Search

The work is aimed at the development of methods and algorithms for the analysis of numerical physical systems, applying them to the simulation of heat and mass transfer processes occurring in modern composite textile structures of three-dimensional internal structure (3D). The developed algorithms enable to simulate the physical processes that would take place in the designed textile structures during experimental measurements of air permeability, water vapor resistance and thermal resistance by means of computer simulation. In this way, the physical properties and performance of future products can be predicted at the design stage. Multivariate modeling was used to develop the models, combining calculations performed with micro- and macro-scale models. The models were verified by comparing the sample variants of the calculated objects with the experimental results known in the scientific literature. Using the results obtained on the micro-scale, a model on the macro-scale was developed and the temperature calculations of the microclimate zone immediately adjacent to the human body in the presence of forced ventilation of the 3D structure were performed., Darbas skirtas fizikinių sistemų skaitinių analizės metodų ir algoritmų vystymui, pritaikant juos šilumos ir masės mainų procesų, vykstančių šiuolaikinėse kompozitinėse trimatės vidinės sandaros (3D) tekstilės struktūrose, modeliavimui. Sukurti algoritmai įgalina kompiuterinių skaičiavimų būdu imituoti fizikinius procesus, kurie projektuojamose tekstilės struktūrose vyktų eksperimentinių oro laidumo, atsparumo vandens garams ir šiluminio atsparumo matavimų metu. Tokiu būdu dar projektavimo stadijoje galima prognozuoti būsimų produktų fizikines savybes ir veiksmingumą. Kuriant modelius buvo taikomas daugiaskalis modeliavimas baigtinių elementų metodu, tarpusavyje derinant skaičiavimus, atliekamus mikro- ir makro- skalių modeliais. Modeliai buvo verifikuoti, pavyzdinius skaičiuojamų objektų variantus sulyginant su mokslo literatūroje žinomais eksperimentų rezultatais. Panaudojant mikroskalėje gautus rezultatus, sukurtas modelis makroskalėje ir atlikti prie žmogaus kūno esančios mikroklimato zonos temperatūros skaičiavimai, esant priverstiniam 3D struktūros ventiliavimui.

The aircraft wing locks are made of carbon fiber roads that are glued to an epoxy resin. Due to the features of joining the wing parts, this examination is intended to form a database of mechanical properties of such of the adhesive bond. Investigated the carbon fiber adhesive joints through experimentally and numerically. The focus is on experimental and quasi-analytic strength adhesive bonding of one-sided and two-sided balanced and unbalanced joints, a few characteristics of the connections such as breaking and adhesive bonding strength, strength and durability of the joints. The numerical simulations of three-dimensional single lap and balanced and unbalanced double lap joints and finding influences of the structural adhesive and adherend stress distribution, delamination in various regions for suggesting the best and stress reduced joints for sailplane spar connection. Experimental research is a method for determining mechanical properties, but it is very expensive, especially the cyclic loading tests. This justifies the search for alternative methods that require cheaper devices and shortens time costs. The prepared ABAQUS and MATLAB models well describe the strength and durability of the joints and can be used for design and technical diagnostics., Orlaivio sparnų užraktai yra pagaminti iš anglies pluošto strypelių, kurie suklijuojami su epoksidine derva. Dėl sparnų dalių sujungimo ypatybių šis tyrimas skirtas sukurti tokios jungties mechaninių savybių duomenų bazę. Darbe eksperimentiškai ir skaitiniais metodais ištirta anglies pluošto klijų jungtis. Pagrindinis dėmesys skiriamas strypelių vienpusio ir dvipusio sujungimo adhezijos eksperimentinei stiprumo analizei, bei kai kurioms jungčių charakteristikoms, pvz., suirimo ir klijų sukibimo jėgai, jungčių stiprumui tirti. Erdviniai vienpusio ir dvipusio simetriško ir asimetriško sujungimo skaitmeniniai modeliai su adhezijos vientisumo vertinimu bei įtempių pasiskirstymu leidžia analizuoti pavojingas zonas. Eksperimentiniai tyrimai - tai mechaninių savybių nustatymo metodas, tačiau jis yra labai brangus, ypač cikliniai apkrovos bandymai, todėl svarbūs yra alternatyvūs metodai, kuriems pakanka pigesnių priemonių ir mažiau laiko sąnaudų. Paruošti ABAQUS ir MATLAB modeliai gerai apibūdina sujungimų stiprumą ir ilgaamžiškumą ir gali būti naudojami projektavimui ir techninei diagnostikai.

