Wyszukiwarka
prof. dr hab. inż. Wojciech Witkowski
Zatrudnienie
- Profesor w Katedra Wytrzymałości Materiałów
Publikacje
Filtry
wszystkich: 96
Katalog Publikacji
Rok 2019
-
2-D constitutive equations for orthotropic Cosserat type laminated shells in finite element analysis
PublikacjaWe propose 2-D Cosserat type orthotropic constitutive equations for laminated shells for the purpose of initial failure estimation in a laminate layer. We use nonlinear 6-parameter shell theory with asymmetric membrane strain measures and Cosserat kinematics as the framework. This theory is specially dedicated to the analysis of irregular shells, inter alia, with orthogonal intersections, since it takes into account the drilling...
-
Badania systemów powstrzymujących pojazd przed wypadnięciem z drogi - cz. I
PublikacjaTransportation systems are designed and used so as to effectively and safely relocate people, goods and services. Despite this there are numerous hazards that disrupt or damage these systems. Risks such as extreme weather conditions, terrorist threats, landsliders or earthquakes are difficult to predict, manage and mitigate. One of the hazards for transportation systems are accidents, and their impact on the transport functioning...
-
Badania systemów powstrzymujących pojazd przed wypadnięciem z drogi - cz. II
PublikacjaW artykule zaprezentowana została tematyka systemów powstrzymujących pojazd przed wypadnięciem z drogi. Podczas codziennego użytkowania dróg występuje szereg zagrożeń, które wpływają na bezpieczeństwo. Badanie, identyfikacja i klasyfikacja zagrożeń stanowią istotny element utrzymania dróg. Artykuł stanowi drugą część podjętej problematyki. Pierwsza została opublikowana w magazynie Mosty nr 3-4/19 str. 66-68.
-
Experimental and numerical analysis of the modified TB32 crash tests of the cable barrier system
PublikacjaRoad restraint systems, including safety barriers, are one of the means used to improve road safety. Currently, they can be allowed to general use after passing the specific crash tests. However, it is always important and desirable to evaluate their performance under various realistic conditions, which can happen on the roads. In this study, the behaviour of the cable barrier system in impact conditions different than assumed...
-
LS-DYNA simulations of the impacts of a 38-ton Heavy Goods Vehicle into a road cable barrier
PublikacjaNowadays, more and more attention is being paid to safety on roads and motorways. It is due to the continuous development of road and motorway network and a significant increase of the number of vehicles on roads. To meet the expectations of improving road safety in Poland, the Road Innovations Development (RID) research programme was implemented in 2016. The aim of the RID 3A - Road Safety Equipment (RoSE) project is a comprehensive...
Rok 2009
-
4-Node combined shell element with semi-EAS-ANS strain interpolationsin 6-parameter shell theories with drilling degrees of freedom
PublikacjaW pracy sformułowano 4-węzłowy powłokowy element skończony klasy C0, w ramach nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok. W celu uniknięcia zjawiska blokady (locking effect) wykorzystano technikę EAS do niesymetrycznych odkształceń membranowych i ANS do odkształceń poprzecznych.Przedstawiono przykłady potwierdzające poprawność sformułowania.
-
Buckling analysis of shell structures with stochastic imperfections using six parameter nonlinear shell theory
PublikacjaPrzedstawiono wpływ wstępnych losowych imperfekcji geometrycznych na wartość obciążenia krytycznego powłoki. W obliczeniach zastosowano autorski program MES wykorzystujący 6-cio parametrową nieliniową teorię powłok.
-
Formulation of spectral truss element for guided waves damage detection in spatial steel trusses
PublikacjaW pracy przedstawiono sformułowanie wielowęzłowego elementu spektralnego oraz odpowiedniego schematu całkowania ukierunkowanego na problem propagacji fal w kratownicach przestrzennych o dowolnej geometrii. Zaproponowane podejście nie ogranicza liczby węzłów w elemencie kratowym. Porównawcze rozwiązania numeryczne przeprowadzono dla konstrukcji idealnej (w stanie nieuszkodzonym) oraz dlakonstrukcji z miejscową nieregularnością w...
