Wyszukiwarka
prof. dr hab. inż. Wojciech Witkowski
Zatrudnienie
- Profesor w Katedra Wytrzymałości Materiałów
Publikacje
Filtry
wszystkich: 96
Katalog Publikacji
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...
-
On implementation of fibrous connective tissues’ damage in Abaqus software
PublikacjaConnective fibrous tissues, such as tendons and ligaments, in humans and animals exhibit hyperelastic behaviour. The constitution of the material of these tissues is anisotropic due to the presence of the collagen fibres, where one family of fibres is the typical case. Traumatic events and/or aging may sometimes lead to the damage of the tissue. The study of motion of affected joints or limbs is usually not permitted in vivo. This...
-
Proximal fibular osteotomy as a treatment for degenerative meniscal extrusion
PublikacjaMeniscal extrusion treatment is a key focus area for research and clinical study of degenerative knee pathology. The contact forces between the meniscus and the bones cause external displacements of the meniscus that are resisted by the circumferential fibres. The main risk factors for the excessive deformation of the meniscus are meniscal root tears, disruption of the circumferential fibres, knee malalignment and high body mass...
-
Speed estimation of a car at impact with a W-beam guardrail using numerical simulations and machine learning
PublikacjaThis paper aimed at developing a new method of estimating the impact speed of a passenger car at the moment of a crash into a W-beam road safety barrier. The determination of such a speed based on the accident outcomes is demanding, because often there is no access to full accident data. However, accurate determination of the impact speed is one of the key elements in the reconstruction of road accidents. A machine learning algorithm...
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...
-
On analysis of double-impact test of 1500-kg vehicle into w-beam guardrail system
PublikacjaEvery day on roads many scenarios of accidents may occur. One of the measures to minimize their consequences is road safety barriers. Finite Element analyses are being increasingly used to support the physical testing of these devices. The paper addresses the issue of a secondary impact into the previously damaged w-beam guardrail system. This situation belongs to one of the most dangerous which can happen on roads and may cause...
Rok 2020
-
The role of numerical tests in assessing road restraint system functionality
PublikacjaKey to understanding the needs and building road infrastructure management tools to prevent and mitigate run-off-road accidents is to identify hazards and their sources which are a result of wrong design, construction, and installation of road restraint systems. Building such tools requires advanced studies with field tests, simulations and models to demonstrate the effects of selected parameters on road user safety. The research...
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...
-
Numerical Analysis of TB32 Crash Tests for 4-cable Guardrail Barrier System Installed on the Horizontal Convex Curves of Road
PublikacjaHorizontal curves are one of the elements of road infrastructure where statistically a relatively high number of accidents have been reported. In the last ten years in Poland approx. 10% of all road accidents happened on horizontal curves of roads and was responsible for approx. 14% of all fatalities on Polish roads. Thus, this issue is important and requires extensive research and proper road safety treatments. One possible measure...
-
ON ESTIMATION OF OCCUPANT SAFETY IN VEHICULAR CRASHES INTO ROADSIDE OBSTACLES USING NON-LINEAR DYNAMIC ANALYSIS
PublikacjaThe article describes a comparison of two general methods of occupants safety estimation based on a numerical examples. The so-called direct method is mainly based on the Head Injury Criterion of a crash test dummy in a vehicle with passive safety system while the indirect method uses a European standards approach to estimate impact severity level. Numerical simulations in LS-DYNA have been conducted.
-
On the validation of the LS-DYNA Geo Metro numerical model
PublikacjaThe paper presents experiences gained during work with numerical model of Geo Metro vehicle used for simulations of crash tests with road safety barriers. Attention is drawn to the subject of tire/wheel breakage during collision events. Some methods for improvement of the model are presented in the paper. Several results for the normative vehicle numerical tests are introduced. Simulations were carried out using LS-DYNA finite...
-
Recent Achievements in Constitutive Equations of Laminates and Functionally Graded Structures Formulated in the Resultant Nonlinear Shell Theory
PublikacjaThe development of constitutive equations formulated in the resultant nonlinear shell theory is presented. The specific features of the present shell theory are drilling rotation naturally included in the formulation and asymmetric measures of strains and stress resultants. The special attention in the chapter is given to recent achievements: progressive failure analysis of laminated shells and elastoplastic constitutive relation...