This study proposes a possibility of producing a fully functional mechanism (comprised of rigid elements, joints and means of propulsion) by a single operation of additive manufacturing. This idea is then reduced to its most basic form – a single actuated, monolithic joint connecting two rigid elements. If such joint is proven viable in terms of performance and ability to adjust performance by design, then the hypothesis of single operation mechanism production would be considered proven. Study is comprised off four parts: 1. Overview of technologies related to compliant and pressure actuated designs; 2. Establishing basic designs based on information found in part one and determining the most potent one of them; 3. Investigating the correlation between joint geometry and joint performance thus establishing design approach; 4. Providing suggestions for the new joint integration into existing technologies and vice versa. It was determined that a compliant joint and inflatable bellow combination was the most effective of the basic designs. Upon further investigation of this design, geometry correlations to performance were established. Inflating bellow thickness and bellow profile length were most responsive, compliant element thickness provided minor adjustments and the perimeter on the bellow was proven relatively inert. Knowing this, a preliminary design, modeled for specific application, could be quickly optimized without extensive testing. It was suggested that any method of applying pressure should be able to power the joint, including different types of fluid flow and even thermal expansion. A compact motion tracking solution was necessary and Hall sensor was accepted as most fitting., Šiame darbe nagrinėjama galimybė gaminti funkcionuojančius mechanizmus viena, pridėtinės gamybos, operacija. Šiuo atveju funkcionuojančiu mechanizmu laikoma konstrukcija, susidedanti iš standžių elementų, šarnyrų ir varomosios jėgos šaltinių. Ši koncepcija supaprastinta iki esminio komponento – vieno varomo, monolitinio šarnyro, jungiančio du standžius elementus. Jei tokio šarnyro darbinės charakteristikos būtų praktiškai pritaikomos ir efektyviai keičiamos kintant geometriniams parametrams, tada hipotezė siūlanti viena operacija gaminamus mechanizmus būtų įrodyta. Tyrimas susideda iš keturių dalių: 1. Esamų technologijų, susijusių su lanksčiomis ir slėgiu varomomis konstrukcijomis, apžvalga; 2. Paprastų konstrukcijų sukūrimas, remiantis technologijų apžvalgoje gauta informacija ir efektyviausios konstrukcijos atranka; 3. Koreliacijos tarp šarnyro geometrijos ir darbinių charakteristikų tyrimas, sistematizuojama konstravimo metodika; 4. Pasiūlymai naujų šarnyrų integravimo į esamas technologijas ir atvirkščiai klausimu. Nustatyta, kad lankstaus šarnyro ir pripučiamų dumplių konstrukcija yra efektyviausia iš paprastųjų konstrukcijų. Detalesniu tyrimu buvo nustatytos koreliacijos tarp šios konstrukcijos geometrijos ir darbinių charakteristikų. Pripučiamų dumplių sienelės storis ir dumplių profilio ilgis turėjo didžiausią įtaką darbinėms charakteristikoms. Lankstaus elemento storis sukėlė minimalius pakitimus, o dumplių perimetras įtakos beveik neturėjo. Tai žinant, preliminari konstrukcija, sumodeliuota konkrečiam pritaikymui, būtų optimizuojama išvengiant kruopštaus testavimo. Buvo siūloma, kad bet kuris slėgio taikymo metodas turėtų tikti šarnyro varymui, įskaitant įvairius fluidus ir net terminį plėtimąsi. Siekiant kompaktiško judesio sekimo sprendimo, Holo jutiklis buvo laikomas labiausiai tinkamu.

Šiame darbe projektuojamas ir tiriamas žemės įdirbimo agregatas – kultivatorius. Apžvelgiamos kultivatorių darbinės dalys, jų veikimo ypatumai. Agregato projektavimui ir tyrimui pasitelkta Solidworks 3D CAD 2016 programinė įranga. Solidworks Simulation inžinerinės analizės sistema padeda įvertinti konstrukcinių elementų ir junginių įtempius, poslinkius, atsargos koeficientą ir pan. Konstrukcijų analizei programoje naudojamas baigtinių elementų metodas. Tiriamos agregato konstrukcijos dalys, jungtys, darbinės dalys. Tyrimams naudojami tiesinės ir netiesinės analizės metodai. Atlikti jungties bei kultivatoriaus norago statiniai tyrimai. Atliktas nuorago nuovargio tyrimas. Noragų sekcija tirta dinaminėmis apkrovomis., In this work the cultivator is designed and explored. The working parts of cultivators, their operation peculiarities are reviewed. SolidWorks 3D CAD 2016 software is used for designing and testing the unit. The SolidWorks simulation environment helps to assess the stresses, displacements, stock levels, etc. of constructive elements and compounds. For design analysis, the finite element method is used. Parts, joints, working parts of the exploration unit. The research uses linear and nonlinear methods of analysis. Static studies of joint and cultivator tine were carried out. Tine fatigue test was performed. Cultivator section was investigated with dynamic loads.