Rok 2017
-
A novel formulation of 3D spectral element for wave propagation in reinforced concrete
PublikacjaThe paper deals with numerical simulations of wave propagation in reinforced concrete for damage detection purposes. A novel formulation of a 3D spectral element was proposed. The reinforcement modelled as the truss spectral element was embedded in the 3D solid spectral finite element. Numerical simulations have been conducted on cuboid concrete specimens reinforced with two steel bars. Different degradation models were considered...
-
Curb-to-Barrier Face Distance Variation an a TB51 Bridge Barrier Crash Test Simulation
PublikacjaThis paper addresses the problem of road safety regarding barrier placement as relative to the curb. A short summary of existing regulations is presented. Numerical simulations using the explicit finite element system Ls- Dyna are shown. In the analysis, variable distance between the barrier and the curb is assumed. The obtained result reveals that the distance has little impact on the working width of the barrier.
-
High meniscal slope angle as a risk factor for meniscal allograft extrusion
PublikacjaA meniscal graft extrusion is still an unresolved problem that affects most patients after a meniscal transplantation. Despite the advances in surgical techniques, together with the improved methods for a meniscal allograft sizing, success is only observed in up to 75% of patients after they experience a meniscal allograft transplantation. Because a meniscal extrusion is associated with a cartilage deterioration and the progression...
-
Mixed 4-node shell element with assumed strain and stress in 6-parameter theory
PublikacjaWe propose a mixed hybrid 4-node shell elements based on Hu-Washizu principle. Apart from displacements both strains and stress fields are treated as independent fields. The element is derived in the framework of a general nonlinear 6-field shell theory with drilling rotation which is dedicated to the analysis of multifold irregular shells with intersections. The novelty of the presented results stems from the fact that the measures...
Rok 2014
-
Analiza drgań kładki kompozytowej wywołanych działaniem wiatru
PublikacjaW pracy omówiono sposób przeprowadzenia uproszczonej, numerycznej analizy drgań kładki kompozytowej wywołanych działaniem wiatru. Rozważaniom poddano swobodnie podpartą konstrukcję o rozpiętości 16m i przekroju w kształcie litery U. W pierwszej kolejności, przeprowadzono dwuwymiarową analizę opływu niepodatnego kształtu przekroju w poziomym strumieniu wiatru o prędkości 10m/s. Obliczenia numeryczne przeprowadzono programem ANSYS...
-
BADANIA WALIDACYJNE BELEK PRZEKŁADKOWYCH W PROCESIE PROJEKTOWANIA KŁADKI KOMPOZYTOWEJ
PublikacjaW pracy zaprezentowano badania walidacyjne dotyczące projektu kompozytowego przęsła mostu dla pieszych, opracowywanego w ramach projektu badawczego Fobridge. Projektowana kładka ma rozpiętość 16 m oraz szerokość użytkową 2,5 m. Konstrukcja będzie wykonana z laminatu polimerowego (GRFP) oraz rdzenia piankowego z politereftalanu etylenu (PET). Proponowane rozwiązanie jest zgodne ze współczesnymi tendencjami w inżynierii mostowej...
-
Elastoplastic material law in 6-parameter nonlinear shell theory
PublikacjaWe develop the elastoplastic constitutive relations for nonlinear exact 6-parameter shell theory. A J2-type theory with strain hardening is formulated that takes into account asymmetric membrane strain measures. The incremental equations are solved using implicit Euler scheme with closest point projection algorithm. The presented test example shows the correctness of the proposed approach. Influence of micropolar material parameters...
-
Equivalent 4-node enhanced assumed strain and hybrid stress shell elements in 6-parameter theory
PublikacjaWe discuss the equivalence of semi-enhanced assumed strain (EAS) and semi-hybrid stress (SEM) shell finite elements. We use the general nonlinear 6-field shell theory with kinematics composed of generalized displacements composed of the translation field and the rotation field. Due to the presence of rotation tensor the elements have naturally six nodal engineering degrees of freedom. We propose interpolation for a strain field...
