowanie pokrytyczne. Analizę prowadzono za pomocą analizy funkcjonalnej przy zachowaniu precyzyjnego matematycznego...
-
Stability and initial post-buckling behaviour of frame system with vertical bracings
PublicationStalowe hale są budowane jako układ ram płaskich połączonych stężeniami dachowymi i stężeniami pionowymi w postaci krzyżujących się prętów. W pracy przedstawiono analizę stateczności i zachowania pokrytycznego takiego układu poddanego działaniu obciążeń pionowych. Korzystając z warunków stacjonarności całkowitej energii potencjalnej wykazano, że punkt bifurkacji utraty stateczności jest niesymetryczny i niestateczny. Oznacza to,...
-
Membrane model of human abdominal wall. Simulations vs. in vivo measurements
PublicationThe study presents a methodology of defining a numerical model of human abdominal wall based on the experimentally registered data of the abdomen geometry due to variations of the intraabdominal pressure. The abdominal wall is modelled here as a simple homogeneous membrane structure made of linear orthotropic material The displacements registered during the increase of pressure are compared with the re-sults of the model static...
-
Vibration-Based Investigation of a Historic Bell Tower to Understand the Occurrence of Damage
PublicationABSTRACT The paper presents a survey of the historic Arch-cathedral bell tower in Vilnius induced by the appearance of cracks in the structure after a new bell system installation. An attempt is undertaken to identify the reason for the crack occurrence and to check a possible crack influence on global structural behaviour. The research is based on dynamic measurements made in the tower during ambient vibrations and during vibrations...
-
Distortional buckling of composite thin-walled columns of a box-type cross section with diaphragms
PublicationDistortional buckling of axially compressed columns of box-like composite cross sections with andwithout internal diaphragms is investigated in the framework of one-dimensional theory. The channel membersare composed of unidirectional fibre-reinforced laminate. Two approaches to the member orthotropic materialare applied: homogenization based on the theory of mixture and periodicity cells, and homogenization basedon the Voigt–Reuss...
-
Towards Understanding of Mechanics of Hernia Managed by Synthetic Mesh in Laparoscopic Operation: A Single Case Study
PublicationIn this paper a research towards understanding of mechanics of ventral hernia operated with the use of Physiomesh Open image in new window implant and SecureStrap Open image in new window staples is described. Experimental and numerical studies are conducted for that purpose. Experimental works cover uni-axial tension tests of the implant samples and of the implant-staples-tissue system. Also experiments on implant-staples-tissue...
-
Constitutive Modelling of Knitted Abdominal Implants in Numerical Simulations of Repaired Hernia Mechanics
PublicationThe paper presents a numerical approach to describe mechanical behavior of anisotropic textile material, which is a selected abdominal prosthesis. Two constitutive nonlinear concepts are compared. In the first one the material is considered composed from two families of threads (dense net model) and in the second one the material is homogeneous but anisotropic (as proposed by Gassel, Ogden, Holzapfel). Parameters of both models...
-
Modelowanie węzłów ram zbudowanych z prętów cienkościennych. Materiały konferencyjne. VIII Konferencja Naukowa Połączenia i Węzły w Konstrukcjach Metalowych.
PublicationW pracy przedstawiono możliwość zastosowania super elementu do modelowania naroża ramy zbudowanej z prętów cienkościennych.
-
Torsional buckling of thin walled I beam column with warping stiffeners.
Publication.
-
Thin-walled frames and grids - statics and dynamics
PublicationFrames and grids assembled with thin-walled beams of open cross-section are widely applied in various civil engineering and vehicle or machine structures. Static and dynamic analysis of theses structures may be carried out by means of different models, startingfrom the classical models made of beam elements undergoing the Kirchhoff assumptions to the FE discretization of whole frame into plane elements. The former model is very...