The propagation of waves in elastic or acoustic media is mathematically formulated as linear partial differential equations of continuum mechanics, which can be numerically solved by discretization in space and time. Though mathematically and programmatically simple, numerical wave propagation models still have an inherent “weak spot”. They tend to distort the shapes of propagating waves when the space step of the computational grid is too big. Therefore, the most important problem arising in numerical simulations of short wave propagation is a very high demand for computing resources in case waves are short compared to the dimensions of the computational domain. A new algorithm based on the modal synthesis approach of optimally corrected modes has been developed in this work. This enabled to obtain the finite element models of significantly broader close-to-accurate modal frequency range compared to earlier models. Although the principal approach to the element synthesis was known before, its main drawback has been overcome in this work. The mass matrices of the new elements are diagonal and can be directly applied in numerical schemes of explicit dynamic analysis., Skaitiniai bangų sklidimo modeliai iš principo yra matematiškai ir programiškai nesudėtingi, tačiau turi jiems būdingą silpnąją vietą. Tai sunkiai atpažįstamos skaičiavimo paklaidos, kurios susidaro panaudojus bent kiek retesnį erdvės tinklelį. Labai tankaus tinklelio poreikis kelia problemų, kai tiriamos srities matmenys yra gerokai didesni už joje sklindančių bangų ilgį. Iš čia kyla trumposios bangos sąvoka, kuri daugiau susijusi su bangos sklidimo modeliais diskrečiaisiais tinkleliais pateiktose srityse nei su absoliučiaisiais geometriniais dydžiais. Darbe sukurtas algoritmas, leidžiantis optimaliai koreguotų modų sintezės būdu apskaičiuoti baigtinius elementus, iš kurių surinkti modeliai turi daug platesnį artimų tiksliems tikrinių dažnių ruožą. Tokiuose modeliuose esant kelis kartus retesniam tinkleliui išlaikomas toks pats sprendinio tikslumas lyginant su modeliais surinktais iš įprastinių elementų. Nors iš principo koreguotų modų sintezės būdas aukštosios tikslumo eilės baigtiniams elementams gauti buvo pritaikytas jau anksčiau, šiame darbe gautų elementų masių matricos yra įstrižaininės ir tinkamos naudoti išreikštinio dinaminio modeliavimo (angl. explicit dynamics) skaitinėse schemose.

The multi-scale models are employed in the dissertation. The equivalent material parameters are calculated in the minute scale with respect to the representative region that takes into account the internal structure of the composite. The obtained parameters are used in the analysis of the object in the largest scale. The methodology applied in order to obtain the equivalent parameters in the minutest scale is expanded by the element erosion criterion proposed in this dissertation., Disertacijoje taikomi daugiaskaliai modeliai, kai iš vienkrypčio kompozito medžiagos struktūrą smulkioje skalėje įvertinančio reprezentatyvaus posričio modelio apskaičiuojami medžiagos savybes apibūdinantys tamprumo ir suirimo parametrai, kurie vėliau taikomi modeliui stambioje skalėje nagrinėti. Darbe pasiūlytas ekvivalenčiųjų kompozicinės medžiagos parametrų nustatymo metodo išplėtimas, leidžiantis matematiškai nustatyti elementų ištrynimo kriterijus.

The capabilities to apply the FEM in hearing research field are large: the identification of tissues properties, the definition of the behavior of hearing elements or even it could improve the clinical surgical intervention. Numerous researchers are focused on hearing improvement or understanding problems by working on middle ear or inner ear behavior. In this Final Project focused on mechanical properties identification of incus by using micro-CT scanning, performing vibrational analysis and finally the FE simulations. Contrarily to other researchers in this Final Project was supposed that incus bone to be non-homogeneous body and accordingly attributed different densities in long and short processes. The non-homogeneity of the long and short processes could be the reason why the incus bone behavior does not depend simply on degradation level and affected area size. From experimental study of incus bone performing mass measurements was estimated bone volume. Also, was performed modal analysis of numerical model for validation. Finally, using incus bone numerical model by inverse FE modelling, the Young Modulus was estimated., Baigtinių elementų metodas plačiai taikomas klausos problemų tyrimuose: nustatant ir identifikuojant audinių savybes, apibūdinant klausos elementų elgesį tam tikromis sąlygomis ar pagerinant chirurginių intervencijų kokybę. Daugybė tyrėjų ir mokslininkų orientuojasi į klausos problemų šalinimo galimybių paiešką ar gilinasi į vidurinės ar vidinės ausies funkcionavimą Šiame baigiamajame darbe nustatinėjamos ausies priekalo mechaninės savybės. Šiam tikslui pasiekti atlikta mikrotomografijos rezultatų analizė, vibracinė analizė naudojantis pjezoelektrine sistema ir galiausiai sukurtas skaičiuojamasis baigtinių elementų modelis. Skirtingai nei kitų autorių skaitiniai tyrimai magistro baigiamojo projekto darbo metu sudarytas skaitinis modelis įvertina ausies priekalo nehomogeniškumą. Sudarytas Baigtinių Elementų (BE) modelis su skirtingais tankiais ilgojoje bei trumpojoje kaulo ataugoje. Ilgosios ir trumposios ataugos nehomogeniškumas gali būti viena iš ausies priekalo kaulo nefunkcionavimo priežasčių, kuri tiesiogiai nepriklauso nuo kaulo sunykimo dydžio bei pažeisto kauliuko paviršiaus ploto. Eksperimentinėje darbo dalyje buvo nustatytas ausies priekalo tankis (atliekant svorio matavimus) bei vibracinė analizė skaitinio modelio validavimui. Naudojant sukurtąjį skaitinį modelį bei atvirkštinį BE modeliavimą galiausiai nustatytas ausies priekalo Jungo modulis.