-
Failure Analysis of footbridge made of composite materials
PublikacjaFinite element method analysis of a pedestrian footbridge made of sandwich material is presented. The internal structure of the material is modelled as a structural shell assuming the Equivalent Single Layer approach (ESL). Two FEM commercial codes are employed. The response of the structure is studied in order to determine the load level that activates Hashin and Tsai-Wu failure criteria. Some practical aspects of designing footbridges...
-
Geometrically Nonlinear Analysis of Functionally Graded Shells Based on 2-D Cosserat Constitutive Model
PublikacjaIn this paper geometrically nonlinear analysis of functionally graded shells in 6-parameter shell theory is presented. It is assumed that the shell consists of two constituents: ceramic and metal. The mechanical properties are graded through the thickness and are described by power law distribution. Formulation based on 2-D Cosserat constitutive model is used to derive constitutive relation for functionally graded shells. Numerical...
Rok 2015
-
Analiza drgań kładki kompozytowej wywołanych działaniem wiatru
PublikacjaW 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...
-
Elastoplastic law of Cosserat type in shell theory with drilling rotation
PublikacjaWithin the framework of six-parameter non-linear shell theory, with strain measures of the Cosserat type, we develop small-strain J2-type elastoplastic constitutive relations. The relations are obtained from the Cosserat plane stress relations assumed in each shell layer, by through-the-thickness integration employing the first-order shear theory. The formulation allows for unlimited translations and rotations. The constitutive...
-
Geometrically nonlinear FEM analysis of 6-parameter resultant shell theory based on 2-D Cosserat constitutive model
PublikacjaWe develop the elastic constitutive law for the resultant statically and kinematically exact, nonlinear, 6-parameter shell theory. The Cosserat plane stress equations are integrated through-the- thickness under assumption of the Reissner-Mindlin kinematics. The resulting constitutive equations for stress resultant and couple resultants are expressed in terms of two micropolar constants: the micropolar modulus Gc and the micropolar...
-
Influence of meniscus shape in the cross sectional plane on the knee contact mechanics
PublikacjaWe 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...
Rok 2023
-
Analysis of passenger car crash with a cable barrier installed with anti-glare screens on a horizontal convex road curve with 400 m radius
PublikacjaHigh-tension cable barriers have been used on roads for a relatively short period compared with other types of road barriers. Hence, there remains a need for further research on various crash scenarios. An important issue is the performance of a cable barrier on a road curve, particularly when a vehicle impacts the convex side of the barrier. To address this issue, the analysis in this study considers a system of anti-glare screens...
-
Development and validation of lumbar spine finite element model
PublikacjaThe functional biomechanics of the lumbar spine have been better understood by finite element method (FEM) simulations. However, there are still areas where the behavior of soft tissues can be better modeled or described in a different way. The purpose of this research is to develop and validate a lumbar spine section intended for biomechanical research. A FE model of the 50th percentile adult male (AM) Total Human Model for Safety...
Rok 2016
-
Badania numeryczne zderzenia autobusu w układzie bariera i kratownicowa konstrukcja wsporcza
PublikacjaZdarzenia spowodowane wypadnięciem pojazdu z trasy stanowią 20 – 30 % ogółu zdarzeń niebezpiecznych na drogach. Najczęściej występującymi przeszkodami i niebezpiecznymi obiektami przy drodze, w które uderza wypadający z niej pojazd są: bariery na autostradach i drogach ekspresowych oraz drzewa, słupy i znaki drogowe na innych szlakach. Do opracowania metody projektowania, tj. doboru lokalizacji i rodzaju urządzeń bezpieczeństwa...
-
BADANIA NUMERYCZNE ZDERZENIA AUTOBUSU W UKŁADZIE BARIERA I KRATOWNICOWA KONSTRUKCJA WSPORCZA
PublikacjaZdarzenia spowodowane wypadnięciem pojazdu z trasy stanowią 20 – 30 % ogółu zdarzeń niebezpiecznych na drogach. Najczęściej występującymi przeszkodami i niebezpiecznymi obiektami przy drodze, w które uderza wypadający z niej pojazd są: bariery na autostradach i drogach ekspresowych oraz drzewa, słupy i znaki drogowe na innych szlakach. Do opracowania metody projektowania, tj. doboru lokalizacji i rodzaju urządzeń bezpieczeństwa...