-
Robust four-node elements based on Hu–Washizu principle for nonlinear analysis of Cosserat shells
PublikacjaMixed 4-node shell elements with the drilling rotation and Cosserat-type strain measures based onthe three-field Hu–Washizu principle are proposed. In the formulation, apart from displacement and rotationfields, both strain and stress resultant fields are treated as independent. The elements are derived in the frame-work of a general nonlinear 6-parameter shell theory dedicated to the analysis of multifold irregular shells.The...
-
The effects of vehicle restraint systems on road safety
PublikacjaKey to understanding the needs and tools of road infrastructure management for preventing run-off-road crashes or minimising their consequences, is to identify the hazads and sources of hazards caused by wrong or improper use of road safety devices and identify errors in the desifn, structure, construction and operation of road safety devices. Studying such an extended scope of the problem required fieldwork and surveys with road...
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...
-
Nonlinear FEM analysis of irregular shells composed of fiber metal laminates
PublikacjaThe paper deals with the analysis of failure initiation in shells made of Fiber Metal Laminates (FML). The elas-tic material law for orthotropic lamina is stated accounting for asymmetric in-plane stress and strain measures. The asymmetry results from the employed general nonlinear 6-field shell theory where the generalized dis-placements involve the translation and the proper rotation field. The novelty of the presented results...
-
Numerical studies on the influence of selected construction features and road conditions on the performance of road cable barriers
PublikacjaCable barriers are commonly used on Polish roads, including motorways and local roads. Their main elements are pre-stressed wire ropes, which are usually anchored at two ends in concrete blocks buried in the soil. In this work numerical studies concerning the influence of selected construction features and parameters of the vehicle motion on the performance of cable barriers were performed. Numerical simulations are a useful tool...
-
On the influence of the acceleration recording time on the calculation of impact severity indexes
PublikacjaThe paper concerns with the analysis of normative requirements pertaining to experimental setup of a crash test and its numerical modelling. An overview of parameters describing the collision of a vehicle with a road restraining system is presented. A short description of a concrete road safety barrier is presented. A brief description of numerical modelling procedures for crash tests is given as well. The parametric influence...
-
Studying road restraint systems to develop new guidelines
PublikacjaThe paper will present a proposed approach to such work along with preliminary results of numerical studies for selected problems using road safety devices such as safety barriers on horizontal curves, the effect of kerbs on bridges or the location of obstacles within the barrier’s working width. The paper will discuss assumptions to a methodology of numerical models, calculations and automated processing of data to help with assessing...
-
Symulacje numeryczne jako wsparcie badania właściwości barier ochronnych
PublikacjaArtykuł przedstawia możliwości wykorzystania symulacji numerycznych do badań efektywności urządzeń bezpieczeństwa ruchu drogowego w aspekcie sposobów ich konfgurowania. Obecnie w celu dopuszczenia do stosowania bariery ochronne muszą przejść specjalistyczne testy zderzeniowe. Ze względu na wysoki koszt tych badań coraz częściej producenci barier oraz inne podmioty odpowiadające za urządzenia bezpieczeństwa ruchu drogowego (brd)...
-
Symulacje numeryczne testów zderzeniowych barier ochronnych
PublikacjaW pracy przedstawiono metodykę budowy modelu obliczeniowego ukierunkowanego na badania zderzeniowe w środowisku Metody Elementów Skończonych. Opisano etapy tworzenia takiego modelu, jego modyfkacji oraz sprawdzania poprawności przeprowadzonej symulacji, a także przedstawiono kilka autorskich przykładów zastosowania proponowanych obliczeń do badania barier ochronnych
-
The influence of a change in the meniscus cross-sectional shape on the medio-lateral translation of the knee joint and meniscal extrusion
PublikacjaObjective The purpose of this study was to evaluate the influence of a change in the meniscus cross sectional shape on its position and on the biomechanics of a knee joint. Methods One main finite element model of a left knee joint was created on the basis of MRI images. The model consisted of bones, articular cartilages, menisci and ligaments. Eight variants of this model with an increased or decreased meniscus height were then...