Taikant baigtinių elementų metodą, atlikta A1 kelyje Vėžaičių sankryžoje 1972 m. pastatyto įtemptojo gelžbetonio trijų angų rėminės konstrukcijos viaduko su dėžinio skerspjūvio sijomis standumo ir stiprumo analizė. Nagrinėti du baigtinių elementų modeliai: sijinis ir plokštelinis. Skaičiavimai atlikti įvertinant statybos ir eksploatacijos stadijas, taikyta tiesinė ir netiesinė analizė, įvertintos betono valkšnumo ir traukumo deformacijos. Sijinio ir plokštelinio modelio tiesinės analizės būdu gautas rygelio įtempių būvio, deformacijų kitimas statybos eigoje. Abiem atvejais nustatyta vienoda viaduko įlinkio kitimo tendencija statybos eigoje, tačiau gautas mažesnis absoliutus įlinkis nei nurodytas statybos projekte. Netiesinės analizės būdu gauti rezultatai skiriasi tik deformacijų kitimu eksploatacijos metu. Remiantis literatūroje pateiktais tyrimų duomenimis sumodeliuotas armatūros skerspjūvio mažėjimas dėl korozijos, bet rygelio pleišėjimas nenustatytas. Atskirai patikrintas transporto apkrovų AK11 ir LM1 poveikis, Finite element method was used to analyze strength and rigidity of prestressed concrete frame box-girder viaduct built in 1972 over the road A1 at Vėžaičiai junction. Two fininite element models were used for analysis: beam and shell. Calculations involved construction and exploitation stages, linear and nonlinear analysis methods, creep and shrinkage deformations of concrete. Using linear analysis for beam and shell models stress state of girder and deformation change in each construction stage was calculated. Both models showed same change in deflection of girder during construction stages, but calculated absolute deflection was smaller than stated in the viaduct design. Results achieved during nonlinear analysis differ only in exploitation stages. According to the viaduct inspection results from literature the decrease of reinforcement cross section was modeled, but this didn’t produced cracking of girder. Impact of load models AK11 and LM1 was checked separately.

This paper describes the investigation of cutting forces in milling, according to the properties of steel group C10-C60. The measurement of cutting forces is one of the most frequently used techniques for the monitoring of machining processes. Analytical model and numerical models are used to determine the cutting forces. In analytical model and numerical model cutting tool moves in translational movement and rotational movement. Two types of numerical analysis was chosen: the numerical model a validity test and definition of cutting forces according to the steel material group C10-C60. 3D numerical FEM-SPH modelling is performed by using commercial software LS-DynaV7. A 3D finite element model is created by taking an account of workpiece dimensions and cutting tool. Workpiece material cross-section of given depth is removed during milling process. The inputs of the model consists of feed, cutting speed, depth of cut and physical and mechanical charecterisics of workpiece material. After running the simulation program in LS-dyna, cutting force values are obtained. The numerical results were compared with analytical results., Šiame darbe aprašytas tyrimas pjovimo jėgų frezavimo atveju, pagal plieno grupės C10-C60 savybes. Pjovimo jėgos matavimas yra vienas iš dažniausiai naudojamų metodų apdirbimo procesų stebėsenai. Analitinės išraiškos ir skaitinis modeliavimas yra naudojami nustatyti pjovimo jėgoms. Du tipai skaitinės analizės buvo realizuoti: skaitinio modelio adekvatumui patikrinti ir pjovimo jėgoms nustatyti, priklausomai nuo medžiagos, kai įrankiui užduota pastūma ir sukimasis. Dviem atvejais buvo atrinkti ty, kai priemonė juda suderinimas judėjimas ir sukamuoju judesiu. 3D skaitmeninis modeliavimas (FEM-SPH - angl.) atliekamas naudojant programinę įrangą LS – DynaV7. 3D baigtinių elementų modelis sukurtas atsižvelgiant į ruošinio matmenis ir pjovimo įrankį. Ruošinio medžiagos skerspjūvis tam tikros gyliu yra pašalinamas virtualaus modeliavimo metu. Po modeliavimo programa LS – Dyna, gautos pjovimo jėgos verteė. Skaitinės analizės rezultatai buvo palyginti su analitiniais metodais.