-
Experimental tests and numerical simulations of full scale composite sandwich segment of a foot- and cycle- bridge
PublikacjaIn the paper experimental tests and numerical simulations of a full cross-section segment of ultimately designed foot-and cycle-bridge are presented. The experimental tests were conducted on element with length reduced to 3 m and unchanged (target) cross-section dimensions. The external skin of structure is GFRP laminate while internal core is PET foam. Several quasi-static tests were performed using hydraulic cylinder to generate...
-
Geometrically nonlinear FEM analysis of FGM shells based on neutral physical surface approach in 6-parameter shell theory
PublikacjaThe paper presents the formulation of the elastic constitutive law for functionally graded materials (FGM) on the grounds of nonlinear 6-parameter shell theory with the 6th parameter being the drilling degree of freedom. The material law is derived by through-the-thickness integration of the Cosserat plane stress equations. The constitutive equations are formulated with respect to the neutral physical surface. The influence of...
-
Nonlinear FEM 2D failure onset prediction of composite shells based on 6-parameter shell theory
PublikacjaWithin the framework of the nonlinear 6-parameter shell theory with the drilling rotation and asymmetric stress measures, the modifications of Tsai-Wu and Hashin laminate failure initiation criteria are proposed. These improvements enable to perform first ply failure estimations taking into account the non-symmetric stress measures. In order to check the validity of the proposed criteria, finite element analyses are performed with...
Rok 2021
-
Biomechanics of Lumbar Spine Injury in Road Barrier Collision–Finite Element Study
PublikacjaLiterature and field data from CIREN database have shown that lumbar spine injuries occur during car crashes. There are multiple hypotheses regarding how they occur; however, there is no biomechanical explanation for these injuries during collisions with road safety barriers (RSBs). Therefore, the objective of this study was to investigate the mechanics of vertebral fractures during car collisions with concrete RSBs. The finite...
-
Examination of selected failure criteria with asymmetric shear stresses in the collapse analysis of laminated shells
PublikacjaThe paper is concerned with failure analysis of composite shells performed with the usage of the nonlinear 6‐parameter shell theory with drilling rotation degree of freedom. This special theory embodies naturally unlim-ited translations and rotations and is suitable for analysis of irregular shells for instance with various, partic-ularly orthogonal, intersections. The presence of the drilling rotation is inherently accompanied...
-
Influence of the femoral offset on the muscles passive resistance in total hip arthroplasty
PublikacjaBackground Soft tissue tension is treated as a crucial factor influencing the post-THA dislocation. The femoral offset is regarded as one of the major parameters responsible for the stabilization of the prosthesis. It is unclear which soft tissue is mostly affected by the offset changes. Methods A finite element model of the hip was created. The model comprised muscles, bones, a stem, the acetabular component and a liner. The muscles...
-
Medially positioned plate in first metatarsophalangeal joint arthrodesis
PublikacjaObjective The purpose of this study was to biomechanically compare the stability of first metatarsophalangeal (MTP1) joint arthrodesis with dorsally and medially positioned plates. Methods A physical model of the MTP1 joint consists of printed synthetic bones, a titanium locking plate and screws. In the experiments, samples with dorsally and medially positioned plates were subjected to loading of ground load character in a universal...
Rok 2008
-
Composite shells in 6-field nonlinear shell theory
PublikacjaW pracy przedstawiono równanie konstytutywne uwzględniające wielowarstwowość materiału powłoki. Równania wyprowadzono bazując na podejściu Equivalent Single Layer
-
Elastic wave propagation in frame structure in the context of structural health monitoring
PublikacjaPraca dotyczy propagacji fal sprężystych r konstrukcji ramowej w ośrodku typu belka Timoszenki. Do obliczeń numerycznych wykorzystano wielowęzłowe spektralne elementy skończone klasy C0. Omówiono algorytm całkowania po czasie i sformułowano wnioski dotyczące liczby węzłów na długość fali.
