Search results for: molecular mechanics
-
Activation Energy and Inclination Magnetic Dipole Influences on Carreau Nanofluid Flowing via Cylindrical Channel with an Infinite Shearing Rate
PublicationThe infinite shear viscosity model of Carreau fluid characterizes the attitude of fluid flow at a very high/very low shear rate. This model has the capacity for interpretation of fluid at both extreme levels, and an inclined magnetic dipole in fluid mechanics has its valuable applications such as magnetic drug engineering, cold treatments to destroy tumors, drug targeting, bio preservation, cryosurgery, astrophysics, reaction kinetics,...
-
The Influence of Articular Cartilage Thickness Reduction on Meniscus Biomechanics
PublicationObjective Evaluation of the biomechanical interaction between meniscus and cartilage in medial compartment knee osteoarthritis. Methods The finite element method was used to simulate knee joint contact mechanics. Three knee models were created on the basis of knee geometry from the Open Knee project. We reduced the thickness of medial cartilages in the intact knee model by approximately 50% to obtain a medial knee osteoarthritis...
-
Static electric and magnetic multipole susceptibilities for Dirac one-electron atoms in the ground state
PublicationWe present tabulated data for several families of static electric and magnetic multipole susceptibilities for hydrogenic atoms with nuclear charge numbers from the range $1\leq Z\leq137$. Atomic nuclei are assumed to be point-like and spinless. The susceptibilities considered include the multipole electric polarizabilities $\alpha_{\mathrm{E}L\to\mathrm{E}L}$ and magnetizabilities (magnetic susceptibilities) $\chi_{\mathrm{M}L\to\mathrm{M}L}$...
-
On design and analysis of flow characteristics of the last stage of gas-steam turbine
PublicationResearch regarding blade design and analysis of flow have been conducted for over a century. Meanwhile new concepts and design approaches were created and improved. Advancements in information technologies allowed to introduce computational fluid dynamics (CFD) and computational flow mechanics (CFM). Currently a combination of mentioned methods is used for design of turbine blades. These methods enabled us to improve flow efficiency...
-
A Generalized Framework Towards Structural Mechanics of Three-layered Composite Structures
PublicationThree-layered composite structures find a broad application. Increasingly, composites are being used whose layer thicknesses and material properties diverge strongly. In the perspective of structural mechanics, classical approaches to analysis fail at such extraordinary composites. Therefore, emphasis of the present approach is on arbitrary transverse shear rigidities and structural thicknesses of the individual layers. Therewith...
-
On mechanics of piezocomposite shell structures
PublicationThis study presents an original and novel investigation into the mechanics of piezo-flexo-magneto-elastic nanocomposite doubly-curved shells (PFMDCSs) and the ability to detect the lower and higher levels of electro-magnetic fields. In this context, by utilizing the first-order shear deformation shell model, stresses and strains are acquired. By imposing Hamilton's principle and the von Kármán approach, the governing equations...
-
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....
-
A newly-developed model for predicting cutting power during wood sawing with circular saw blades
PublicationIn the classical approach, cutting forces and cutting power in sawing processes of orthotropic materials such as wood are generally calculated on the basis of the specific cutting resistance kc (cutting force per unit area of cut). For every type of sawing kinematics (frame saws, band saws and circular sawing machines) different empirical values of specific cutting resistance kc have to be applied. It should be emphasised that...
-
Finite elements based on a first-order shear deformation moderate rotation shell theory with applications to the analysis of composite structures
Publication -
Visualization and quantification of soil laboratory impact compaction
Publication -
Flood Routing by the Non-Linear Muskingum Model: Conservation of Mass and Momentum
PublicationIn this paper, the conservative properties of the Muskingum equation, commonly applied to solve river flood routing, are analysed. The aim of this analysis is to explain the causes ofthe mass balance error, which is observed in the numerical solutions of its non-linear form. The linear Muskingum model has been considered as a semi-discrete form of the kinematic wave equation and therefore it was possible to derive its two non-linear...
-
Trajectory tracing problem for a redundantly actuated walking robot
PublicationPraca prezentuje zagadnienia modelowania dynamiki robotów kroczących. Rozważany robot jest układem o zmiennej liczbie stopni swobody. Wynika to z obecności więzów jednostronnych występujące w układzie. Jak dla większości układów o zmiennej liczbie stopni swobody, w niektórych z konfiguracji roboczych liczba silników przekracza liczbę stopni swobody. (dla układów płaskich, po pojawieniu się kontaktu koła i odnóża, układ o sześciu...
