Search

The masonry tensile strength and shear modulus play a key role in the definition of the shear capacity of masonry structures. These properties are often determined experimentally by means of the diagonal compression test on square walls, which is regulated by the ASTM E519 standard. In spite of its wide use, the interpretation of the test is still controversial and no universal criterion exists on how to derive the masonry mechanical properties from the wall overall strength. Aiming to contribute in the improvement of the test’s reliability and interpretation, this paper presents an investigation on the use of the diagonal compression test to characterize the shear properties of masonry. First, an experimental campaign on brickwork walls is described. The walls were built in laboratory in Flemish bond, a pattern that has been scarcely investigated in the available research studies on this type of test. Second, an advanced numerical model is used for the analysis of walls subjected to the diagonal compression test. The adopted numerical model, enhanced by a crack-tracking algorithm to reproduce accurately the tensile damage localization, constitutes a very useful and powerful tool to interpret correctly the behaviour during the test. Finite element analysis was executed to interpret the walls’ response in the linear and nonlinear ranges with models properly calibrated by comparison with the experimental results. As a result, a criterion was determined for the calculation of the tensile strength from the outcomes of the diagonal compression test. A sensitivity analysis was carried out with regard to the most influent material properties of the material, the geometrical dimensions of the panel, and the loading conditions of the testing setup. The findings of this research were finally applied and validated by means of simulations of diagonal compression tests from eight experimental campaigns performed by other authors on different masonry typologies. The authors gratefully acknowledge the financial support from the Ministry of Science, Innovation and Universities of the Spanish Government (MCIU), the State Agency of Research (AEI), as well as that of the ERDF (European Regional Development Fund) through the project SEVERUS (Multilevel evaluation of seismic vulnerability and risk mitigation of masonry buildings in resilient historical urban centres, ref. num. RTI2018-099589-B-I00). Support from Secretaria d’Universitats i Investigació de la Generalitat de Catalunya through a predoctoral grant awarded to the first author is gratefully acknowledged. The authors wish to thank Paolo Casadei, José Luis Sánchez and Patricio Contreras from KERAKOLL for providing part of the materials used in the experimental campaign. The authors would like also to acknowledge Guido Camata for the fruitful discussions, and Larisa Garcia-Ramonda for the collaboration during the execution of the tests. Peer Reviewed Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles Objectius de Desenvolupament Sostenible::13 - Acció per al Clima Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles::11.4 - Redoblar els esforços per a protegir i salvaguardar el patrimoni cultural i natural del món Objectius de Desenvolupament Sostenible::13 - Acció per al Clima::13.1 - Enfortir la resiliència i la capacitat d’adaptació als riscos relacionats amb el clima i els desastres naturals a tots els països

Modelling for very fast transients (VFTs) requires good knowledge of the behaviour of gas insulated substation (GIS) components when subjected to high frequencies. Modelling usually takes the form of circuit-based insulation coordination type studies, in an effort to determine the maximum overvoltages and waveshapes present around the system. At very high frequencies, standard transmission line modelling assumptions may not be valid. Therefore, the approach to modelling of these transients must be re-evaluated. In this work, the high frequency finite element analysis (FEA) was used to enhance circuit-based models, allowing direct computation of parameters from geometric and material characteristics. Equivalent models that replicate a finite element model&rsquo, s frequency response for bus-spacer and 90&deg, elbow components were incorporated in alternative transients program-electromagnetic transients program (ATP-EMTP) using a pole-residue equivalent circuit derived following rational fitting using the well-established and robust method of vector fitting (VF). A large model order is often required to represent this frequency dependent behaviour through admittance matrices, leading to increased computational burden. Moreover, while highly accurate models can be derived, the data extracted from finite element solutions can be non-passive, leading to instability when included in time domain simulations. A simple method of improved stability for FEA derived responses along with a method for identification of a minimum required model order for stability of transient simulations is proposed.

