Search
Structural Mechanics Department
Publications
Filters
total: 1013
displaying 1000 best results Help
Catalog Publications
-
Historic bridge modelling using laser scanning, ground penetrating radar and finite element methods in the context of structural dynamics
PublicationPraca dotyczy modelowania MES zabytkowej konstrukcji mostowej przy użyciu danych geometrycznych pochodzących ze skanowania laserowego oraz georadaru. Z uwagi na brak badań materiału budujcego most, przeprowadza się analize wrażliwości konstrukcji na zmiany modułu sprężystości granitu.
-
Analytical expression between the impact damping ratio and the coefficient of restitution in the non-linear viscoelastic model of structural pounding
PublicationWyniki wcześniejszych badań pokazują, iż nieliniowy model lepko-sprężysty zderzeń konstrukcji budowlanych podczas trzęsień ziemi najdokładniej symuluje siłę zderzenia w czasie kontaktu oraz odpowiedź konstrukcji. Celem niniejszego artykułu jest wyprowadzenie wzoru na zależność pomiędzy liczbą tłumienia zderzenia (parametr wspomnianego modelu) a współczynnikiem odbicia, który jest parametrem często stosowanym i analizowanym w literaturze....
-
A literature review on computational models for laminated composite and sandwich panels
PublicationW artykule przedstawiono przegląd modeli obliczeniowych stosowanych w analizie laminowanych powłok kompozytowych i sandwiczowych. W przeglądzie uwzględniono ponad 200 pozycji literatury traktujących o modelach teoretycznych dla płyt i powłok wielo-warstowych oraz/lub o implementacjach numerycznych różnych modeli obliczeniowych. Jako podstawową konkluzję z dokonanego przeglądu, należy uznać, że nie istnieje jeden uniwersalny model...
-
Earthquake-induced pounding between equal height buildings with substantially different dynamic properties
PublicationZderzenia pomiędzy konstrukcjami budowlanymi podczas trzęsień ziemi mogą prowadzić do znacznych uszkodzeń czy nawet całkowitego zniszczenia. Celem niniejszego artykuły jest analiza zderzeń pomiędzy budynkami o jednakowej wysokości i różnych parametrach dynamicznych. W artykule przedstawiono wyniki badań numerycznych przeprowadzonych na nieliniowych modelach dyskretnych o skupionych masach z wykorzystaniem nieliniowego modelu lepkosprężystego...
-
Pounding force response spectrum under earthquake excitation
PublicationW artykule przedstawiono możliwość wykorzystania spektrum siły zderzenia jako zaproponowanego przez autora narzędzia pomocnego przy projektowaniu budynków narażonych na zderzenia podczas trzęsień ziemi. Przedstawione wykresy spektrów pokazały, iż właściwy dobór parametrów budowli, takich jak szerokość przerwy pomiędzy budynkami, okres drgań własnych konstrukcji, liczba tłumienia, masa, współczynnik ciągliwości, czy też przesunięcie...
-
Mechanical properties for preliminary design of structures made from PVC coated fabric
PublicationIn this paper, laboratory tests necessary for the identification of non-linear elastic immediate properties of the PVC coated polyester fabric (like AF 9032) are described. The material parameters are specified on the basis of the uniaxial tensile tests in the warp and weft directions as well as on the base of the biaxial tensile tests. For the identification process techniques based on the least squares method are used. The authors...
-
Junctions In Shell Structures: A Review
PublicationMany shell structures used in modern technology consist of regular shell parts joined together along their common boundaries. We review different theoretical, numerical, and experimental approaches to modelling, analyses and design of the compound shell structures with junctions. Several alternative forms of boundary, continuity and jump conditions at the singular midsurface curves modelling the shell junction are reviewed. We...
-
Flexoelectricity and apparent piezoelectricity of a pantographic micro-bar
PublicationWe discuss a homogenized model of a pantographic bar considering flexoelectricity. A pantographic bar consists of relatively stiff small bars connected by small soft flexoelectric pivots. As a result, an elongation of the bar relates almost to the torsion of pivots. Taking into account their flexoelectric properties we find the corresponding electric polarization. As a results, the homogenized pantographic bar demonstrates piezoelectric...