-
Friction forces for human hip joint at a naturally permeable cartilage
PublicationNiniejsza praca omawia różne rodzaje sił tarcia występujących w szczelinach stawów człowierka. W artykule dokonano analizy kilku ważnych czynników wpływających na wartości sił tarcia występujących w stawach człowieka. Rozważa się siły tarcia wywołane klasycznym hydrodynamicznym smarowaniem, wzmożonym hydrodynamicznym smarowaniem, wyciskaniem a także przesączaniem cieczy synowialnej do i z porowatej warstwy chrząstki stawowej.
-
Penetration resistance of Lubiatowo sand in calibration chamber tests
PublicationAnaliza oporu na wciskanie na stożku sondy statycznej wciskanej na podstawie badań modelowych w komorze kalibracyjnej z kontrolą naprężeń bocznych. Przeprowadzono badania z zastosowaniem standardowej końcówki CPT, dylatometru DMT, mini-stożka CPT oraz pali modelowych o różnej średnicy. Badania wykonano na piasku modelowym z plaży w Lubiatowie w stanie średnio zagęszczonym i zagęszczonym w szerokim zakresie składowej pionowej naprężenia....
-
Viscoelastic model of waterhammer in single pipeline - problems and questions
PublicationW artykule dokonano analizy zastosowania lepkosprężystego modelu uderzenia hydraulicznego w pojedynczym przewodzie. Przedstawiono teoretyczne podstawy lepkosprężystego zachowania się materiału przewodu oraz matematyczny opis modelu uderzenia hydraulicznego w rurociągu z tworzywa sztucznego. Przedyskutowano główne problemy pojawiające się przy aplikacji takiego modelu. Nacisk położono na identyfikację parametrów modelu. Przeanalizowano...
-
Characteristics of tyre chips-sand mixtures from triaxial tests
PublicationAnaliza parametrów wytrzymałościowych i odkształcalności mieszanek piasku i kawałków zużytych opon. Powtórne użycie tego materiału, odpowiednio przetworzonego na skrawki i elementy o kształcie kołowym pozwala po odpowiednim zmieszaniu z gruntem niespoistym na uzyskanie materiału o zwiększonej wytrzymałości na ścinanie zachowywanej również przy dużych odkształceniach. Analizowano mieszanki o różnej zawartości opon przy naprężeniach...
-
The influence of changes of soil parameters due to consolidation on the interaction of piles and soft soil layer
PublicationZaprezentowano problem wyznaczania bocznego parcia gruntu o małej wytrzymałości na pale. Opisano przypadki występowania bocznego obciążenia pali. Scharakteryzowano właściwości i zachowanie gruntów słabych stanowiących warstwę podłoża o małej wytrzymałości. Zaprezentowano propozycje obliczania bocznego parcia według różnych autorów. Przedstawiono wpływ konsolidacji na zmianę wytrzymałości gruntów słabych w czasie oraz na obliczanie...
-
Size effect in centrifuge cone penetration tests
PublicationOkreślenie efektu skali w badaniu wciskania stożka w zagęszczonych piaskach kwarcowych na podstawie badań modelowych w wirówce geotechnicznej. Badania przeprowadzono na dwóch piaskach kwarcowych przy przyśpieszeniach od 30g do 100g. Analizowano efekt skali związany ze stosunkiem średnicy modelu (mini-stożka) do średniej średnicy ziaren oraz wpływem poziomu naprężenia na opór stożka. Wpływ poziomu naprężenia powoduje powstanie geometrycznego...
-
Comprehensive circumscribing of non-linearity cases of a water supply system with smooth flow control
PublicationW artykule opisano formalnie poprawne metody opisu matematycznego pracy pomp o płynnie regulowanych wydatkach oraz reduktorów ciśnienia i reduktorów przepływu w modelowaniu przepływów ustalonych zachodzących w systemach wodociągowych. Opisano metodę opartą o dynamiczną analizę wrażliwości systemu oraz metodę wykorzystującą charakterystyki hydrauliczne systemu wodociągowego. Przedstawiono wyniki symulacji wykorzystującej ww. metody...
-
Modeling of textural anisotropy in granular materials with micro-polar hypoplasticity
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej wpływu anizotropii strukturalnej w materiałach granulowanych na powstawanie lokalizacji odkształceń. Obliczenia wykonano dla ściskania w płaskim stanie odkształcenia stosując metodę elementów skończonych na bazie mikropolarnego prawa hipoplastycznego. Wpływ anizotropii modelowano stosując skorelowane pola początkowego wskaźnika porowatości.