-
Elastic distortional buckling of thin-walled bars of closed quadratic cross-section
PublicationIn this study a thin-walled bar with closed quadratic cross-section is considered. The elastic stability of axially compressed bar related to the cross-section distortion is investigated. The governing differential equation is derived with aid of the principle of stationary total potential energy. The critical load for the simply supported bar is found in analytical form and it is compared with the FEM solution. Sufficient accuracy...
-
Strain field of abdominal surface due to patients live excitations
PublicationPodano metodę opisu pola odkształceń powierzchni brzucha pacjenta podczas ruchów jego tułowia. Wyróżniono strefy brzucha o zróżnicowanej wielkości odkształceń ekstremalnych.
-
Selected problems of stability of thin-walled columns with bisymmetric open cross-section
PublicationPraca dotyczy problemów stateczności osiowo ściskanych prętów o bisymetrycznym przekroju otwartym. Badano wpływ nieliniowości materiału pręta oraz wstępnego zakrzywienia osi na wyboczenie skrętne oraz początkową ścieżkę pokrytyczną. Na przykładach numerycznych wykazano, że w pewnych przypadkach stateczny, symetryczny punkt może zmienić się na symetryczny ale niestateczny, co oznacza możliwość redukcji siły krytycznej.
-
Surgical implant used in ventral hernia repair subjected to physiological pressure - computer simulation
PublicationW streszczeniu przedstawiono matemayczny model implantu wszczepionego pacjentowi podczas laparoskopowej naprawy przepukliny brzusznej. Wykonano go z użyciem metody elementów skończonych. Przyjęto ortotropowy model materiałowy implantu.
-
EXPERIMENTS AND SIMULATIONS FOR LAPAROSCOPICVENTRAL HERNIA REPAIR IMPROVEMENT
PublicationThe authors conducted a wide experimental and numerical study in order to determine effective approaches in the laparoscopic VH repair. At first the study covered identification of mechanical properties of the abdominal fascia, implants, tacks and transabdominalsutures. Basis on these data, the one and two-dimensional mathematical models were formulated and a number of numerical static and dynamic analyses were carried out. Then...
-
Identyfikacja częstości i postaci drgań swobodnych konstrukcji budowlanych przy oddziaływaniach środowiskowych
PublicationW pracy opisano identyfikację częstości i postaci drgań swobodnych wieży Twierdzy Wisłoujście w Gdańsku.
-
Numerical simulation of a thin-walled beam with warping stiffeners undergoing torsion
PublicationW pracy rozwinięto koncepcję zastosowania superelementów węzłowych do modelowania stężeń konstrukcyjnych w belkach cienkościennych. Przeprowadzono analizę pracy belek cienkościennych o bisymetrycznym przekroju otwartym ze stężeniami bimomentowymi w formie przepon i przewiązek.
-
Application of superelements in static analysis of thin-walled structures.
PublicationW pracy omówiono koncepcję zastosowania superelementów MES w statycznej analizie konstrukcji cienkościennych ze szczególnym uwzględnieniem belek cienkościennych wzmocnionych stężeniami oraz węzłów ram zbudowanych z elementów cienkościennych. W zamieszczonych przykladach numerycznych rozwiazania uzyskane z pomoca superelementów porównano z wynikami otrzymanymi przy gestej dyskretyzacji MES całej konstrukcji elementami powłokowymi.
-
Numerical simulation of behaviour of thin-walled frames subjected to static loads
PublicationArtykuł poświęcony jest problemowi zachowania się ramy, zbudowanej z elementów cienkościennych o przekroju bisymetrycznym obciążonej momentem skręcającym.
-
O sztywności żeber i przewiązek dwuteowego pręta cienkościennego.
PublicationArtykuł poświęcony jest identyfikacji sztywności stężeń dwuteowego pręta cienkościennego (model jednowymiarowy). Jako bardziej dokładny model przyjęto pręt dwuteowy ze stężeniami modelowany dwuwymiarowymi elementami powłokowymi.
