Search results for: galerkin finite element method
-
3D model of osteoarthritic (OA) knee joint for analysis of the medial meniscus biomechanics - input text file for computation
Open Research DataThe finite element method was used to simulate the stance phase of the gait cycle. An intact knee model was prepared based on magnetic resonance scans of the left knee joint of a healthy volunteer. In the OA model thickness of articular cartilage and material parameters of the cartilage and menisci were reduced to simulate degenerative changes in the...
-
3D knee model G with reduced thickness of articular cartilage - input text file for computation
Open Research DataThe finite element method was used to simulate the stance phase of the gait cycle. An intact knee model was prepared based on magnetic resonance scans of the left knee joint of a healthy volunteer. In the model G articular cartilage thickness was reduced in specific areas to simulate degenerative changes in the medial knee osteoarthritis. The file was...
-
3D knee model M with decreased material parameters of the cartilage and menisci - input text file for computation
Open Research DataThe finite element method was used to simulate the stance phase of the gait cycle. An intact knee model was prepared based on magnetic resonance scans of the left knee joint of a healthy volunteer. In the model M the material parameters of cartilage and menisci were reduced to simulate degenerative changes in the medial knee osteoarthritis. The file...
-
Techniki zwiększania efektywności metody elementów skończonych poprzez redukcję dziedziny obliczeniowej z wykorzystaniem własności geometrii struktur
PublicationWspółczesna elektronika ze względu na swój szybki rozwój wymaga od nas efektywnego modelowania zjawisk polowych. Celem rozprawy jest zwiększanie efektywności metody elementów skończonych poprzez redukcję dziedziny obliczeniowej z wykorzystaniem własności geometrii struktur oraz jej hybrydyzację z użyciem technik analitycznych. Rozprawa zawiera przegląd stanu wiedzy na temat dostępnych obecnie technik modelowania jak również opis...
-
O projektowaniu ściany szczelinowej
PublicationW pracy przedstawiono proces weryfikacji i porównania obliczeń otrzymanych z programu bazującego na metodzie elementów skończonych z wynikami analitycznymi dla analizowanej ściany szczelinowej z przyporą ziemną. Dodatkowo autorzy dokonali krótkiego przeglądu literatury z zakresu ścian szczelinowych.
-
Double-diffusive natural convection energy transfer in magnetically influenced Casson fluid flow in trapezoidal enclosure with fillets
PublicationThe prime motive of this disquisition is to deal with mathematical analysis of natural convection energy transport driven by combined buoyancy effects of thermal and solutal diffusion in a trapezoidal enclosure. Casson fluid rheological constitutive model depicting attributes of viscoelastic liquids is envisioned. The influence of the inclined magnetic field governed by Lorentz field law is also considered. To raise the essence...
-
Projektowanie układów ramowych z zastosowaniem analizy wrażliwości
PublicationW pracy przedstawiono przykład projektowania układów ramowych z zastosowaniem analizy wrażliwości. Rozważane układy ramowe rozwiązano autorskim programem napisanym w środowisku MATLAB, metodą elementów skończonych. Badano wpływ zmiany modułu Younga oraz wpływ zmiany wielkości przekroju poprzecznego na wybrane przemieszczenia ramy. Przedstawiono wyniki dla analizy wrażliwości jedno i wieloparametrycznej.
-
Praktyczne zastosowania analizy wrażliwości na przykładzie projektowania tarczy
PublicationW pracy przedstawiono przykłady zastosowania analizy wrażliwości przy projektowaniu tar-czy. Badano wpływ zmian grubości obszarów tarczy – zmiennej projektowej – na przemiesz-czenie wybranego punktu tarczy – zmiennej stanu. Zaproponowano metodę projektowania polegającą na zwiększeniu grubości obszarów tarczy, których wpływ na wariację zmiennej stanu (wrażliwość) jest największa. Do obliczeń numerycznych korzystano z metody elemen-tów...
-
ESTYMACJA WSPÓŁCZYNNIKÓW SZTYWNOŚCI ZAMOCOWANIA PODATNEGO PRZEDMIOTU OBRABIANEGO NA STOLE FREZARKI
PublicationW pracy przedstawiono metodę estymacji współczynników sztywności Elementów Sprężystych (ES) modelujących zamocowanie podatnego wielkogabarytowego przedmiotu obrabianego na stole frezarki. Proponowana metoda bazuje na algorytmie optymizacji za pomocą roju cząstek (ang. Particle Swarm Optimization), który pozwala na uzyskanie dobrej zgodności (aktualizacji) modelu Metody Elementów Skończonych (MES) z modelem pochodzącym z identyfikacji...