-
The influence of position of the post or its absence on the performance of the cable barrier system
PublikacjaRoad safety barriers are used to increase safety in potentially dangerous places on the roads. They are designed and installed on the roads to prevent any vehicle from getting outside the travelled way or from entering the opposite lane of the road. Barriers, which are used on European roads, have to undergo full scale crash tests according to the EN 1317 standards. Nowadays as a supplement to real crash tests, numerical simulations...
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...
-
Numerical crash analysis of the cable barrier
PublikacjaSafety barriers are used to increase road safety. Their basic task is to prevent the errant vehicle from getting off the road in places which are potentially dangerous for vehicle passengers. Barriers, which are used on European roads, must fulfill the requirements of EN 1317 standards by passing appropriate crash tests. Because of their high cost, numerical simulations are increasingly used to evaluate the properties of safety...
-
On the influence of shell element properties on the response of car model in crash test
PublikacjaIt goes without saying that numerical simulations play important role in the modern engineering practice. Contemporary CAD environments combined with FEM solvers, along with computer power of modern processors, give the engineer fast and efficient tool. Ultimately, however it is the user alone who is responsible for the correctness of the results. As long as the FEM calculations remain in the sphere of academic exercise, the inevitable...
-
Symulacje numeryczne stalowej bariery ochronnej na łuku drogi
PublikacjaW pracy wymieniono pewne czynniki związane z bezpieczeństwem ruchu drogowego, wskazując łuki poziome dróg jako miejsca, gdzie występuje istotna liczba groźnych w skutkach wypadków. W części pracy obejmującej symulacje numeryczne, zrealizowano serię badań spełniających warunki testu zderzeniowego TB11 ze zmiennym promieniem bariery. Oszacowano wpływ zróżnicowania geometrii na parametry bezpieczeństwa.
-
TB11 test for short w-beam road barrier
PublikacjaFEM (Finite Element Method) is well-suited and widely used tool for simulating a range of phenomena: from these with simple and static behaviour, up to those complicated, highly nonlinear and involving many contacts. In present paper we use one of the advantages of FEM: parametric study could be easily performed and is more economical than series of in-situ tests. If recommended practices is carefully followed, results obtained...
-
Wpływ miejsca uderzenia w stalową barierę ochronną oraz uwarstwienia gruntu na wartość parametru ASI podczas testu TB11
PublikacjaBariery stalowe są najczęściej stosowanym rodzajem barier ochronnych. Ich podstawowym zadaniem jest zapobieganie zjechaniu pojazdu z drogi w miejscach szczególnie niebezpiecznych. Bariery stosowane na europejskich drogach muszą spełniać wymagania norm EN 1317. Jednym z najważniejszych parametrów pozwalających klasyfikować bariery ochronne pod kątem zapewnienia stopnia bezpieczeństwa w trakcie incydentu jest wskaźnik intensywności...
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...
-
On constitutive relations in the resultatnt non-linear theory of shells
PublikacjaThe authors summarize their current research in the field of constitutive modelling in the framework of non-linear 6-parameter shell theory. In particular the description of isotropic, multilayered composite and functionally graded shells is presented.
-
The Influence of Articular Cartilage Thickness Reduction on Meniscus Biomechanics
PublikacjaObjective 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...
-
Three-point bending test of sandwich beams supporting the GFRP footbridge design process - validation
PublikacjaSome selected aspects concerning material and construction design issues for pedestrian footbridge made of GFRP composite materials are elaborated in this paper. The analysis is focused on validation tests, which are particularly important because of the advanced technology and materials that are used for this innovative bridge. The considered footbridge is a sandwich-type shell structure comprising of PET foam core and outer skins...
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...
-
Numerical methods for the assessment of bridge safety barriers
PublikacjaThe paper presents a numerical study of the bus crash test for bridge safety barriers. The analysis is conducted with the use of explicit code LS-DYNA. The problem of hourglass effect in shell elements is discussed. The simulations of bus impact against the barrier show that the analyzed barrier withstands the impact forces and restrains the bus trajectory to the bridge road.