Any engineering judgement of the functionality, safety, reliability and robustness of structures requires forecasting models, which in general have (often unknown) limits of their applicability and a somehow uncertain quality concerning their evidence and predicted quantities. In particular, this is true in cases of dynamic action reaching extreme intensity levels to cause non-linear response. The paper focusses on RC frame with unreinforced masonry (URM) infills. Since the turn of the millennium, a number of distinct experimental studies led to a number of numerical macromodels with different complexity able to represent the behavior of the investigated primary and secondary structural systems addressing the in-plane (IP) response of the RC frame with URM infill walls. Concentrated plasticity models like lumped plastic hinges and fiber-based modeling approaches are often used to simulate the behavior of the RC frame elements. Besides, the concept of equivalent diagonal struts is usually utilized to represent the effect of full URM infill walls. The nonlinear cyclic behavior of the numerical model is described by means of a strength envelope curve linked with a distinct hysteresis law. Several welldocumented experimental tests are chosen for the evaluation of the simulation results obtained by utilizing a set of different macromodels. They represent the proposed modeling techniques of RC frame elements and URM infill walls as well as different hysteretic models. By comparing the experimental and numerical results the model quality has been assessed with respect to deformation and stiffness properties as well as application of error measures. A tested four-story RC frame structure with URM infill walls, considering the IP response only, will be used to re-assess the failure mechanism of the structure through the use of the proposed simplified numerical model. Finally, a simple and reliable model can be recommended to be further used.

A common way to model infill-frame interaction is the use equivalent strut macromodels. In most cases these are compression only resistant truss elements defined with a multi-linear axial-force / axial-displacement law. The main difficulty in using this approach is to correctly calibrate such a force-displacement curve (slope of ascending and post-peak branches, critical yielding, peak and residual forces) because of the large number of variables (mechanical and elastic properties of materials) and the different possible damage mechanisms activated for the frame-infill system. Another possible way is using fiber-section elements as diagonal struts. In this case the force-displacement law is substituted by a stressstrain curve. In both cases a reliable definition of inelastic response of the strut, based on mechanical approaches, which are valid in general is not easy, as most of models provide rules valid for specific typologies of infills (e.g. weak or strong infills) and frames (e.g. concrete or steel frames). Based on this, the paper proposes the use of fiber-section diagonal struts with a concrete-type stress-strain relationship calibrated using a semi-empirical approach. The Kent-Scott-Park model, depending on four parameters, is used as reference constitutive law for the strut. Experimental data and additional numerical simulations are used to derive semiempirical correlations linking geometrical and mechanical properties of the frame-infill system to the aforementioned parameters governing nonlinear response of the diagonal. Analytical expressions of the best fitting curves are finally provided and suggested as design equation.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.16 – турбомашини та турбоустановки. – національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена розробці методики просторової аеродинамічної оптимізації напрямних решіток осьових турбін шляхом пошуку оптимальних форми профілів та меридіональних обводів міжлопаткових каналів. Використання даної методики дозволяє при постановці оптимізаційної задачі врахувати додаткові резерви підвищення ефективності. При реалізації цієї методики було виконано проектування турбінних профілів з використанням різного роду кривих. Для кожного типу кривої визначені її параметри управління, що дозволяють в широких межах варіювати геометрію профілю. Достовірність отриманих результатів підтверджується проведеною верифікацією на направляючій та робочій решітці. На основі розробленої методики проведено оптимізацію направляючої решітки третього ступеня потужної парової турбіни з постійним по висоті профілем при побудові його різними типами кривих. Аналіз результатів оптимізації показав, що найбільше зниження інтегральних втрат склало 7% у відносних величинах. Подальша оптимізація периферійного меридіонального обводу за допомогою розробленого методу дозволила збільшити цю величину на 1,4%. Використання лопатки перемінного по висоті профілю при постановці оптимізаційної задачі також дозволяє знизити інтегральні втрати. Thesis for degree of Candidate of Sciences in Technique for speciality 05.05.16 – turbomachine and turbo-installation. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to development the methods of the three-dimensional aerodynamic optimization of axial turbine nozzle cascades by defining the optimal shape of profiles and nozzle channel meridional shape. The formulation of an optimization problem using this methods allows to consider the additional efficiency reserves.While implementing developed method design of the turbine profiles using different kinds of curves was carried out. For each of the curve types the control parameters that allow to widely vary the profile geometry were determined. The results reliability was confirmed by providing verification of the nozzle and blade cascade simulations with experimental data. Using developed methods the optimization of the third stage nozzle cascade with a constant height profile of the powerful steam turbine using different types of curves was conducted. As a result of optimization the largest reduction of the integral losses by 7% in relative values was shown. Further optimization of the shroud meridional shape using developed optimization method increased this value by 1.4%. Formulation optimization task Using variable nozzle height profile also reduces the integral loses.