-
Rozkład naprężeń mechanicznych w łyżce o szerokości 500 mm, przeznaczonej do koparki podsiębiernej
PublicationW artykule zaprezentowano optymalizację kształtu łyżki koparki przedsiębiernej z wykorzystaniem analizy wytrzymałościowej. Analizę oparto na trójwymiarowym modelu konstrukcji łyżki z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES). Opracowanie wspomnianej metody pozwoliło na modyfikację konstrukcji łyżki, która dała w efekcie obniżenie naprężeń złożonych w newralgicznych obszarach konstrukcji łyżki. Przedstawiona analiza okazała...
-
Koncepcja i analiza sensora/aktuatora piezoelektrycznego do pomiaru procesu starzenia się ludzkiej skóry
PublicationNiniejszy artykuł przedstawia nową koncepcję piezoelektrycznego sensora/aktuatora przeznaczonego do pomiaru właściwości mechanicznych tkanek miękkich a w szczególności skóry ludzkiej. Wyjaśnione jest analityczne podejście z wykorzystaniem schematu zastępczego Mason’a określającego aktuator w stanie rezonansu oraz opis metody impedancji elektromechanicznej wykorzystanej w systemie pomiarowym. Analiza z użyciem metody elementów...
-
Implementation of Non-Probabilistic Methods for Stability Analysis of Nonlocal Beam with Structural Uncertainties
PublicationIn this study, a non-probabilistic approach based Navier’s Method (NM) and Galerkin Weighted Residual Method (GWRM) in term of double parametric form has been proposed to investigate the buckling behavior of Euler-Bernoulli nonlocal beam under the framework of the Eringen's nonlocal elasticity theory, considering the structural parameters as imprecise or uncertain. The uncertainties in Young’s modulus and diameter of the beam are...
-
Galerkin formulations of isogeometric shell analysis: Alleviating locking with Greville quadratures and higher-order elements
PublicationWe propose new quadrature schemes that asymptotically require only four in-plane points for Reissner–Mindlin shell elements and nine in-plane points for Kirchhoff–Love shell elements in B-spline and NURBS-based isogeometric shell analysis, independent of the polynomial degree p of the elements. The quadrature points are Greville abscissae associated with pth-order B-spline basis functions whose continuities depend on the specific...
-
Mathematical and numerical modelling,W,IDE-EMSS,IIst,sem.01,lato,2023/24 (PG_00057379)
e-Learning CoursesModelling of controlled mechanical systems by the mixed method of rigid and flexible finite elements: The finite element volume problems. Dynamics of multibody systems. Modelling of stationary closed loop systems. Modelling of systems whose configuration changes with time. Modelling of nonlinear controlled systems. Optimal control at energy performance index: Control of continuous nonstationary systems in domain of generalised...
-
Mathematical and Numerical Modelling, L, IDE IInd, sem.01, summer, 2022/23(00057379)
e-Learning CoursesModelling of controlled mechanical systems by the mixed method of rigid and flexible finite elements: The finite element volume problems. Dynamics of multibody systems. Modelling of stationary closed loop systems. Modelling of systems whose configuration changes with time. Modelling of nonlinear controlled systems. Optimal control at energy performance index: Control of continuous nonstationary systems in domain of generalised...
-
Efficient and robust quadratures for isogeometric analysis: Reduced Gauss and Gauss–Greville rules
PublicationThis work proposes two efficient quadrature rules, reduced Gauss quadrature and Gauss–Greville quadrature, for isogeometric analysis. The rules are constructed to exactly integrate one-dimensional B-spline basis functions of degree p, and continuity class C^{p−k}, where k is the highest order of derivatives appearing in the Galerkin formulation of the problem under consideration. This is the same idea we utilized in Zou et al....
-
On forced vibrations of piezo-flexomagnetic nano-actuator beams
PublicationThe effect of excitation frequency on the piezomagnetic Euler-Bernoulli nanobeam taking the flexomagnetic material phenomenon into consideration is investigated in this chapter. The magnetization with strain gradients creates flexomagneticity. We couple simultaneously the piezomagnetic and flexomagnetic properties in an inverse magnetization. Resemble the flexoelectricity, the flexomagneticity is also size-dependent. So, it has...
-
Wpływ wysokiej osteotomii piszczelowej na mechanikę stawu kolanowego
PublicationW rozprawie podjęto próbę weryfikacji wpływu zabiegu chirurgicznego wysokiej osteotomii piszczelowej na mechanikę stawu kolanowego. Po wykonanym przeglądzie literatury, postawiono trzy hipotezy, które poddano weryfikacji na drodze badań numerycznych. Otrzymane wyniki zwalidowano poprzez badania nacisków powierzchniowych występujących w stawach kolanowych świni domowej, prowadzonych na maszynie do jednoosiowego ściskania. Praca...