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...
-
Numerical simulations of novel GFRP sandwich footbridge
PublikacjaIn the following paper some aspects of numerical analysis and designing stages of a footbridge made of composite materials are elucidated. Because of the used materials the design process in this case is not ordinary and requires the development of concepts, material selections, identification of material properties, numerical simulations, strength calculations, serviceability and durability analyses. This contribution presents...
-
Wybrane aspekty formułowania, implementacji oraz aplikacji 6-parametrowej nieliniowej teorii powłok
Publikacjapracy przedstawiono rekapitulację stanu wiedzy w zakresie nieliniowej 6-parametrowej teorii powłok, w której szóstym parametrem jest obrót prostopadły do powierzchni odniesienia powłoki tzw. obrót owinięcia (ang. drilling rotation). Zasadnicze fundamenty teorii 6-parametrowej wynikają z pracy między innymi osób: pierwotnego podejścia E. Reissnera podjętego dalej przez takich badaczy jak A. Libai, J.G. Simmonds, J. Makowski, W....
Rok 2013
-
Założenia systemu i wstępne wyniki z monitoringu podczas montaż pierwszego przęsła mostu łukowego przez rzekę Wisłę w Toruniu
PublikacjaW pracy zaprezentowano założenia systemu monitoringu łukowego mostu głównego przez rzekę Wisłę w Toruniu w trakcie jego wznoszenia. Dzięki jego zamontowaniu możliwa jest bieżąca kontrola poprawności pracy konstrukcji. Budowany most drogowy w Toruniu jest dwuprzęsłową konstrukcją łukową o rekordowej w skali kraju rozpiętości przęseł 2x270 m. Dźwigary główne stanowią dwa nachylone do siebie stalowe łuki o zamkniętym przekroju skrzynkowym...
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...
-
On some properties of 2d spectral finite elements in problems of wave propagation
PublikacjaW 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
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...
-
Synteza sformułowania nieliniowej mechaniki powłok podlegających skończonym obrotom w ujęciu MES. - W. Witkowski.
PublikacjaW pracy podsumowano doświadczenia Autora dotyczące wybranych aspektów nieliniowej analizy numerycznej powłok, ze szczególnym uwzględnieniem powłok warstwowych. Studium rozwinięto w ramach nieliniowej sześcio-parametrowej teorii powłok, w której szóstym parametrem jest obrót prostopadły do powierzchni odniesienia powłoki. Zapisano zasady zachowania dla ciała typu powłoka i omówiono przejście do lokalnych równań równowagi. Przedstawiono,...
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.
-
On shear correction factors in the non-linear theory of elastic shells
PublikacjaW pracy wyprowadzono analitycznie wartości korekcyjnych współczynników ścinania dla ścinania poprzecznego oraz dla momentów owinięcia w ramach nieliniowej sześcioparametrowej teorii powłok. Wartości wyprowadzono poprzez odpowiednie sformułowanie komplementarnej energii sprężystej. Na drodze analizy przy pomocy MES, badano wpływ wartości współczynników na położenie punktów bifurkacji, deformacje, całkowitą energię sprężystą układu...
-
On some constitutive equations for micropolar plates
PublikacjaW 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
-
Zastosowania monitoringu technicznego w konstrukcjach budowlanych
PublikacjaW artykule przedstawiono najnowsze rozwiązania stosowane w systemach monitorin-gu technicznego konstrukcji budowlanych ze szczególnym uwzględnieniem modułów ultra-dźwiękowych, systemów bazujących na drganiach konstrukcji oraz systemów światłowodowych.
-
Zastosowanie metody elementów spektralych do modelowania zjawisk propagacji fal sprężystych dla celów diagnostyki
PublikacjaW artykule przedstawiono modelowanie propagacji fal sprężystych przy pomocy metody elementów spektralnych na bazie płytowych elementów Mindlina. Zaletą tego sformułowania jest diagonalizacja macierzy mas wynikająca ze zgodności rozkładu węzłów elementu wzorcowego i fizycznego z położeniem punktów całkowania kwadraturą Gaussa-Lobatto-Legendre'a. W pracy przedstawiono symulacje propagacji fal giętnych wzbudzonych na jednej krawędzi...