У статті наведено порівняльний аналіз існуючих програмних продуктів для моделювання систем електроживлення MicroGrid та запропоноване програмне забезпечення для MicroGrid масштабу житлового будинку з системою розподіленої генерації (відновлювальні та альтернативні джерела енергії). Наведено модульну структуру та показано взаємозв’язки між модулями програмного забезпечення. Для кожного з основних модулів наведено опис та функціональне призначення. Окрему увагу приділено модулю представлення структури MicroGrid за допомогою математичного апарату структурних чисел. Показано роль модуля комунікації на основі Power Line Communication (PLC). In this work provides an overview and comparative analysis of existing software for simulation of power systems MicroGrid. Based on comparative analysis determined that for a relatively small scale MicroGrid no adequate software for modeling the power consumption of the system. Thus, the authors have proposed appropriate software and are its modular structure. Showing the relationship between software modules. Identified seven core modules, each of which represents a specific set of functions to perform tasks assigned to the software. The description of each main module, namely its functionality. The authors paid particular attention to the module that provides the process macromodelling. Showing stages of the process and parameters that affect the terms and simulation results, based on which the proposed use advanced algebra of structural numbers. It was also shown a relationship between the module and the module macromodelling interaction with the PLC communication environment. This is necessary because the relationship is realized directly control devices that are in the PLC communication environment. В данной работе приведен обзор и сравнительный анализ существующих программных продуктов для моделирования системы электропитания MicroGrid. На основании сравнительного анализа определено, что для MicroGrid относительно небольшого масштаба отсутствует адекватное программное обеспечение для проведения моделирования мощности потребления компонентов системы. Таким образом, авторами было предложено соответствующее программное обеспечение и приведена его модульная структура. Показаны взаимосвязи между модулями программного обеспечения. Определены семь основных модулей, каждый из которых представляет определенный набор функций для выполнения поставленных перед ПО задач. Приведено описание каждого основного модуля, а именно его функциональное назначение. Авторами было уделено особое внимание на модуль, обеспечивающий процесс макромоделирования. Показаны этапы данного процесса и параметры, от которых зависят условия и результаты моделирования, в основу которого предложено использовать расширенную алгебру структурных чисел. Также была показана взаимосвязь между модулем макромоделирования и модулем взаимодействия с коммуникационной средой PLC. Данныая взаимосвязь необходима, поскольку реализуется непосредственное управление устройствами, находящимися в PLC коммуникационной среде.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке методики пространственной аэродинамической оптимизации направляющих решеток осевых турбин путем поиска оптимальных формы профилей и меридиональных обводов межлопаточных каналов. Использование данной методики позволяет при решении оптимизационной задачи учесть дополнительные резервы повышения эффективности. Поиск оптимального варианта осуществлялся с использованием теории планирования эксперимента и ЛПτ – последовательности. Для описания полимодальных целевых функций исходная формальная макромодель в виде полного квадратичного полинома была уточнена путем замены суперпозиции параболы на суперпозицию кубического интерполяционного сплайна. На основе разработанной методики проведена оптимизация направляющей решетки третьей степени мощной паровой турбины с постоянным по высоте профилем при построении его различными типами кривых. Анализ результатов оптимизации показал, что наибольшее снижение интегральных потерь составило 7% в относительных величинах. Снижение потерь было достигнуто, как в ядре потока, так и в области вторичных течений. Существенно влиять на структуру течения в турбинных решетках, а следовательно получать дополнительных выигрыш при постановке оптимизационной задачи позволяет меридиональное профилирование поверхностей межлопаточного канала. Оптимизация периферийного меридионального обвода с помощью разработанного метода позволила дополнительно снизить интегральные потери 1,4%. в относительных величинах. Построение формы меридионального обвода осуществляется с использованием кривых Безье 4-го порядка для решеток без раскрытия и 3-го порядка – для решеток с раскрытием. Использование лопатки переменного по высоте профиля при постановке оптимизационной задачи также позволяет снизить интегральные потери. Thesis for degree of Candidate of Sciences in Technique for speciality 05.05.16 – turbomachine and turbo-installation. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to development the methods of the three-dimensional aerodynamic optimization of axial turbine nozzle cascades by defining the optimal shape of profiles and nozzle channel meridional shape. The formulation of an optimization problem using this methods allows to consider the additional efficiency reserves.While implementing developed method design of the turbine profiles using different kinds of curves was carried out. For each of the curve types the control parameters that allow to widely vary the profile geometry were determined. The results reliability was confirmed by providing verification of the nozzle and blade cascade simulations with experimental data. Using developed methods the optimization of the third stage nozzle cascade with a constant height profile of the powerful steam turbine using different types of curves was conducted. As a result of optimization the largest reduction of the integral losses by 7% in relative values was shown. Further optimization of the shroud meridional shape using developed optimization method increased this value by 1.4%. Formulation optimization task Using variable nozzle height profile also reduces the integral loses.