Mechanical properties of random fibre networks  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
128584
Type K
Principal investigator Károlyi, György
Title in Hungarian Véletlen rúdhálózatok mechanikai tulajdonságai
Title in English Mechanical properties of random fibre networks
Keywords in Hungarian Rúdhálózat, rugalmasságtan, stabilitás
Keywords in English Fibre network, elasticity, stability
Discipline
Technical Mechanics (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Atomenergetika Tanszék (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Jánosi, Dániel
Kovács, Flórián
Laczák, Lili Eszter
Lengyel, Gábor
Németh, Róbert
Sipos, András Árpád
Starting date 2018-10-01
Closing date 2023-09-30
Funding (in million HUF) 15.780
FTE (full time equivalent) 8.43
state running project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Rugalmas rudakból álló véletlen hálózatok numerikus szimulációja alapján megmutattuk, hogy a lokális nyírási merevség, a hálózat teljes merevségéhaz való kicsiny direkt hozzájárulása ellenére, jelentős mértékben tudja növelni a hálózat merevségét azáltal, hogy a hajlítási merevség által dominált nem-affin tartományból a hálózatot a nyújtás által dominált affin tartományba juttatja. Megmutattuk, hogy a hálózat anizotrópiája felerősíti ezt a hatást, és hogy a forgásszimmetria olyan anyagi mikrostruktúrát tud eredményezni, amelynek Poisson-tényezője -1. Az eredmények alkalmazása kitér a pókhálók optimális topológiájára és a porózus csontok mechanikai viselkedésére is. A szálakból felépülő struktúrás megfigyelt tulajdonságaira alapozva megvizsgáltuk a bambusz ortotróp mikroszerkezetét, kifejlesztettünk egy reprezentatív térfogatelemet a bambusz mikroszerkezetének modellezésére, és természetes bambusz illetve megmunkált bambusz anyagú szerkezeti elemek kísérleti vizsgálata alapján kidolgoztunk új, hibrid bambusz-acél szerkezeti elemeket.
Results in English
Based on numerical simulations of a random network of elastic rods, we found that local shear stiffness, despite its minor own contribution, can considerably make the while network more stiff by driving the network from a bending-dominated non-affine state to a stretch-dominated affine regime. We have shown that anisotropy can enhance this effect, and rotational symmetry can lead to a material microstructure with a Poisson coefficient of -1. Applications of the results included the optimal topology of spider web and mechanical performance of porous bones. Based on the observed properties of filamentary structures, we investigated the microscale ortotropy of bamboo, developed a representative volume element based on observed microstructure of bamboo, and through the experimental tests of natural bamboo and prefabricated bamboo lumber samples we developed novel structural components using hybrid bamboo-steel structural elements.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=128584
Decision
Yes





 