The project is aimed at mixed packaging and cigarette reject’s handling process automatization which would allow faster tobacco retrieval from rejects accumulating during cigarette manufacturing. The analysis includes rejects’ handling process evaluation, tobacco retrieval machine’s SWOT analysis and vibro-conveyors technical aspects’ discussion to identify potential improvements. Finally, technical solution is proposed to be realized by tobacco retrieval machine’s modification which allows it to work with mixed rejects directly. Consequently it would eliminate current manual labour requirement which takes up to ~1.5 hours/day to separate packaging materials from the cigarettes prior the tobacco retrieval. The modification of the machine mainly focuses on vibro-conveyor reconstruction to ensure complete (100 %) packaging materials separation by the conveyor, only letting cigarette sticks to reach tobacco retrieval process. This is realized by the design of vibrating serrated chute cascade extension, 3 vibrating serrated plates repositioning and also bottom deck and packaging materials disposal chute design. Conveyor is designed in accordance with packaging materials dimensions and modal vibration spectrum response numerical analysis (performed by “ANSYS” software) utilizing final element method of differently characterized plates determined by the material, length and thickness. A 1.5 mm thick vibration plate design is chosen as 15 Hz operational frequency is below plate’s first modal shape response. Lastly, elastic supports loading condition is determined selecting 10 leaf spring supports to respond with natural frequency to the conveyor drive utilizing the most energy efficient design. Afterwards, conveyor assembly is developed and parts manufacturing is considered. Finally, the modification is assessed economically focusing on current and potential process cost effectiveness. Assuming labour and investment costs possible payback period is calculated to be 2.5 months. Also, a short case study reveals that increasing production reduces machines capacity to work with mixed rejects therefore a higher priority would be to invest into another cigarette tobacco retrieval machine., Projektas skirtas maišytų pakavimo medžiagų ir cigarečių broko apdorojimo proceso automatizavimui, kuris pagreitintų tabako atgavimą iš broko, susidarančio cigarečių gamybos metu. Analizė apima broko apdorojimo proceso vertinimą, tabako grąžinimo mašinos SSGG tyrimą ir vibro-konvejerių techninių aspektų aptarimą, kad būtų nustatyti galimi patobulinimai. Galiausiai pasiūlytas techninis sprendimas įgyvendinamas, taikant tabako grąžinimo mašinos modifikaciją, kuri leistų iš karto dirbti su maišytu broku. Tai eliminuotų rankinio darbo poreikį, kuris užima iki ~1.5val/dieną pakavimo medžiagų atskyrimui nuo cigarečių. Mašinos modifikacija koncentruota į vibro-konvėjerio rekonstrukciją, užtikrinant, kad 100% pakavimo medžiagų būtų atskirtos nuo cigarečių srauto. Tai pasiekiama, suprojektuojant „dantyto“ latako pratęsimą, trijų vibro plokščių perdėliojimą, taip pat apatinį paklotą ir pakavimo medžiagų nuleidimo lataką. Konvejeris suprojektuotas atsižvelgiant į atskirų broko dalių matmenis ir vibracijos dažnių reakcijos skaitinę analizę (naudojant „ANSYS“ programą) baigtinių elementų metodu skirtingai charakterizuotoms plokštėms pagal medžiagą, ilgį ir storį. Taip pasirinktas 1.5 mm storumo vibro plokštės dizainas kadangi 15 Hz darbinis dažnis yra žemiau plokštės pirmosios vibracijų modos. Galiausiai nustatomos elastinės atramos sąlygos, pasirenkant 10 lingių, kurių savųjų svyravimų dažnis sutaptų su konvejerio svyravimais, taip tenkinant energetiškai efektyvių virpesių sąlygą. Po to išvystytas modifikacijos surinkimas ir apsvarstoma detalių gamyba. Ekonominėje dalyje lyginami esamo ir potencialaus procesų kaštai. Priimant darbo jėgos ir investicijos kainą apskaičiuojamas 2.5 mėnesių investicijos grąžos laikotarpis. Trumpo atvejo analizės metu nustatyta, kad padidėjus gamybos kiekiams pirmiausia reikalingas papildomas tabako grąžinimo įrengimas, o modifikaciją galima taikyti po to.