-
Modelling of wave propagation in spatial frame elements - numerical simulations and experimental works
PublikacjaW pracy porównano rozwiązania propagacji fal sprężystych w ośrodku typu belka Timoszenki, uzyskane na drodze eksperymentalnej i numerycznej. Do obliczeń numerycznych wykorzystano wielowęzłowe spektralne elementy skończone klasy C0.Omówiono algorytm całkowania po czasie i sformułowano wnioski dotyczące liczby węzłów na długość fali.
Rok 2012
-
Damage detection of a T-shaped panel by wave propagation analysis in the plane stress
PublikacjaW pracy zaprezentowano podejście obliczeniowe do analizy propagacji fal w płaskim stanie naprężenia. Problem brzegowo-początkowy podlega przestrzennej aproksymacji z użyciem wielowęzłowych, izoparametrycznych, czworobocznych elementów klasy C0. Macierze elementowe są całkowane numerycznie za pomocą kwadratury Gauss-Legendre-Lobatto. Aproksymację w dziedzinie czasu wykonano za pomocą algorytmu Newmarka. Symulacje numeryczne przeprowadzono...
-
Diagnostyka betonowych belek poddanych zginaniu z zastosowaniem propagacji fal sprężystych
PublikacjaW artykule przedstawiono badania eksperymentalne i symulacje numeryczne propagacji fal sprężystych w belce betonowej zginanej trójpunktowo przeprowadzone na potrzeby diagnostyki ultradźwiękowej. W eksperymencie wykorzystano zjawisko propagacji fal generowanych wzbudnikiem piezoelektrycznym i ich pomiar za pomocą odbiornika piezoelektrycznego umieszczonego po przeciwległej stronie belki. Porównanie danych pomiarowych z wynikami...
Rok 2010
-
Discrepancies of energy values in dynamics of three intersecting plates
PublikacjaW pracy analizuje się lot konstrukcji powłokowej złożonej z trzech przecinających się powłok. Obciążeniem jest przestrzenny układ sił o zadanym trójkątnym przebiegu w czasie. Po ustaniu obciążenia powłoka doświadcza swobodnego lotu. Celem pracy jest dyskusja różnic wartości energii całkowitej układu w locie swobodnym jakie znane są w literaturze przedmiotu. W pracy przedstawiono także przykład weryfikujący zastosowane algorytmy...
-
Laminated shells in nonlinear six-parameter shell theory
PublikacjaW pracy proponowany jest związek konstytutywny dla powłoki warstwowej w ramach 6-paramatrowej nieliniowej teorii powłok z miarami odkształceń jak w ośrodku Cosseratów. Zaletą podejścia jest bezpośrednie zastosowanie inżynierskich stałych materiałowych.
-
Modelowanie warstwowych struktur powłokowych za pomocą sześcioparametrowej teorii powłok
PublikacjaW pracy zaprezentowano numeryczny model powłoki warstwowej z przecięciami bazujący na 6-parametrowej nieliniowej teorii z niesymetrycznymi miarami odkształceń ośrodka Cosseratów. Przyjęte sformułowanie związku konstytutywnego umożliwia bezpośrednie zastosowanie inżynierskich stałych materiałowych. Efektywność modelu ilustrują przykłady numeryczne z zakresu geometrycznie nieliniowej analizy powłok.
Rok 2005
-
Dynamics based on six-field theory of shells in the context of energy-conserving scheme
PublikacjaPraca dotyczy zaproponowanego algorytmu zachowującego energię w całkowaniu równań ruchu powłok sprężystych sformułowanych w ramach teorii sześcioparametrowej. Zawiera podstawowe założenia konieczne do formułowania schematów i podstawowe testy numeryczne. Aproksymacja przestrzenna zagadnienia oparta jest o Metodę Elementów Skończonych zaś aproksymacja w czasie wykorzystuje regułę punktu środkowego. Przykłady analizy dynamicznej...
-
Efektywny 4-węzłowy element skończony o wzbogaconym polu odkształceń w nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok.**2005, 144 s. 85 rys. 20 tab. bibliogr. 127 poz. maszyn.