-
The effect of shear deformations' rotary inertia on the vibrating response of multi-physic composite beam-like actuators
PublicationIn consecutive studies on flexomagneticity (FM), this work investigates the flexomagnetic reaction of a vibrating squared multi-physic beam in finite dimensions. It is assumed that the bending and shear deformations cause rotary inertia. In the standard type of the Timoshenko beam the rotary inertia originated from shear deformations has been typically omitted. It means the rotary inertia resulting from shear deformation is a new...
-
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 16 m i przekroju w kształcie litery U. W pierwszej kolejności przeprowadzono dwuwymiarową analizę opływu niepodatnego kształtu przekroju kładki w poziomym strumieniu wiatru o prędkości 10 m/s. Obliczenia numeryczne przeprowadzono programem...
-
2022-2023 - Wytrzymałość materiałów I, PG_00039799
e-Learning CoursesCelem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami związanymi z wytrzymałością materiałów. Wykłady dotyczą kolejno: podstawy wytrzymałości materiałów, wytrzymałość pręta prostego na ściskanie/rozciąganie, analiza wytrzymałości dla układów prętowych statycznie niewyznaczalnych, wytrzymałość prętów na skręcanie, wytrzymałość belek zginanie, odkształcenia belki zginanej, ścinanie pręta (pręt ścinany), stany naprężeń,...
-
Nonlinear free and forced vibrations of a dielectric elastomer-based microcantilever for atomic force microscopy
PublicationThe majority of atomic force microcode (AFM) probes work based on piezoelectric actuation. However, some undesirable phenomena such as creep and hysteresis may appear in the piezoelectric actuators that limit their applications. This paper proposes a novel AFM probe based on dielectric elastomer actuators (DEAs). The DE is modeled via the use of a hyperelastic Cosserat model. Size effects and geometric nonlinearity are included...
-
Flexomagneticity in buckled shear deformable hard-magnetic soft structures
PublicationThis research work performs the first time exploring and addressing the flexomagnetic property in a shear deformable piezomagnetic structure. The strain gradient reveals flexomagneticity in a magnetization phenomenon of structures regardless of their atomic lattice is symmetrical or asymmetrical. It is assumed that a synchronous converse magnetization couples both piezomagnetic and flexomagnetic features into the material structure....
-
Thermal buckling of functionally graded piezomagnetic micro- and nanobeams presenting the flexomagnetic effect
PublicationGalerkin weighted residual method (GWRM) is applied and implemented to address the axial stability and bifurcation point of a functionally graded piezomagnetic structure containing flexomagneticity in a thermal environment. The continuum specimen involves an exponential mass distributed in a heterogeneous media with a constant square cross section. The physical neutral plane is investigated to postulate functionally graded material...
-
On Nonlinear Bending Study of a Piezo-Flexomagnetic Nanobeam Based on an Analytical-Numerical Solution
PublicationAmong various magneto-elastic phenomena, flexomagnetic (FM) coupling can be defined as a dependence between strain gradient and magnetic polarization and, contrariwise, elastic strain and magnetic field gradient. This feature is a higher-order one than piezomagnetic, which is the magnetic response to strain. At the nanoscale, where large strain gradients are expected, the FM effect is significant and could be even dominant. In...
-
Hyperelastic Microcantilever AFM: Efficient Detection Mechanism Based on Principal Parametric Resonance
PublicationThe impetus of writing this paper is to propose an efficient detection mechanism to scan the surface profile of a micro-sample using cantilever-based atomic force microscopy (AFM), operating in non-contact mode. In order to implement this scheme, the principal parametric resonance characteristics of the resonator are employed, benefiting from the bifurcation-based sensing mechanism. It is assumed that the microcantilever is made...
-
Metody bezsiatkowe - czy jest dla nich miejsce w geoinżynierii?Rozwiązanie zagadnienia Flamanta metodą MLPG
PublicationW pracy przedstawiono główne założenia metody bezsiatkowej MLPG (Meshless Local Petrov-Galerkin) oraz praktyczny przykład zastosowania metody do rozwiązania zagadnienia Flamanta. Zbadano wpływ parametrów funkcji interpolacyjnych oraz zagęszczenia dyskretyzacji na dokładność rozwiązania. Przedstawiono wnioski z symulacji i wskazówki praktyczne.