Tobulėjant mobiliųjų telefonų platformoms bei skaitinius metodus naudojančioms sistemoms, atsiveria plačios galimybės kurti patikimus inžinierinių konstrukcijų projektus. Tyrinėjant realių modelių konstrukcijas reikalingos didelės skaičiavimo resursų sąnaudos, todėl ypač svarbu greitai rasti kokybiškai įvertintus projektų sprendinius. Tačiau dažniausiai inžinerinio projektavimo srityje susiduriama su uždaviniais, kurių tikslus sprendinys nėra žinomas ir tokiems uždaviniams taikomi apytiksliai skaičiavimo metodai, randantys tinkamiausią sprendinį. Keletą dešimtmečių tarp vyraujančių skaitinių metodų, naudojančių inžinerinių konstrukcijų skaičiavimo technologijas, yra baigtinių elementų metodas. Šio metodo taikyme susiduriame su vienu iš sunkumų, kuris pasireiškia neišreikštine skaičiavimo rezultatų priklausomybe nuo pasirinkto baigtinių elementų tinklo. Nors ši sritis yra nagrinėjama jau dešimtmečius, tačiau baigtinių elementų tinklo generavimas yra vienas tarp plačiausiai nagrinėjamų sričių. Projektuojant modelių konstrukcijas svarbu išgauti patikimus skaičiavimo rezultatus, įvertinant skaičiavimo paklaidas konkrečiu skaičiavimo atveju. Kokybiškai įvertinus baigtinių elementų sprendinius, galima taikyti prisitaikančiąsias baigtinių elementų strategijas. Šis metodas yra iteracinis procesas, valdomas iš anksto apibrėžtomis sprendinio paklaidomis bei įvairiomis apibrėžtomis paklaidų vertinimo procedūromis. Taikant baigtinių elementų strategijas, galima kokybiškai įvertinti gaunamus rezultatus, kurie yra pakankamai tikslūs, aprašantys nagrinėjamus konstrukcijų modelius, esant įvairiems išoriniams poveikiams. Taikant baigtinių elementų strategijas bei jų pritaikymą nagrinėjamiems mechaninių konstrukcijų modeliams yra populiarus skaičiuojamasis mechanikos ir mechanikos inžinerinių uždavinys, praplečiantis skaitinių eksperimentų galimybes., With the development of mobile phone platforms and systems using numerical methods, it opens wide opportunities building a trustworthy engineering construction projects. Exploring models of real structures requires major computing resources costs, so it is important to find quick quality solutions. However, most of the engineering design area facing challenges where currect solution is not known. For this chalanges are using approximate methods of calculation, which finding the most appropriate solution. For several decades, the prevailing numerical methods, using engineering design computing technologies is the finite element method. This approach dealing with one of the difficulties, which affects the calculation results in an implicit dependence on the selected finite element mesh. Although this area is examined for decades, but the finite element generation mesh is one of the most widely investigated area. Designing the model of the construction, is important to obtain reliable calculation results, calculation errors in assessing the specific case of the calculation. Qualitative evaluation of finite element solutions, can be used finite element strategies. This method is an iterative process managed solution from pre-defined tolerances and the various definitions of errors of assessment procedures. Using finite element strategies can be qualitatively assess the results obtained, which are sufficiently accurate models describing the structure in question, at different external influences. Using finite element strategies and their application at issue, mechanical construction models are popular in computational mechanics and mechanical engineering challenges, extending the possibilities of numerical experiments.

Pjezoelektriniai keitikliai naudojami įvairiuose įrenginiuose, kur reikalingas itin didelis tikslumas, greitaveika ir nanometrų eilės matmenys. Šiame darbe pristatomas nanometrinės skyros cilindrinio pjezokeitiklio, naudojamo palydovo kameros pozicionavimui, tyrimas. Pirmame skyriuje aptartos fizikinės pjezokeraminių medžiagų savybės, pjezokeitiklių konstrukcijos, tvirtinimo sąlygos bei baigtinių elementų metodas. Antrame skyriuje pateikta išsami publikacijų, susijusių su cilindriniais pjezokeitikliais apžvalga. Trečiame skyriuje sprendžiamas cilindrinio pjezokeitiklio matmenų ir elektrodų schemos parinkimo uždavinys. Baigtinių elementų metodas naudojamas sprendžiant cilindrinio pjezokeitiklio savųjų reikšmių ir harmoninės analizės uždavinius. Cilindrinio pjezokeitiklio skaitinis modeliavimas atliktas naudojant ANSYS programinę įrangą. Piezoelectric actuators are used in various devices where great precision, speed and nanometric scaling are needed. In this paper a nanometric scale piezoelectric actuator used for satellite camera's positioning is presented. In the first chapter physical properties of piezoeletric materials, piezoelectric constructions, support conditions and finite element method are presented. In the second chapter a wide review of literature related to cylindrical piezoelectric actuators is given. In the third chapter a problem of geometrical parameters and electrode schemes selection of cylindrical piezoelectric actuator is investigated. Finite element method is used for determining eigenfrequencies and performing harmonic analysis. Numerical modeling of piezoelectric actuator is carried out using ANSYS software.