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...
-
Wave propagation analysis in spatial frames using spectral Timoshenko beam elements in the context of damage detection
PublikacjaPraca poświęcona jest zjawisku propagacji fal sprężystych w trójwymiarowych układach ramowych. W ramach teorii belek Timoszenki formułuje się wielowęzłowy element belkowy klasy C0 z sześcioma inżynierskimi stopniami swobody w każdym węźle. Zakłada się, że elementy są wykonane z jednorodnego, izotropowego materiału liniowo sprężystego. Zasadniczym celem artykułu jest sformułowanie szybkiego i wydajnego schematu całkowania po czasie....
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 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...
-
On some aspects of torsional buckling of thin-walled I-beam columns
PublikacjaW pracy podsumowano wyniki badań zjawiska wyboczenia skrętnego prętów o przekroju dwuteowym. Zbadano wpływ początkowego wygięcia giętnego na wartość siły krytycznej wyboczenia skrętnego. Z zasady stacjonarności energii potencjalnej wyprowadzono równania różniczkowe wyboczenia skrętnego. Wartość siły krytycznej wyznaczono stosując podejście perturbacyjne. Wyniki analityczne porównano z rezultatami otrzymanymi za pomocą 6-parametrowej...
-
On the use of enhanced strain formulation in 6-field nonlinear shell theory with asymetric strain measures
PublikacjaW pracy zbadano możliwość zastosowania techniki wzbogaconych odkształceń do usunięcia zjawiska blokady w elementach skończonych opracowanych w ramach 6-parametrowej nieliniowej teorii powłok z niesymetrycznymi miarami odkształceń membranowych. Przedstawiono i porównano 4 warianty pol wzogacających odkształcenia
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 2004
-
Ocena efektywności 4-węzłowych elementów powłokowych.
PublikacjaW ramach nieliniowej sześcioparametrowej teorii powłok wprowadzono rodzinę 4-węzłowych elementów skończonych klasy C0. W pracy analizuje się wrażliwość tychże elementów na zjawisko blokady/zakleszczenia (ang. locking effect). Rozważania ograniczone są do liniowej statyki. Formułuje się zasadę prac wirtualnych i zasadę wariacyjną Hu-Washizu, z których wynikają postaci macierzy elementowych. Następnie w przykładach analizuje się...
-
Pewne aspekty zastosowania skończonych elementów EAS w zagadnieniach geometrycznie nieliniowych.
PublikacjaOpracowanie zawiera wyniki badań nad zastosowaniem elementów o wzbogaconym polu odkształceń w zakresie geometrycznie nieliniowym. Badania dotyczą wpływu dystorsji siatki na zbieżność rozwiązania. Przykład wskazuje na przewagę elementu o wzbogaconym polu odkształceń nad standardowym elementem przemieszczeniowym w zakresie dużych przemieszczeń.
-
Torsional buckling paradox - extended studies.
PublikacjaAnalizowano wyboczenie skrętne pręta cienkościennego o dwuteowym przekroju poprzecznym ze zmienną szerokością półek. Wykazano, że siła krytyczna wyboczenia skrętnego może przekraczać granice wyznaczone przez siły odpowiadające prętom o stałych ekstremalnych szerokościach półek. Ten paradoksalny wynik uzyskano w ramach teorii prętów cienkościennych o przekroju nieodkształcalnym. Przeanalizowano siłę krytyczną wyboczenia skrętnego...
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...
-
Simple model of rain wind induced vibrations of stayed cables.
PublikacjaAnalizowano prosty, liniowy model drgań kabli mostów wantowych pod obciążeniem wiatrem i deszczem. Zakłada się, 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 są porównane z istniejącymi w literaturze wynikami badań eksperymentalnych. Podaje się analityczne związki służące do oszacowania tłumienia...
-
Some remarks about numerical stability in nonlinear dynamics on the basic of truss structures.
Publikacja.
-
Torsional buckling of thin walled I beam column with warping stiffeners.
Publikacja.
wyświetlono 3128 razy