-
Metody bezsiatkowe - czy jest dla nich miejsce w geoinżynierii?Rozwiązanie zagadnienia Flamanta metodą MLPG
PublicationW pracy przedstawiono główne założenia metody bezsiatkowej MLPG (Meshless Local Petrov-Galerkin) oraz praktyczny przykład zastosowania metody do rozwiązania zagadnienia Flamanta. Zbadano wpływ parametrów funkcji interpolacyjnych oraz zagęszczenia dyskretyzacji na dokładność rozwiązania. Przedstawiono wnioski z symulacji i wskazówki praktyczne.
-
Modelling of Longitudinal Elastic Wave Propagation in a Steel Rod Using the Discrete Element Method
PublicationThe paper deals with the issue of modelling elastic wave propagation using the discrete element method (DEM). The case of a longitudinal wave in a rod with a circular cross-section was considered. A novel, complex algorithm consisting of the preparation of models and simulation of elastic waves was developed. A series of DEM models were prepared for simulations, differing in discretisation and material parameters. Additional calculations...
-
A new hyperbolic-polynomial higher-order elasticity theory for mechanics of thick FGM beams with imperfection in the material composition
PublicationA drawback to the material composition of thick functionally graded materials (FGM) beams is checked out in this research in conjunction with a novel hyperbolic‐polynomial higher‐order elasticity beam theory (HPET). The proposed beam model consists of a novel shape function for the distribution of shear stress deformation in the transverse coordinate. The beam theory also incorporates the stretching effect to present an indirect...
-
Applications of the discrete green's function in the finite-difference time-domain method
PublicationIn this paper, applications of the discrete Green's function (DGF) in the three-dimensional (3-D) finite-difference time-domain (FDTD) method are presented. The FDTD method on disjoint domains was developed employing DGF to couple the subdomains as well as to compute the electromagnetic field outside these subdomains. Hence, source and scatterer are simulated in separate subdomains and updating of vacuum cells, being of little...
-
Solution of the dike-break problem using finite volume method and splitting technique
PublicationIn the paper the finite volume method (FVM) is presented for the solution of two-dimensional shallow water equations. These equations are frequently used to simulate the dam-break and dike-break induced flows. The applied numerical algorithm of FVM is based on the wave-propagation algorithm which ensures a stable solution and simultaneously minimizes the numerical errors. The dimensional decomposition according to the coordinate...
-
Locking effects in finite elemnt method
PublicationIn the present paper a short survey of the locking effect literature is given. As this area of scientific research is still developing, the author of the paper restricted it to about 70 papers. This study is proposed as an introduction to the comprehensive investigation of locking effects.
-
Implementation of the Boundary Element Method to Two-Dimensional Heat Transfer with Thermal Bridge Effects
PublicationThe work presents an application of the boundary element method applied to a two-dimensional conductive heat transfer. The algorithm of the method is explained and its advantages are outlined. Green's function as a fundamental solution for Poisson's equation in two dimensions was used and the direct approach was applied. The presented results concern building construction elements as typical cases of thermal bridges. Some properties...
-
On time-dependent nonlinear dynamic response of micro-elastic solids
PublicationA new approach to the mechanical response of micro-mechanic problems is presented using the modified couple stress theory. This model captured micro-turns due to micro-particles' rotations which could be essential for microstructural materials and/or at small scales. In a micro media based on the small rotations, sub-particles can also turn except the whole domain rotation. However, this framework is competent for a static medium....
-
Application of the Boundary Element Method for the Simulation of Two-dimensional Viscous Incompressible Flow
PublicationThe paper presents the application of an indirect variant of the boundary element method (BEM) to solve the two-dimensional steady flow of a Stokes liquid. In the BEM, a system of differential equations is transformed into integral equations. Thi smakes it possible to limit discretization to the border of the solution. Numerical discretization of the computational domain was performed with linear boundary elements, for which a...
-
Buckling analysis of a non-concentric double-walled carbon nanotube
PublicationOn the basis of a theoretical study, this research incorporates an eccentricity into a system of compressed double-walled carbon nanotubes (DWCNTs). In order to formulate the stability equations, a kinematic displacement with reference to the classical beam hypothesis is utilized. Furthermore, the influence of nanoscale size is taken into account with regard to the nonlocal approach of strain gradient and the van der Waals interaction...
-
Application of hybrid finite-difference mode-matching method to analysis of structures loaded with axially-symmetrical posts
PublicationW artykule przedstawiono nową metodę hybrydową do analizy układów falowodowych zawierających dowolne konfiguracje obiektów osiowo-symetrycznych. Metoda oparta jest na połączeniu metody różnic skończonych, metody dopasowania rodzajów oraz iteracyjnej procedury rozpraszania. W pracy przedstawiono badania zbieżności metody. Uzyskane wyniki numeryczne porównano z wynikami odniesienia. Duża zgodność wyników potwierdziła poprawność opracowanego...