Tampriosios bangos (arba akustinės ar bet kokios kitos bangos) sklidimo tyrimai yra svarbūs tokiose srityse kaip seismologija arba neardantis medžiagos testavimas. Tamprioje srityje šis reiškinys aprašomas tampriosios bangos dinamine diferencialine lygtimi. Tačiau šios lygties sprendimas naudojant tokius skaitinius metodus kaip baigtiniai elementai reikalauja sritį padalinti į milijonus elementų. Naujų skaičiavimo technologijų kaip bendros paskirties grafiniai procesoriai (GPU) atsiradimas skaičiavimų laiką leidžia ženkliai sumažinti, tačiau algoritmai turi būti specialiai pritaikomi. Todėl šiame darbe koncentruojamasi į trumpos tampriosios bangos baigtinių elementų modelio sukūrimą ir algoritmų tobulinimą naudojant GPU bei pagrindinį procesorių (CPU). Lygties integravimui buvo pasirinktas centrinių skirtumų metodo (CSM) schema. Ši integravimo schema buvo modifikuota taip, kad būtų galima išskirti tris integravimo algoritmo etapus: išorinės jėgos įvertinimas, elementų deformacijos sąlygotų jėgų įvertinimas bei magų poslinkių, greičių ir jėgų perskaičiavimas. Remiantis strategija pasiūlyta [1] šaltinyje, buvo sukurti lygiagretūs algoritmai 2 ir 3 etapo skaičiavimams atlikti. Toliau antrojo etapo algoritmas buvo optimizuotas 2 kartus. Pirmiausia buvo atsisakyta elementų mazgų indeksų masyvo: tai skaičiavimo laiką sumažino 20%. Po to algoritmas buvo modifikuotas taip, kad elementus būtų galima apdoroti blokais kaip siūloma [12] ir [22] šaltiniuose. Skaičiavimo laiką tai leido... [toliau žr. visą tekstą] Understanding elastic wave (or acoustic or any other type of wave for that matter) phenomenon is of great importance in areas such as seismology or non destructive testing (NDT). This phenomenon in case of elastic environment is described by dynamic elastic differential equations. However, computational models like finite element method consumes huge amounts of computational power as even for relatively small problems require dividing area of interest into millions of elements. In the advent of general purpose GPU computing new opportunities for speeding up computations as well as challenges for developing high performance algorithms suited for new kinds of processors arise. Therefore this work concentrates on developing a finite element based short elastic wave propagation model on GPU as well as CPU. Central difference explicit wave equation integration scheme has been chosen. It then was slightly modified in order to separate integration algorithm into three phases: external force evaluation, evaluation of forces that occur due to stresses of elements and recalculation of node shifts, speeds and forces. A parallel algorithm has been developed for executing third and seconds phases, based on strategy suggested in [1]. Then the algorithm of the second phase has been optimized 2 times: at first the array of element node indices was eliminated yielding 20% performance boost, then modifications have been made to process elements in blocks by using strategy described at [22]... [to full text]

Trūkiųjų laukų adaptyvus glotninimas yra svarbus, kai eksperimentinės analizės rezultatai yra atvaizduojami virtualioje skaitmeninėje aplinkoje. Tipinis pavyzdys yra skaitmeninių juostų paveikslų konstravimas, naudojant klasikinį baigtinių elementų metodo (BEM) analizės rezultatus. Trūkiojo lauko problemai spręsti naudojamas adaptyvusis jungtinis glotninimo algoritmas, kur prie minimizuojamo funkcionalo, aprašančio skirtumus tarp interpoliuoto ir pradinio trūkiojo lauko, pridedamas papildomas baudos narys dėl greito interpoliuojamojo lauko kitimo. Glotninimo parametrą lemda galima parinkti kiekvienam elementui individualiai ir jo tikslumas buvo nustatomas intuityviai, tačiau buvo susidurta su problema, kad didinant parametro lemda reikšmę buvo iškraipoma fizikinė informacija apie nagrinėjamąją sistemą. Tad šiame darbe pateikiame optimalaus parametro nustatymo algoritmą, kuris padeda parinkti optimalią glotninimo parametro lemda reikšmę, minimizuojant paklaidą, tarp reguliarizuoto teorinio lauko ir glotninto lauko., The adaptive smoothing of discontinuous fields is very important when the results of experimental analysis are represented in virtual digital environments. A typical example is the numerical construction of digital fringes using the results of the classical finite element method (FEM) analysis. To solve the problem of discontinuous field, it is used adaptive conjugate smoothing algorithm, where by the minimized functional, which describes the differences between the interpolated and initial discontinuous field, added an additional penalty term for rapid change of interpolated field. The smoothing parameter lemda can be selected for each finite element individually and its definition was determined intuitively. However it was confronted with a problem that increasing the parameter value of lemda distorted physical information about the analyzed system. So in this work presented an optimal smoothing parameter detection algorithm, which helps to choose the optimal smoothing parameter value of lemda, between regularizated theoretical field and smoothed field.