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.16 – турбомашини та турбоустановки. – Національний тех-нічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена розробці методології об'єктно-орієнтованої комплексної оптимізації проточної частини потужних парових турбін, яка основана на спільному розрахунку термогазодинамічних процесів в елементах проточної частини парової турбіни. У зв'язку з постійним зростанням попиту суспільства на електроенергію стає актуальним проектування нових та модернізація існуючих парових турбін. Для підвищення їх ефективності розроблена методологія об'єктно-орієнтованої комплексної оптимізації проточної частини потужних парових турбін. При реалізації цієї методології було вдосконалено математичну модель термогазодинамічних процесів моделювання спільної роботи системи соплового паророзподілу, вирівнюючої камери та багатоциліндрової проточної частини турбоагрегату, розроблені методики визначення: втрат тиску в камері за регулюючим ступенем з урахуванням режимних і конструктивних параметрів; коефіцієнта втрат і кута виходу потоку робочого тіла з решітки від величини підрізки вихідної кромки, а також оцінено вплив зміни міжвінцевого зазору і схеми подачі робочого тіла до сегментів направляючого апарату на ефективність регулюючого ступеня та включено до єдиного інтегрованого інформаційного простору САПР "Турбоагрегат". За допомогою запропонованої методології виконана оптимізація турбіни К-310-240, її потужність збільшена на 6,18 МВт, а абсолютний ККД циклу – на 0,83%. Thesis for degree of Candidate of Sciences in Technique for speciality 05.05.16 – turbomachine and turbine-installations. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2015. This thesis deals with the development of object-oriented methodology for complex optimization of the flow path of powerful steam turbines based on joint calculations of the thermal and gasdynamic processes in the elements of the steam turbine's flow path. Due to the constant growth of the consumption of the electricity by society, it is necessary to design new one or modernize the existing steam turbines. To improve the efficiency of steam turbines the methodology of object-oriented complex optimization of the flow path of powerful steam turbines is developed. The mathematical model of the thermal and gasdynamic processes for combined calculating of the nozzle steam distribution, equalizing chamber, and multicylinder turbine flow path is improved. In this work the methods for determining pressure losses in the regulating chamber with respect to operational and design parameters are developed. The dependence of loss factor and the blade outflow angle on the size of the original trimmed edge is obtained. It is also assessed the impact of changes of axial gap downstream stator and the fluid supply circuit to the nozzle segments on the stage efficiency. This model is included to the integrated information space CAD "Turboagregat". Developed methodology is implemented while optimization of the K-310–240 turbine. As result, it power increases by 6,179 MW, and the absolute efficiency of the cycle - by 0,83%.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертация посвящена разработке методологии объектно-ориентированной комплексной оптимизации проточной части мощных паровых турбин, которая основана на совместном расчете термогазодинамических процессов в элементах проточной части паровой турбины. На основании современной тенденции постоянного роста спроса общества на электроэнергию становится актуальным проектирование новых и модернизация существующих паровых турбин. Разработана методология объектно-ориентированной комплексной оптимизации проточной части мощных паровых турбин. При реализации этой методологии была усовершенствована математическая модель термогазодинамических процессов моделирования совместной работы системы соплового парораспределения, уравнительной камеры и многоцилиндровой проточной части турбоагрегата, разработаны методики определения: потерь давления в камере за регулирующей степенью с учетом режимных и конструктивных параметров; коэффициента потерь и угла выхода потока рабочего тела с решетки от величины подрезки выходной кромки, а также оценено влияние изменения межвенцового зазора и схемы подачи рабочего тела к сегментам направляющего аппарата на эффективность регулирующей ступени и включено в единое интегрированное информационное пространство САПР "Турбоагрегат". С помощью предложенной методологии выполнена оптимизация проточной части турбины К-310-240 с помощью двух подходов. Первый подход – оптимизация турбины с раздельным определением оптимальных геометрических параметров её объектов, а второй подход – комплексная оптимизация всей турбины. Результаты проведенных расчетов, показали эффективность второго подхода при оптимизации проточной части мощной паровой турбины по сравнению с первым. Использование предложенной методологии позволило увеличить мощность турбины К-310-240 на 6,179 МВт, а абсолютный КПД цикла – на 0,83%. Thesis for degree of Candidate of Sciences in Technique for speciality 05.05.16 – turbomachine and turbine-installations. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2015. This thesis deals with the development of object-oriented methodology for complex optimization of the flow path of powerful steam turbines based on joint calculations of the thermal and gasdynamic processes in the elements of the steam turbine's flow path. Due to the constant growth of the consumption of the electricity by society, it is necessary to design new one or modernize the existing steam turbines. To improve the efficiency of steam turbines the methodology of object-oriented complex optimization of the flow path of powerful steam turbines is developed. The mathematical model of the thermal and gasdynamic processes for combined calculating of the nozzle steam distribution, equalizing chamber, and multicylinder turbine flow path is improved. In this work the methods for determining pressure losses in the regulating chamber with respect to operational and design parameters are developed. The dependence of loss factor and the blade outflow angle on the size of the original trimmed edge is obtained. It is also assessed the impact of changes of axial gap downstream stator and the fluid supply circuit to the nozzle segments on the stage efficiency. This model is included to the integrated information space CAD "Turboagregat". Developed methodology is implemented while optimization of the K-310–240 turbine. As result, it power increases by 6,179 MW, and the absolute efficiency of the cycle - by 0,83%.