PublikacjaCelem rozprawy doktorskiej było opracowanie efektywnego elementu skończonego, bazującego na technice wzbogaconych odkształceń w nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok.Omówiono podstawy mechaniki powłok oraz działania na grupie obrotów SO(3).Wprowadzono i zlinearyzowano zmodyfikowaną zasadę wariacyjną Hu-Washizu.Omówiono techniki interpolacji i akumulacji pol niewiadomych z uwzględnieniem grupy obrotów SO(3).Omówiono koncepcję...
Rok 2018
-
Elastoplastic nonlinear FEM analysis of FGM shells of Cosserat type
PublikacjaThe paper is a continuation of [1] where the formulation of the elastic constitutive law for functionally graded materials (FGM) on the grounds of nonlinear 6-parameter shell theory with the 6th parameter (the drilling degree of freedom) was presented. Here the formulation is extended to the elasto-plastic range. The material law is based on Cosserat plasticity and employs the well-known Tamura-Tomota-Ozawa (TTO) [2] mixture...
-
Mixed 4-node shell element with assumed strain and stress in 6-parameter theory
PublikacjaWe propose a mixed hybrid 4-node shell elements based on Hu-Washizu principle. Apart from displacements both strains and stress fields are treated as independent fields. The element is derived in the framework of a general nonlinear 6-field shell theory with drilling rotation which is dedicated to the analysis of multifold irregular shells with intersections. The novelty of the presented results stems from the fact that the measures...
Rok 2011
-
Fem analysis of cosserat plates and shells based on some constitutive relations
PublikacjaPrzeprowadzono studium doboru mikropolarnych współczynników konstytutywnych w pewnym modelu płyty Cosseratów. Wyznaczono ograniczenia na ich wartości i przeprowadzono parametryczną analizę wpływu tych współczynników na geometrycznie nieliniowe deformacje powłok z ortogonalnymi przecięciami płatów.
-
Modeling of Composite Shells in 6-Parameter Nonlinear Theory with Drilling Degree of Freedom
PublikacjaWithin the framework of a 6-parameter nonlinear shell theory, with strain measures of Cosserat type, constitutive relations are proposed for thin elastic composite shells. The material law is expressed in terms of five engineering constants of classical anisotropic continuum plus an additional parameter accounting for drilling stiffness. The theory allows for unlimited displacements and rotations. A number of examples are presented...
-
Modelowanie propagacji fal sprężystych w tarczy typu T w kontekście możliwości diagnostycznych
PublikacjaTematem pracy są symulacje przebiegu fal sprężystych w płaskiej tarczy o kształcie przypominającym literę T. Obliczenia wykonano, stosując metodę elementów spektralnych. Porównawcze rozwiązania numeryczne wykonane zostały dla tarczy nieuszkodzonej, jak również dla tarczy z wprowadzonym uszkodzeniem. Zadaniem rejestrowanych sygnałów czasowych przyspieszeń fal sprężystych jest próba wykrycia i zlokalizowania uszkodzenia. W pracy...
Rok 2006
-
Four-node semi-EAS element in six-field nonlineartheory of shells
PublikacjaW pracy sformułowano 4-węzłowy powłokowy element skończony dla konstrukcji powłokowych. Element opracowano w ramach nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok z niesymetrycznymi miarami odkształceń membranowych. Kinematyka powłoki jest opisana przez dwa pola: translacji i obrotów, przy czym wszystkie trzy parametry obrotu traktowane są jako niezależne. W wyniku tego sformułowany element nadaje się do analizy struktur powłokowych...
Rok 2003
-
Modelowanie drgań kabli wywołanych działaniem wiatru i deszczu
PublikacjaW referacie zaproponowano prosty, liniowy model drgań kabli mostów wantowych obciążonych wiatrem i deszczem. Założono, iż częstotliwość ruchu górnej kropli po powierzchni kabla i częstotliwość kabla są równe oraz iż amplituda ruchu kropli dla danej prędkości wiatru są stałe. Otrzymane rezultaty porównano z istniejącymi w literaturze wynikami badań eksperymentalnych. Podano analityczne związki służące do oszacowania tłumienia aerodynamicznego...
wyświetlono 3128 razy