The ability to design the rational structure in short terms is obvious economical demand hence the engineer must have at his disposal the methodology of optimization of such structures. Grillage structures are widely used in engineering practice, e. g. in construction of so-called grillage-type foundations (further grillages). Nowadays the good-performing optimization algorithms for topology optimization of grillages – separately investigating each beam in the grillage – are elaborated therefore the main attention of this work is devoted to the simultaneous topology and size optimization of grillages, which is obviously insufficiently explored so far. The optimal grillage should meet twofold criteria: the number of piles should be minimal, and the connecting beams should receive minimal feasible bending moments what leads to minimal consumption of concrete for beams. Obviously two separate optimization problems are considered here: determination of minimal number of piles and determination of minimal volume of beams. Whereas the carrying capacity of a single pile is known, the first optimization problem can be rendered as minimization of the maximal reactive force in piles among all set of piles. Analogously, the second problem corresponds to the minimization of the maximal bending moments in connecting beams. The bending moments depend also on stiffness of beams hence the cross-sectional dimensions of beams must be identified simultaneously. Both problems can be incorporated... [to full text] Sijynų optimizavimo rezultatai turi didelę reikšmę ekonominiu požiūriu, nes ypatingai svarbu gebėti greitai suprojektuoti pigią ir tuo pačiu racionalią bei patvarią konstrukciją. Todėl inžineriniu požiūriu šios problemos sprendimo rezultatai turi didelę reikšmę kuriant efektyvią sijynų optimizavimo technologiją. Sijynai – sudaryti iš polių ir jungiančiųjų sijų – yra labai efektyvios ir paplitusios polinių pamatų inžinerinės konstrukcijos. Šiame darbe dėmesys bus skiriamas iki šiol dar nepakankamai išnagrinėtam sijynų topologijos ir matmenų sinchroniniam optimizavimui. Šioje disertacijoje topologijos optimizavimas suprantamas kaip optimalios polių išdėstymo po jungiančiosiomis sijomis schemos ieškojimas esant duotam polių skaičiui, o matmenų optimizavimas – kaip jungiančiųjų sijų skerspjūvio optimalių matmenų ieškojimas, laikant, kad visų sijų skerspjūvis vienodas. Darbe bus bandoma apjungti topologijos ir matmenų optimizavimą į vieną algoritmo žingsnį, tuo padidinant tikimybę gauti geresnį optimizavimo sprendinį. Ši problema yra daugiakriterio globalaus optimizavimo uždavinys. Iki šiol tokie didelės apimties uždaviniai nėra iki galo išspręsti, nes jie yra pakankamai sudėtingi: tenka optimizuoti nuo didelio projektavimo kintamųjų skaičiaus priklausančią kompromisinę tikslo funkciją. Apytikriai galima laikyti, kad sijynai, kurie turi mažiausią įmanomą polių skaičių bei kurių jungiančiosios sijos yra mažiausio skerspjūvio, yra pigiausi. Matematiniu požiūriu tokių sijynų... [toliau žr. visą tekstą]

Šiuo metu objektinis programavimas yra statistiškai populiariausia programavimo paradigma. Ji plačiai naudojama realaus pasaulio problemas sprendžiančiose sistemose, kurias patogu spręsti kompiuterinėmis matematikos sistemomis. Darbe analizuojamos Matlab kalbos objektinio programavimo galimybės, kurios lyginamos su C++, C# bei Java kalbų galimybėmis. Matlab kalba sukurta kompleksinė objektinė programa, kuri įgalina spręsti šilumos perdavimo uždavinį baigtinių elementų metodu. Pateikti programos testavimo rezultatai. Statistically, object-oriented programming is the most popular programming paradigm nowadays. This paradigm is widely used in systems tackling real world issues. It offers a convenient way to solve such issues by using computer mathematics systems. The paper analyses possibilities for object-oriented programming in Matlab language. They are compared with capabilities offered by C++, C# and Java programming languages. A complex object-oriented program in Matlab language has been created. This program enables solving a heat transfer problem by using a finite element method. Program testing results are also provided.