-
Analysis of ring cracks in ceramic rolling elements using the boundary element method
PublicationCeramic materials have been increasingly used in bearing technology for over a dozen years. This is due to the characteristic properties of ceramic materials such as: high hardness, corrosion resistance, the possibility of use in aggressive chemical environments, as well as due to the lower specific weight compared to steel materials. However, the use of ceramic materials is connected with many limitations. The main disadvantages...
-
Komputerowo wspomagana analiza elastycznych siłowników elektrostatycznych dla potrzeb implementacji w systemach mechatroniki
PublicationPrzeprowadzone badania naukowe rozpoczęto od szczegółowej analizy układu mechatronicznego dłoni robotycznych, powstałych na przestrzeni ostatnich 40 lat, w celu dokładnego rozpoznania ich głównych wymogów konstrukcyjnych i ograniczeń systemowych. Z uwagi na brak dostępnych narzędzi do symulacji omawianych siłowników, w rozprawie opracowano uniwersalne narzędzie – program do analizy numerycznej. U jego podstawy założono wykorzystanie...
-
Discrete element method modelling of elastic wave propagation in a meso-scale model of concrete
PublicationThis paper deals with the accurate modelling of ultrasonic wave propagation in concrete at the mesoscopic level. This was achieved through the development of a discrete element method (DEM) model capable of simulating elastic wave signals comparable to those measured experimentally. The main objective of the work was to propose a novel methodology for constructing a meso-scale model of concrete dedicated to the analysis of elastic...
-
Data obtained by numerical simulation for X-ray focusing using a finite difference method
Open Research DataThe propagation of X-ray waves through an optical system consisting of many X-ray refractive lenses is considered. For solving the problem for an electromagnetic wave, a finite-difference method is applied.
-
Optimization of the Hardware Layer for IoT Systems using a Trust Region Method with Adaptive Forward Finite Differences
PublicationTrust-region (TR) algorithms represent a popular class of local optimization methods. Owing to straightforward setup and low computational cost, TR routines based on linear models determined using forward finite differences (FD) are often utilized for performance tuning of microwave and antenna components incorporated within the Internet of Things systems. Despite usefulness for design of complex structures, performance of TR methods...
-
Damage detection of structures using spectral element method.
PublicationW pracy przedstawion mozlwiości detekcji uszkodzeń w postaci pęknięć zmęczeniowych i delaminacji z wykorzystaniem modeli budowanych za pomocą metody spektralnych elementów skończonych.
-
Modelling of concrete using lattice and discrete element method
PublicationModelowanie betonu przy zastosowaniu metody siatkowej i metody elementów dyskretnych.
-
A study on microcrack monitoring in concrete: discrete element method simulations of acoustic emission for non-destructive diagnostics
PublicationThe research is focused on the monitoring of fracture evolution in concrete beams under three-point bending using the acoustic emission technique and the discrete element method. The main objective of the study was to numerically and experimentally investigate the mechanism behind the generation of elastic waves during acoustic emission events and their interaction with micro- and macro-cracking in concrete beams under monotonic...
-
The dynamic analysis of a cracked Timoshenko beam by the spectral element method
Publication -
The dynamic analysisi of cracked Thimoshenko beam by the spectral element method.
PublicationW pracy przedstawiono model belli Timoshenko z pęknięciem poprzecznym oparty o metodę elementów spektralnych. Przedstawiono wyniki propagacji fali sprężystej i jej interakcję z pęknięciem.
-
Rigid ninite element method for dynamics of flexible multibody systems
PublicationW pracy przedstawiono metodę sztywnych elementów skończonych w nowym sformułowaniu bazującym na przekształceniach jednorodnych wraz ze złączowymi współrzędnymi. Omówiono klasyczną i zmodyfikowaną wersję metody, które różnią się nie tylko liczbą stopni swobody, ale także różniczkowaniem równań ruchu. Każda z wersji może być zastosowana do analizy liniowych i nieliniowych drgań, co pokazano na przykładzie belki wspornikowej.
-
Elastic wave propagation signals in concrete cube (experimental and calculated using discrete element method)
Open Research DataThe DataSet contains the results of the elastic wave propagation. Both experimental and numerical signals were obtained for the concrete cube with dimensions of 50 × 50 × 50 mm3. The specimen was made of concrete with called mortar concrete. The ingredients of the concrete mix were as follows: CEM I 42.5R (500 kg/m3), sand 0 – 2 (1500 kg/m3) and water...