-
Maxwell's approach to effective conductivity and its limitations
Publication -
Hydraulic loss coefficients in 1D Flows
PublicationWyniki pomiarów pokazują, że współczynniki strat energii mechanicznej dla przepływów niejednostajnych i nieustalonych przyjmują wartości zdecydowanie większe, niż tradycyjnie przyjmowane dla ruchu jednostajnego. W pracy przedstawiono ananizę możliwych przypadków ruchu oraz wyniki obserwacji laboratoryjnych.Wykazano, że wzrost wartości współczynników jest uzasadniony fizykalnie.Zaproponowano robocza metodą ich korygowania.
-
Representation of a built-up area in the numerical simulation of urban flash flooding
PublicationPrzedstawiono wyniki modelowania powodzi miejskiej przy pomocy dwuwymiarowych równań de Saint-Venanta. Równania rozwiązano metodą objętości skończonych. Zaprezentowano dwie techniki reprezentacji obszarów zabudowanych w numerycznej symulacji powodzi - bezpośrednie wykluczenie budynków z siatki numerycznej oraz zastąpienie grup budynków terenami o znacznie zwiększonej szortkości powierzchni. W celu oceny wykorzystanych metod wykonano...
-
Hydraulic transients analysis in pipe networks by the method of characteristics (MOC)
PublicationW pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i analizy numerycznej zjawiska przepływów nieustalonych w przewodach pojedynczych oraz symulacji numerycznych w sieci pierścieniowej. Model matematyczny stanowi układ dwóch równań różniczkowych cząstkowych typu hiperbolicznego, które rozwiązano za pomocą metody charakterystyk. Badania eksperymentalne przeprowadzono na modelu w skali laboratoryjnej. Uzyskano dobrą zgodność obliczeń...
-
Two-dimensional vertical Reynolds-averaged naviers-stokes equations versus one-dimensional Saint-Venant model for rapidly varied open channel water flow modelling
PublicationPrzedstawiono dwa modele przepływu wody ze swobodną powierzchnią -płaski pionowy model Reynoldsa i model de Saint-Venanta.Do rozwiązania równań pierwszego modelu zastosowano schemat SIMPLE oraz wykorzystano metodę cząstek znaczonych MAC do wyznaczania swobodnej powierzchni wody. Równania Saint-Venanta rozwiązano metodą objętości skończonych. Obydwa modele zastosowano do symulacj zjawiska typu katastrofa zapory. Porównano wyniki...
-
Long-range dependencies in heart rate signals—revisited
Publication -
Multifractal estimates of monofractality in RR-heart series in power spectrum ranges
Publication -
On the tolerance modelling of heat conduction in functionally graded laminated media
Publication -
Influence of geometry of iron poles on the cogging torque of a field control axial flux permanent magnet machine
Publication -
Hybrid excited electric machine with axial flux bridges
Publication -
Non-parametric application of Tsallis statistics to systems consisting of M hydrogen molecules
Publication -
Chaotic modes of systems described by the Liénard equations with a large period of the right-hand side and impact conditions
Publication -
Grazing bifurcation and chaotic oscillations of vibro-impact systems with one degree of freedom
Publication -
Chaotic modes of oscillation of a vibro-impact system
Publication -
2D numerical simulation of tear film dynamics: Effects of shear-thinning properties
Publication -
Effect of power frequency on the stress state of disc actuator
PublicationThis paper presents the concept of determining the optimum frequency of coil supply in inductive-dynamic drive. As a criterion to obtain the sought frequency, the smallest value of reduced stress in the disc was assumed while maintaining the desired dynamics. The disc stress is determined on the basis of solution of vibrating thin plate equation. Magnetic pressure acting on the disc is obtained from a hybrid circumferentially-field...
-
Estimation of Stresses in a Dry Sand Layer Tested on Shaking Table
PublicationTheoretical analysis of shaking table experiments, simulating earthquake response of a dry sand layer, is presented. The aim of such experiments is to study seismic-induced compaction of soil and resulting settlements. In order to determine the soil compaction, the cyclic stresses and strains should be calculated first. These stresses are caused by the cyclic horizontal acceleration at the base of soil layer, so it is important...
-
Lax-Wendroff and McCormack Schemes for Numerical Simulation of Unsteady Gradually and Rapidly Varied Open Channel Flow
PublicationTwo explicit schemes of the finite difference method are presented and analyzed in the paper. The applicability of the Lax-Wendroff and McCormack schemes for modeling unsteady rapidly and gradually varied open channel flow is investigated. For simulation of the transcritical flow the original and improved McCormack scheme is used. The schemes are used for numerical solution of one dimensional Saint-Venant equations describing free...