-
Extended non-linear relations of elastic shells undergoing phase transitions
PublicationThe non-linear theory of elastic shells undergoing phase transitions was proposed by two first authors in J. Elast. 79, 67-86 (2004). In the present paper the theory is extended by taking into account also the elastic strain energy density of the curvilinear phase interface as well as the resultant forces and couples acting along the interface surface curve itself. All shell relations are found from the variational principle of...
-
Mechanical properties of Precontraint 1202S coated fabric under biaxial tensile test with different load ratios
PublicationThe paper describes a method of laboratory tests necessary for identifying the mechanical properties of polyester coated fabrics named Precontraint 1202S with PVDF surface treatment. Two sets of initial material parameters for dense net model and orthotropic model are specified. Material parameters for Precontraint 1202S coated fabric are specified on the basis of the biaxial tensile tests for different load ratios. In order to...
-
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....
-
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...
-
Experimental study on ultrasonic monitoring of splitting failure in reinforced concrete
PublicationThis paper investigates inspection of reinforced concrete elements sensitive to the splitting failure. The behaviour of a reinforced concrete specimen subjected to a tensile stress is considered. The damage detection procedure is based on the ultrasonic wave propagation technique. The piezoelectric transducers are located on both ends of the specimen and the measurements are taken periodically during the incrementally increased...
-
Temperature distribution in laser-clad multi-layers
PublicationW pracy przedstawiono porownanie rezultatów numerycznej symulacji rozkładu temperatur w warstwach nakładanych laserowo z wynikami pomiarów doświadczalnych. Otrzymano bardzo dobrą zgodność wyników co pozwala wnioskować, że przedstawiony model numeryczny może służyć jako efektywne narzędzie wstępnego doboru parametrów procesu laserowego nakładania warstw.
-
Elastic and inelastic multi-storey buildings under earthquake excitation with the effect of pounding
PublicationW artykule przeprowadzono analizę różnic w liniowym i nieliniowym zachowaniu się budynków wielokondygnacyjnych podczas trzęsień ziemi z uwzględnieniem efektu zderzeń pomiędzy nimi. Analizę numeryczną przeprowadzono dla różnych wartości ekstremalnych przyspieszeń gruntu. Wyniki pokazują, iż zaimplementowanie nieliniowego modelu zachowania się budowli jest bardzo istotne w celu uzyskania dokładnej odpowiedzi konstrukcji.
-
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...
-
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...
-
Mechanical properties of polyvinyl chloride-coated fabric under cyclic tests
PublicationThe aim of the present paper is to propose a method of laboratory tests necessary for the identification of mechanical properties of the coated fabric. The material parameters of the coated fabric AF 9032 are specified on the basis of the uniaxial and biaxial tensile tests. For the identification process, the techniques based on the least squares methods are used. Additionally, the uniaxial and biaxial cyclic tests are performed...
-
Structural pounding models with Hertz spring and nonlinear damper
PublicationW artykule przedstawiono porównanie możliwości wykorzystania dwóch modeli zderzeń: nieliniowego modelu lepkosprężystego i modelu Hertz'a z dodatkowym tłumieniem. Efektywność każdego z modeli zbadano porównując wyniki analiz numerycznych z wynikami badań eksperymentalnych. Wyniki pracy pokazują, iż zastosowanie nieliniowego modelu lepkosprężystego prowadzi do mniejszych błędów w przebiegach czasowych siły zderzenia oraz do mniejszych...
-
Experimental and numerical studies of guided wave damage detection in bars with structural discontinuities
PublicationPraca dotyczy analizy propagacji fal podłużnych i poprzecznych w elementach prętowych z nieciągłościami strukturalnymi. Symulacje numeryczne przeprowadzone przy zastosowaniu metody elementów spektralnych zostały porównane z wynikami badań eksperymentalnych dla pręta w stanie nienaruszonym oraz dla prętów z rysą, spawem oraz dodatkową masą.
-
On existence and uniqueness of weak solutions for linear pantographic beam lattices models
PublicationIn this paper, we discuss well-posedness of the boundary-value problems arising in some “gradientincomplete” strain-gradient elasticity models, which appear in the study of homogenized models for a large class ofmetamaterials whosemicrostructures can be regarded as beam lattices constrained with internal pivots. We use the attribute “gradient-incomplete” strain-gradient elasticity for a model in which the considered strain energy...
