METODYKA ZASTOSOWANIA ELEMENTÓW BRZEGOWYCH NIESKOŃCZONYCH W ODNIESIENIU DO OBIEKTÓW NIEJEDNORODNYCH NA PRZYKŁADZIE BADAŃ ZAWILGOCENIA MURÓW* )

Podobne dokumenty
PROJEKTOWANIE AKTUATORA GRZEBIENIOWEGO Z POMOCĄ BIBLIOTEKI METODY ELEMENTÓW BRZEGOWYCH BEMLAB

MODELOWANIE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ O ZMIENNEJ TWARDOŚCI

TOMOGRAFIA IMPEDANCYJNA W BADANIACH ZAWILGOCONYCH MURÓW CEGLANYCH IMPEDANCE TOMOGRAPHIC METHOD OF ASSESSING THE DAMPNESS OF MASONRY

Metoda elementów skończonych

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Rozkład normalny, niepewność standardowa typu A

ZASTOSOWANIE RACHUNKU OPERATORÓW MIKUS- IŃSKIEGO W PEWNYCH ZAGADNIENIACH DYNAMIKI KONSTRUKCJI

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

WYZNACZANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODAMI SYMULACYJNYMI

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

Metoda elementów brzegowych

MODELOWANIE ZA POMOCĄ MES Analiza statyczna ustrojów powierzchniowych

XVIII Seminarium Naukowe Tomografia procesowa aplikacje, systemy pomiarowe i algorytmy numeryczne

XI Seminarium Naukowe Tomografia procesowa aplikacje, systemy pomiarowe i algorytmy numeryczne

5. Analiza dyskryminacyjna: FLD, LDA, QDA

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

WSPÓŁCZYNNIK GOTOWOŚCI SYSTEMU LOKOMOTYW SPALINOWYCH SERII SM48

WYZNACZANIE NAPRĘŻEŃ METODĄ ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH ORAZ METODĄ ELEMENTÓW BRZEGOWYCH

MODELOWANIE POLA TEMPERATURY MOSTKÓW CIEPLNYCH PRZY WYKORZYSTANIU METODY ELEMENTÓW BRZEGOWYCH. Piotr RYNKOWSKI, Tomasz Janusz TELESZEWSKI

PRZYKŁADY ROZWIĄZAŃ MES. Piotr Nikiel

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

Zastosowanie MES do rozwiązania problemu ustalonego przepływu ciepła w obszarze 2D

Modelowanie zagadnień cieplnych: analiza porównawcza wyników programów ZSoil i AnsysFluent

Rozwiązywanie równań różniczkowych cząstkowych metodą elementów skończonych - wprowadzenie

XIV Seminarium Naukowe Tomografia procesowa aplikacje, systemy pomiarowe i algorytmy numeryczne

MODELOWANIE NUMERYCZNE POLA PRZEPŁYWU WOKÓŁ BUDYNKÓW

[ P ] T PODSTAWY I ZASTOSOWANIA INŻYNIERSKIE MES. [ u v u v u v ] T. wykład 4. Element trójkątny płaski stan (naprężenia lub odkształcenia)

10.3. Typowe zadania NMT W niniejszym rozdziale przedstawimy podstawowe zadania do jakich może być wykorzystany numerycznego modelu terenu.

MATEMATYCZNY MODEL PĘTLI HISTEREZY MAGNETYCZNEJ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

VII Seminarium Naukowe "Inżynierskie zastosowania technologii informatycznych"

POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA. Zbigniew Suszyński. Termografia aktywna. modele, przetwarzanie sygnałów i obrazów

Relacja: III Seminarium Naukowe Tomografia procesowa aplikacje, systemy pomiarowe i algorytmy numeryczne

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE Rola modelowania fizycznego i numerycznego

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu ELEKTROTECHNIKA (Nazwa kierunku studiów)

Interpolacja. Marcin Orchel. Drugi przypadek szczególny to interpolacja trygonometryczna

WYZNACZANIE PARAMETRÓW PRZEPŁYWU CIECZY W PŁASZCZU CHŁODZĄCYM ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

ROZWIĄZANIE PROBLEMU NIELINIOWEGO

XIII Seminarium Naukowe "Inżynierskie zastosowania technologii informatycznych"

WYZNACZANIE BRYŁY FOTOMETRYCZNEJ LAMP I OPRAW OŚWIETLENIOWYCH

Relacja: III Seminarium Naukowe "Inżynierskie zastosowania technologii informatycznych"