-
Large rotations in first-order shear deformation FE analysis of laminated shells
PublicationAbstrakt: Teoria powłok o skończonych obrotach w ramach modelu ścinania pierwszego rzędu stanowi podstawę zaprezentowanego w pracy algorytmu MES statycznej, geometrycznie nieliniowej analizy konstrukcji warstwowych. Szczególną uwagę zwrócono na właściwy opis skończonych obrotów przy zastosowaniu kątów Eulera oraz procedurę uaktualniania parametrów obrotowych. Przedstawiono sformułowanie przyrostowe w stacjonarnym opisie Lagrange´a....
-
Application of potential theory in calculating wave-induced vertical forces on horizontal cylinders near a plane boundary
PublicationHydrodynamiczne obciażenia wywołane falowaniem morskim działajace na poziomo ułożoną przy dnie rurę, rozpatrywane są w ujęciu dyfrakcyjnym przy założeniu istnienia funkcji potencjału. Potencjał zdefiniowano jako superpozycję potencjału fali inicjującej oraz potencjału perturbacji spowodowanej istnieniem obiektu przy dnie. Wyniki rozwiązań teoretycznych porównano z wynikami doswiadczeń przeprowadzonych w Wielkim Kanale falowym w...
-
Soft soil overconsolidation and CPTU dissipation test
PublicationOkreślenie stanu naprężeń oraz historii naprężeń w słabym podłożu pod wałem przeciwpowodziowym na podstawie badań CPTU i DMT. Przeprowadzono badania dysypacji nadwyżki ciśnienia wody w porach w podłożu pod wałem oraz po stronie odpowietrznej i odwodnej. Kształt krzywej dysypacji zależy od prekonsolidacji gruntu słabego. Przedstawiono sposoby określania współczynnika konsolidacji oraz współczynnika filtracji w gruntach słabych w...
-
A selectively reduced degree basis for efficient mixed nonlinear isogeometric beam formulations with extensible directors
PublicationThe effect of higher order continuity in the solution field by using NURBS basis function in isogeometric analysis (IGA) is investigated for an efficient mixed finite element formulation for elastostatic beams. It is based on the Hu–Washizu variational principle considering geometrical and material nonlinearities. Here we present a reduced degree of basis functions for the additional fields of the stress resultants and strains...
-
Active Kriging-based conjugate first-order reliability method for highly efficient structural reliability analysis using resample strategy
PublicationEfficient structural reliability analysis method is crucial to solving reliability analysis of complex structural problems. High-computational cost and low-failure probability problems greatly limit the efficiency in structural reliability analysis problems, causing the safety and reliability of the structure to be questioned. In this work, a highly efficient structural reliability analysis method coupling active Kriging algorithm...
-
A simple and efficient hybrid discretization approach to alleviate membrane locking in isogeometric thin shells
PublicationThis work presents a new hybrid discretization approach to alleviate membrane locking in isogeometric finite element formulations for Kirchhoff–Love shells. The approach is simple, and requires no additional dofs and no static condensation. It does not increase the bandwidth of the tangent matrix and is effective for both linear and nonlinear problems. It combines isogeometric surface discretizations with classical Lagrange-based...
-
The protocol for using elastic wall model in modeling blood flow within human artery
PublicationMedical diagnostic tools will play a major role in the future for an effective patient treatment and reduction their mortality, related to the cardiovascular system diseases (CVDs). There is an urgent need for developing diagnostic procedure to be robust, reliable, accurate and efficient, in the framework of a paradigm shift. Application of numerical techniques is seen as a perspective tool for such purpose. Nevertheless, existing...
-
Numerical Analysis of Turbulent Flow over a Backward-facing Step in an Open Channel
PublicationComputational examinations of the flow field in an open channel having a single Backward--Facing Step (BFS) with a constant water depth of 1.5 m were performed. The effects of the expansion ratio, and the flow velocity along the reattachment length, were investigated by employing two different expansion ratios of 1.5 and 2, and eight various flow velocities of 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 7.5 and 10 m/sec in the Computational Fluid Dynamic...
-
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...
-
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....
-
Vibration of the bridge under moving singular loads - theoretical formulation and numerical solution
PublicationThe paper presents the results of the numerical analysis of a simple vehicle passing over a simply supported bridge span. The bridge is modelled by a Euler-Bernoulli beam. The vehicle is modelled as a linear, visco-elastic oscillator, moving at a constant speed. The system is described by a set of differential equations of motion and solved numerically using the Runge-Kutta algorithm. The results are compared with the solution...
-
COMPUTER-AIDED CONSTRUCTION AT DESIGNING REINFORCED CONCRETE COLUMNS AS PER EC
PublicationThe article presents the author’s computer program for designing and dimensioning columns in reinforced concrete structures taking into account phenomena affecting their behaviour and information referring to design as per EC. The computer program was developed with the use of C++ programming language. The program guides the user through particular dimensioning stages: from introducing basic data such as dimensions, concrete...