-
Contact with coupled adhesion and friction: Computational framework, applications, and new insights
PublicationContact involving soft materials often combines dry adhesion, sliding friction, and large deformations. At the local level, these three aspects are rarely captured simultaneously, but included in the theoretical models by Mergel et al., (2019). We here develop a corresponding finite element framework that captures 3D finite-strain contact of two deformable bodies. This framework is suitable to investigate sliding friction even...
-
Exact resultant equilibrium conditions in the non-linear theory of branching and self-intersecting shells
PublicationWe formulate the exact, resultant equilibrium conditions for the non-linear theory of branching and self-intersecting shells. The conditions are derived by performing direct through-the-thickness integration in the global equilibrium conditions of continuum mechanics. At each regular internal and boundary point of the base surface our exact, local equilibrium equations and dynamic boundary conditions are equivalent, as expected,...
-
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...
-
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...
-
Dynamic FE simulations of buckling process in thin-walled cylindrical metal silos
PublicationW artykule przedstawiono wyniki dynamicznej analizy wyboczeniowej cienkościennych silosów metalowych o przekroju kołowym. Analizy MES wykonano dla wstępnych imperfekcji geometrycznych o różnym kształcie i amplitudzie. Wyniki analizy dynamicznej porównano z analizami statycznymi.
-
Finite element description of nonlinear viscoelastic behaviour of technical fabric
PublicationW pracy podano propozycję nieliniowego modelowania zachowania się tkaniny technicznej. Podano wyniki identyfikacji i zweryfikowano poprzez numeryczną symulację prób laboratoryjnych
-
Drilling couples and refined constitutive equations in the resultant geometrically non-linear theory of elastic shells
PublicationIt is well known that distribution of displacements through the shell thickness is non-linear, in general. We introduce a modified polar decomposition of shell deformation gradient and a vector of deviation from the linear displacement distribution. When strains are assumed to be small, this allows one to propose an explicit definition of the drilling couples which is proportional to tangential components of the deviation vector....
-
A Bayesian regularization-backpropagation neural network model for peeling computations
PublicationA Bayesian regularization-backpropagation neural network (BRBPNN) model is employed to predict some aspects of the gecko spatula peeling, viz. the variation of the maximum normal and tangential pull-off forces and the resultant force angle at detachment with the peeling angle. K-fold cross validation is used to improve the effectiveness of the model. The input data is taken from finite element (FE) peeling results. The neural network...
-
Study of passive deck-flaps flutter control system on full bridge model. I: Theory
PublicationSformułowano modele matematyczne drgań mostu z zamontowanym pasywnym systemem sterowania flatterem w formalizmie metody elementów skończonych. System wykorzystuje stateczniki dołączone bezpośrednio do przęsła mostu. Siły aerodynamiczne działające bezpośrednio na most i stateczniki sformułowane są w przestrzeni czasu.
-
Full-scale experiments on wheat flow in steel silo composed of corrugated walls and columns
PublicationArtykuł omawia wyniki doświadczalne w dużej skali odnośnie przepływu pszenicy w stalowym silosie wykonanym z blachy falistej i słupów. Pomierzono napory poziome i pionowe na ścianie oraz siły pionowe w słupach. Zbadano rodzaj przepływu w zależności od położenia wylotu. Wyniki naporów porównano z Eurokodem.
-
Deterministic and statistical size effect during shearing of granular layer within a micro-polar hypoplasticity
PublicationArtykuł omawia deterministyczny i statystyczny efekt skali w materiałach granulowanych podczas ścinania cienkiej warstwy piasku między dwoma bardzo szorstkimi ścianami. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych na bazie mikropolarnego prawa hipoplastycznego. Przyjęto różne metody redukujące ilość realizacji pól losowych dla początkowego wskaźnika porowatości..
-
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...
-
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
-
Mechanical Properties of Polyester Coated Fabric Subjected to Biaxial Loading
PublicationThe paper is focused on the comparison between uniaxial and biaxial laboratory test results for polyester coated fabric. A short literature review concerning coated woven fabrics with emphasis on biaxial tensile tests is presented. A description of the polyester-coated fabric under biaxial test by means of constitutive models and material parameter values is proposed. To establish the right values of the ultimate tensile strength,...