Estymacja wektora stanu w prostym układzie elektroenergetycznym

Wyznaczanie parametrów linii długiej za pomocą metody elementów skończonych

Analiza wymiany ciepła w przekroju rury solarnej Heat Pipe w warunkach ustalonych


WYKORZYSTANIE SYSTEMU Mathematica DO ROZWIĄZYWANIA ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA

ALGORYTM STATYCZNEJ ANALIZY MES DLA KRATOWNICY

ZASTOSOWANIE SPLOTU FUNKCJI DO OPISU WŁASNOŚCI NIEZAWODNOŚCIOWYCH UKŁADÓW Z REZERWOWANIEM

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

Metody Obliczeniowe Mikrooptyki i Fotoniki

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

LUBELSKA PRÓBA PRZED MATURĄ 2018 poziom podstawowy

Analiza możliwości ograniczenia drgań w podłożu od pojazdów szynowych na przykładzie wybranego tunelu

ZASTOSOWANIE ALGORYTMÓW GENETYCZNYCH DO ROZWIĄZANIA ZAGADNIENIA ODWROTNEGO W METODZIE ELEMENTÓW BRZEGOWYCH

METODYKA OCENY TOPOGRAFII FOLII ŚCIERNYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ROZMIESZCZENIA ZIAREN ŚCIERNYCH

Analiza metod prognozowania kursów akcji

CHARAKTERYSTYKA I ZASTOSOWANIA ALGORYTMÓW OPTYMALIZACJI ROZMYTEJ. E. ZIÓŁKOWSKI 1 Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, Kraków

DIGITALIZACJA GEOMETRII WKŁADEK OSTRZOWYCH NA POTRZEBY SYMULACJI MES PROCESU OBRÓBKI SKRAWANIEM

Zamiana punktowych danych wilgotności objętościowej gleby na rozkłady powierzchniowe

Praca doktorska. Nowa metoda rekonstrukcji obrazów dla potrzeb pojemnościowej tomografii procesowej

Kryteria oceniania z matematyki Klasa III poziom podstawowy

ESTYMACJA PARAMETRÓW TERMOFIZYCZNYCH CIAŁ IZOTROPOWYCH ZA POMOCĄ METODY FILTRACJI DYNAMICZNEJ ORAZ PRZEDZIAŁOWEGO UŚREDNIANIA WYNIKÓW POMIARÓW

Grafika komputerowa Wykład 8 Modelowanie obiektów graficznych cz. II

WIELOKRYTERIALNY DOBÓR ROZTRZĄSACZY OBORNIKA

TEORETYCZNY MODEL PANEWKI POPRZECZNEGO ŁOśYSKA ŚLIZGOWEGO. CZĘŚĆ 3. WPŁYW ZUśYCIA PANEWKI NA ROZKŁAD CIŚNIENIA I GRUBOŚĆ FILMU OLEJOWEGO

ANALIZA WŁAŚCIWOŚCI FILTRU PARAMETRYCZNEGO I RZĘDU

1.1 Przegląd wybranych równań i modeli fizycznych. , u x1 x 2

METODY KOMPUTEROWE W MECHANICE

Wymagania edukacyjne z matematyki Klasa III zakres podstawowy

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

Wykorzystanie programu COMSOL do analizy zmiennych pól p l temperatury. Tomasz Bujok promotor: dr hab. Jerzy Bodzenta, prof. Politechniki Śląskiej

Rozkład temperatury na powierzchni grzejnika podłogowego przy wykorzystaniu MEB

ZASTOSOWANIE PAKIETU FLUX2D DO ANALIZY POLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO I TEMPERATURY W NAGRZEWNICY INDUKCYJNEJ DO WSADÓW PŁASKICH

TENSOMETRIA ZARYS TEORETYCZNY

Pierwsze komputery, np. ENIAC w 1946r. Obliczenia dotyczyły obiektów: o bardzo prostych geometriach (najczęściej modelowanych jako jednowymiarowe)

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Definicja pochodnej cząstkowej

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

PYTANIA KONTROLNE STAN NAPRĘŻENIA, ODKSZTAŁCENIA PRAWO HOOKE A

Materiały do laboratorium Przygotowanie Nowego Wyrobu dotyczące metody elementów skończonych (MES) Opracowała: dr inŝ.