The present article proposes an approach to evaluate the “quality” of equivalent circuits of complex devices obtained by a novel technique based on constitutive subcircuits and particle swarm optimization and to “improve” their performances. In particular, the robustness of the obtained circuits is evaluated by a sensitivity analysis, which leads to the identification of the bounds of its frequency response, since different runs of the global extraction procedure lead to slightly different equivalent circuits (yet topologically coincident). The analysis of the numerical results gives insight on the robustness of a single case and, at the same time, attests to the efficiency of the proposed method.

The paper deals with the modelization of complex discontinuities by passive lumped equivalent circuits. To this aim, an improved circuit extraction technique is proposed The procedure is based on the approximation of the admittance/impedance parameters of the discontinuities derived by full-wave numerical simulations, in terms of rational functions suitable for the synthesis of high-order equivalent lumped circuits. The proposed extraction technique permits to derive directly feasible equivalent circuits which implicitly satisfy the passivity requirement.

A systematic general-purpose technique for the extraction of equivalent circuits of lumped discontinuities and interconnects from full-wave electromagnetic-field numerical data is presented. The main feature of the method consists of approximating the simulated data in order to generate a passive and feasible circuit in an automatic way. All the aspects of the methodology are addressed. Particular emphasis is laid on the approximation step, about which a new technique is proposed

We have recently witnessed the destruction of many existing and valuable stone structures in ancient urban cores of European cities due to earthquakes or warlike situations. Assuming that we are interested in safety aspect of existing structures under actual and/or increasing loading conditions, we have become aware of the tasks imposed by present situation, i.e. to preserve such structures which usually have some historic importance. While some small structures will be reconstructed by simple civil engineering and ston/cutting works, other more significantstructures or their details will require complex analyses. This paper presents some aspects of numerical analysis and modelling of stone structures, namely three numerical models based upon finite element techniques which can be used to perform numerical analyses of stone structures. These three models are: (1) standard linear model ; (2) linear model with contact (interface) elements ; (3) non-linear elasto- plastic (orthotropic) model. The applicability of these models will be presented performing analyses of some characteristic details of stone structures.