-
Large thermo-elastic displacement and stability FEM analysis of multilayered plates and shells
PublicationThe paper concerns the load capacity analysis of thermally loaded multilayered plates and shells. The multilayered body is treated as an equivalent single layer whose kinematics is consistent with first order shear deformation theory. The authors focus on the thermo-elastic stability problem of the thin-walled structures. The equilibrium paths are traced with the use of Riks-Wempner-Ramm algorithm. By making use of the Tsai-Wu...
-
On unique kinematics for the branching shells
PublicationWe construct the unique two-dimensional (2D) kinematics which is work-conjugate to the exact, resultant local equilibrium conditions of the non-linear theory of branching shells. Several types of junctions are described. For each type the explicit form of the principle of virtual work is derived.
-
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...
-
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
-
The early failure of the gamma nail and the dynamic hip screw in femurs with a wide medullary canal. A biomechanical study of intertrochanteric fractures
PublicationBackground: Intertrochanteric fractures may occur in a bone with a wide medullary canal that may lead to significant mobility of a intramedullary nail, contrary to an extramedullary device. This study evaluates the Dynamic Hip Screw and the gamma nail in AO 31.A2.1 fractures in these circumstances. Methods: Synthetic femora with canals drilled to 18 mm were used. Five fixation types were examined: a 2 - hole and a 4 – hole Dynamic...
-
Ultrasound monitoring for evaluation of damage in reinforced concrete
PublicationThe paper deals with automated monitoring of damage evolution in concrete elements subjected to three-point bending tests. The monitoring is based on the nonlinear interactions of traveling ultrasonic waves with micro-crack zones inside the concrete specimens and surface-breaking cracks. The developed procedure assumes semi-continuous ultrasonic testing during the element full loading cycle and generation of the power spectral...
-
Stability of cylindrical steel silos composed of corrugated sheets and columns based on FE analyses versus Eurocode 3 approach
PublicationComprehensive static and dynamic 3D stability finite element analyses of a cylindrical steel silo composed of corrugated sheets and open thin-walled vertical stiffener profiles were carried out by taking the geometric and material non-linearity into account. The silowas subjected to axisymmetric and non-axisymmetric loads imposed by a bulk solid following Eurocode 1. Theoretical and measured initial geometric imperfections were...
-
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....
-
Linear analysis of laminated multilayered plates with the application of zig-zag function
PublicationW pracy analizowany jest dwuwymiarowy model MES płyty warstwowej bazujący na teorii ścinania pierwszego rzędu, w którego sformułowaniu uwzględnione są dodatkowo efekt zig-zag oraz warunki równowagi międzywarstwowej. Zygzakowa deformacja przekroju modelowana jest poprzez wzbogacenie liniowego rozkładu przemieszczeń teorii ścinania pierwszego rzędu kawałkami ciągłą funkcją Murakami'ego. Pole przemieszczeń w prezentowanym sformułowaniu...
-
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...
-
Experimentation, material modelling and simulation of bonded joints with a flexible adhesive
PublicationThe paper deals with material parameters identification of a flexible adhesive and the numerical simulation of its behaviour in a single lap bonded joint. The material modelling was based on the simple shear and tensile-shear laboratory tests of the bonded joints made of thin aluminium and polyurethane plates with the flexible adhesive Terostat MS 9360 manufactured by Henkel AG & Co. The adhesive was considered as a hyperelastic...
-
On topology optimization of large deformation contact-aided shape morphing compliant mechanisms
PublicationA topology optimization approach for designing large deformation contact-aided shape morphing compliant mechanisms is presented. Such mechanisms can be used in varying operating conditions. Design domains are described by regular hexagonal elements. Negative circular masks are employed to perform dual task, i.e., to decide material states of each element and also, to generate rigid contact surfaces. Each mask is characterized by...
-
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...
-
Mathematical modelling of implant in an operated hernia for estimation of the repair persistence
PublicationThis paper presents mathematical modelling of an implanted surgical mesh used in the repair process of the abdominal hernia. The synthetic implant is simulated by a membrane structure. The author provides a material modelling of the implant based on the dense net model appropriate for technical fabrics. The accuracy of the proposed solution is evaluated by comparing the simulations of the dynamic behaviour of the system with the...