List of publications

  
L.S. Al-Rukaibawi: Mechanical properties of bamboo and related structural applications, PhD thesis, Budapest University of Technology and Economics, 2023
L.E. Hlavicka-Laczák, L.P. Kollár, Gy. Károlyi: Damage potential: A dimensionless parameter to characterite soft aircraft impact into robust targets, Submitted for publication, 2019
Gy. Károlyi, A.Á. Sipos: Soft impact of an elongated elasto-plastic missile, Submitted for publication, 2019
T. Tarnai, P.W. Fowler, S.D. Guest, F. Kovács: Auxetic behaviour of hinged rchimedean tilings, In preparation, 2019
L.E. Hlavicka-Laczák, L.P. Kollár, Gy. Károlyi: Damage potential: A dimensionless parameter to characterite soft aircraft impact into robust targets, Under minor revision in Structural Engineering and Mechanics, 2020
Gy. Károlyi, A.Á. Sipos: Soft impact of an elongated elasto-plastic missile, Submitted for publication, 2020
T. Tarnai, P.W. Fowler, S.D. Guest, F. Kovács: Auxetic behaviour of hinged Archimedean tilings, In preparation, 2021
L.E. Hlavicka-Laczák, L.P. Kollár, Gy. Károlyi: Damage potential: A dimensionless parameter to characterite soft aircraft impact into robust targets, Structural Engineering and Mechanics 78, 31-39, 2021
Gy. Károlyi, A.Á. Sipos: Soft impact of an elongated elasto-plastic missile, International Journal of Mechanical Sciences 212, 106804, 2021
T. Tarnai, P.W. Fowler, S.D. Guest, F. Kovács: Auxetic behaviour of hinged Archimedean tilings, In preparation, 2022
Gy. Károlyi, T. Tél: New features of doubly transient chaos: complexity of decay, Journal of Physics: Complexity 2, 035001, 2021
L.S. Al-Rukaibawi, Zs. Szalay, Gy. Károlyi: Numerical simulation of the effect of bamboo composite building envelope on summer overheating problem, Case Studies in Thermal Engineering 28, 101516, 2021
L.S. Al-Rukaibawi, S.L. Omairey, Gy. Károlyi:: A numerical anatomy-based modelling of bamboo microstructure, Construction and Building Materials 308, 125036, 2021
R.K. Németh, B. M.A. Alzubaidi: The Effect of Continuous Suspension Constraint on the Free Vibration and Buckling of a Beam, Periodica Polytechnica Civil Engineering 65, 977–987, 2021
D. Jánosi, Gy. Károlyi, T. Tél: Climate change in mechanical systems: the snapshot view of parallel dynamical evolutions, Nonlinear dynamics, accepted for publication as a feature article, 2021
L.S. Al-Rukaibawi (Presenter), S.L. Omairey, Gy. Károlyi: Novel numerical anatomy-based modelling of bamboo microstructure, Conference talk, 24th International Conference on Materials, Methods and Technologies, Burgas, Bulgaria, 19-22 August 2021 (online), 2021
F. Budaházi: A pókhálók szerkezetének dinamikai vizsgálata, TDK dolgozat, BME Geometria és tartószerkezetek szekció. Kari 1. díj és Rektori különdíj, OTDK részvétel. Konzulens: Sipos András Árpád., 2019
C. Nemessányi: A csontvégek szivacsos szerkezetének mechanikai vizsgálata, TDK dolgozat, BME Geometria és tartószerkezetek szekció. Kari 2. díj, OTDK részvétel. Konzulens: Sipos András Árpád, 2020
T. Tarnai, P.W. Fowler, S.D. Guest, F. Kovács: Equiauxetic Hinged Archimedean Tilings, Symmetry 14, 232, 2022
D. Jánosi, Gy. Károlyi, T. Tél: Climate change in mechanical systems: the snapshot view of parallel dynamical evolutions, Nonlinear dynamics 106, 2781-2805 (feature article), 2021
D. Tábi: Véletlen rúdhálózatok mechanikai viselkedése: a sejtváz modellezése, TDK dolgozat, BME Tartószerkezetek mechanikája szekció. Kari 1. díj, OTDK részvétel. Konzulens: Károlyi György., 2021
B. Alzubaidi, R.K. Németh: Modal analysis based calculation of nonlinear normal modes of forced piecewise linear elastic systems, Közlésre benyújtva, Journal of Sound and Vibration, 2022
S. Cao, A.Á. Sipos: Cracking patterns of brittle hemispherical domes: an experimental study, Frattura ed integrita strutturale 59, 265-310, 2022
L.S. Al-Rukaibawi, Gy. Károlyi: Nonlinear simulation of laminated bamboo-steel hybrid composite beam under bending, In preparation, 2022
L.S. Al-Rukaibawi, Gy. Károlyi: Nonlinear analysis of the semi-rigid connection of laminated bamboo-steel hybrid composites I-section beam-to-steel column, In preparation, 2022
R.K. Németh, A.Á. Sipos, L.S. Al-Rukaibawi, L.E. Hlavicka-Laczák, F. Kovács, Gy. Károlyi: Local shear stiffness switches between affine and non-affine regimes of a random net of elastic filaments, In preparation, 2022
L.E. Hlavicka-Laczák, V. Hlavička, Gy. Károlyi, F. Hajdú, S.G. Nehme, I. Voszech: Betonszerkezetek károsodása lövedékbecsapódás hatására. 1. rész., Haditechnika 55/5, 65-70, 2021
L.E. Hlavicka-Laczák, V. Hlavička, Gy. Károlyi, F. Hajdú, S.G. Nehme, I. Voszech: Betonszerkezetek károsodása lövedékbecsapódás hatására. 2. rész., Haditechnika 55/6, 56-59, 2021
B. Alzubaidi, R.K. Németh: Modal analysis-based calculation of periodic nonlinear responses of harmonically forced piecewise linear elastic systems, Journal of Sound and Vibration 549, 1175, 2023
R.K. Németh, A.Á. Sipos, L.S. Al-Rukaibawi, L.E. Hlavicka-Laczák, F. Kovács, Gy. Károlyi: Local shear stiffness switches between affine and non-affine regimes of a complex random net of elastic filaments, Journal of Physics: Complexity, submitted for publication, 2023
L.S. Al-Rukaibawi, Gy. Károlyi: Through-thickness distribution of bamboo tensile strength parallel to fibres, SN Applied Sciences 5, 174, 2023
L.S. Al-Rukaibawi, Gy. Károlyi: Nonlinear analysis of a bamboo plywood-steel composite I-section beam under bending, Materials Today: Proceedings, Available online 22 July 2023, 2023
M. Herein, D. Jánosi, T. Tél: An ensemble based approach for the effect of climate change on the dynamics of extremes, Frontiers in Earth Science, Accepted for publication, 2023
R.K. Németh, I.É. Lakatos: Three-dimensional elastic properties of open-cell porous structures: Analytic and finite element modelling, Mechanics of Materials, Under review, 2023
M. Sébastien, A.Á. Sipos: Fragmentation of inflated elastic brittle rings: Emergence of the quasi-equidistant spacing of cracks, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 179, 105372, 2023
L.S. Al-Rukaibawi; M. Kachichian; Gy. Károlyi: Mechanical properties of laminated bamboo lumber N-finity according to ISO 23478-2022, Journal of Wood Science, Under review, 2023
D. Tábi: Véletlen rúdhálózatok mechanikai vizsgálata, MSc Diplomamunka, BME Hidak és Szerkezetek Tsz. Konzulens: Károlyi György, Kollár László, 2023




 

Events of the project

  
2022-05-05 17:32:21
Résztvevők változása



Back »