-
Wrażliwość sił wewnętrznych i przemieszczeń w ramie płaskiej z prętów cienkościennych na zmiany parametrów stężeń poprzecznych
PublicationPodano sposób wyznaczania linii wpływu wariacji dowolnego przemieszczenia lub siły wewnętrznej ramy z prętów cienkościennych ze względu na zmiany sztywności stężeń poprzecznych. Porównano dwa modele ramy: klasyczny bez uwzględniania skręcania skrępowanego i z uwzględnieniem tych efektów.
-
Projekt CURE - wykorzystanie technik kształcenia na odległość
PublicationZaprezentowano projekt CURE, który został złożony do Komisji Europejskiej w ramach konkursu na Centra Doskonałości (NAS-2) w V Programie Ramowym Unii Europejskiej. Projekt został zaakceptowany i otrzymał dofinansowanie na trzy lata (2002-2005). W projekcie CURE zastosowane będą techniki kształcenia na odległość. Wybrane przedmioty na studiach doktoranckich i podyplomowych oferowane będą z wykorzystaniem systemów wspomagających...
-
Analiza wrażliwości dwuteowego pręta cienkościennego ze względu na zmiany parametrów przewiązek
PublicationPraca jest poświęcona analizie wrażliwości dwuteowego pręta cienkościennego o przekroju dwuteowym. Wyznaczono linie wpływowe zmian kątów skręcenia ze względu na zmiany szerokości przewiązek. Rezultaty otrzymane dla klasycznej teorii Własowa prętów cienkościennych o przekroju nieodkształcalnym porównano z wynikami analizy z zastosowaniem koncepcji superelementu.
-
O wpływie stężeń pionowych na zachowanie się ramowych konstrukcji stalowych
PublicationPrzeprowadzono analizę wpływu stężeń pionowych na wyboczenie i stan przemieszczeń układów ramowych pod wpływem obciążeń statycznych. Zbadano wpływ imperfekcji geometrycznych na obciążenia graniczne i przedstawiono proste wzory na ocenę tych efektów. Wskazano na możliwość znacznej redukcji obciążeń granicznych na skutek występowania imperfekcji geometrycznych.
-
On numerical analysis of a thin-walled I-beam with warping stiffenes undertorsional loads
PublicationPraca jest streszczeniem referatu wygłoszonego na międzynarodowej konferencji Metody Komputerowe w Mechanice, Wisła, 3-6 czerwca 2003. Przedstawiono problem numerycznej analizy belek cienkościennych ze stężeniami. Omówiono dwa modele jednowymiarowe: jeden bazujący na koncepcji skupionej sztywności bimomentowej, a drugi na zastosowaniu superelementu MES. Otrzymane wyniki porównano z rezultatami analizy MES przy zastosowaniu dyskretyzacji...
-
Modeling and simulation of thin-walled beams and frames
PublicationPrzedstawiono koncepcję zastosowania superelementów węzłowych do modelowania połączeń słupów i rygli ram zbudowanych z prętów cienkościennych oraz stężeń konstrukcyjnych w belkach cienkościennych. Przeprowadzono analizę pracy ramy stalowej zbudowanej z prętów cienkościennych ze szczególnym uwzględnieniem problemu przekazywania bimomentu poprzez węzeł takiej ramy.
-
On the paradox of torsional buckling of thin-walled I columns
PublicationAnaliza wyboczenia skrętnego pręta cienkościennego o dwuteowym przekroju poprzecznym ze zmienną, w pewnych granicach, szerokością półek wykazała, 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 cienkościennch o przekroju nieodkształcalnym. Ponadto wykazano, że punkt bifurkacji...
-
A review of stability problems of thin-walled structures developed at Gdańsk University of Technology
PublicationW pracy podano przegląd problemów stateczności konstrukcji cienkościennych, które były przedmiotem badań na Politechnice Gdańskiej. Przedstawiono bibliografię obejmującą 75 prace podzielone na trzy grupy tematyczne: stateczność prętów i łuków, pokrytyczne zachowanie się elemntów oraz optymalne projektowanie i analizę wrażliwości.
seen 4373 times