Ważną rolę odgrywają tzw. funkcje harmoniczne. Przyjmujemy następującą definicję. u = 0, (6.1) jest operatorem Laplace a. (x,y)

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Metody rozwiązania równania Schrödingera

1 Symulacja procesów cieplnych 1. 2 Algorytm MES 2. 3 Implementacja rozwiązania 2. 4 Całkowanie numeryczne w MES 3. k z (t) t ) k y (t) t )

Karta (sylabus) przedmiotu

Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach geosyntetyków i innych materiałów drogowych

KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I FOTONIKI

Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich

LOKALNA APROKSYMACJA POCHODNYCH Z UŻYCIEM NIEREGULARNIE ROZMIESZCZONYCH WĘZŁÓW LOCAL APPROXIMATION OF DERIVATIVES USING SCATTERED NODES

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ćwiczenie nr 2: ZaleŜność okresu drgań wahadła od amplitudy

DETEKCJA FAL UDERZENIOWYCH W UKŁADACH ŁOPATKOWYCH CZĘŚCI NISKOPRĘŻNYCH TURBIN PAROWYCH

Transkrypt:

Maciej PAŃCZYK Jan SIKORA METODYKA ZASTOSOWANIA ELEMENTÓW BRZEGOWYCH NIESKOŃCZONYCH W ODNIESIENIU DO OBIEKTÓW NIEJEDNORODNYCH NA PRZYKŁADZIE BADAŃ ZAWILGOCENIA MURÓW* STRESZCZENIE Artykuł prezentuje zastosowanie elementów brzegowych nieskończonych w połączeniu z implementacją środowisk niejednorodnych w Metodzie Elementów Brzegowych. Realnym obiektem badań jest zawilgocony mur o zmieniającej się wraz z wysokością i wzdłuŝ grubości muru wilgotnością i związaną z nią przewodnością. Wyniki obliczeń porównywane są z pomiarami dokonanymi metodą suszarkowo-wagową i za pomocą tomografu impedancyjnego. Tego typu zastosowania wiąŝą się bezpośrednio z nieniszczącymi pomiarami efektów osuszania budynków. Zmodyfikowany algorytm MEB jest zasadniczą częścią obliczeniową tomografu pozwalającego na odtworzenie obrazu niedostępnego wnętrza obiektu Słowa kluczowe: Metoda Elementów Brzegowych, środowiska niejednorodne, elementy nieskończone * Praca finansowana przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa WyŜszego jako część projektu nr N N50 34334. mgr inŝ. Maciej PAŃCZYK, e-mail: maciejp@cs.pollub.pl Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Instytut Informatyki, prof. dr hab. inŝ. Jan SIKORA e-mail: j.sikora@iel.waw.pl Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Katedra Elektroniki Instytut Elektrotechniki, Zakład Metrologii i Badań Nieniszczących PRACE INSTYTUTU ELEKTROTECHNIKI, zeszyt 39, 008

04 M. Pańczyk, J. Sikora. WSTĘP Środowiska niejednorodne, w których właściwości materiału zmieniają się gładko wraz ze zmianą współrzędnych stanowią istotną część badań materiałów i obiektów rzeczywistych. Przykładem środowiska niejednorodnego jest zawilgocony mur. Wilgotność muru i związana z nią przewodność zmieniają się wraz z wysokością i wzdłuŝ grubości muru. Zastosowanie tomografii impedancyjnej umoŝliwia odszukanie w sposób nieniszczący rozkładu zawilgocenia niedostępnego wnętrza obiektu. Od strony teoretycznej do rozwiązania zadania prostego wykorzystana jest Metoda Elementów Brzegowych (MEB. W celu zmniejszenia rozmiaru siatki w MEB oraz uniknięcia problemu nieznanej wysokości zawilgocenia muru i związanego z nią rozmieszczenia elektrod w obliczeniach zastosowano oprócz elementów standardowych elementy brzegowe nieskończone z transformacją geometrii (ang. Mapped Infinite Boundary Elements. Artykuł prezentuje wybrane elementy rozwaŝań teoretycznych oraz wyniki obliczeń porównane z pomiarami dokonanymi za pomocą tomografu impedancyjnego oraz danymi z odwiertów uzyskanymi metodą suszarkowowagową.. OPIS BADANEGO OBIEKTU Obiektem badań był zawilgocony mur. Badany w warunkach laboratoryjnych mur miał m wysokości, m szerokości i 0,5 m grubości. Mur został zatopiony w wodzie do połowy wysokości. Pomiarów dokonano dzień po odprowadzeniu wody. Mur wraz z 6 elektrodami tomografu impedancyjnego oznaczonymi e, e, e3... e6 oraz widocznymi trzema miejscami odwiertów przedstawiony jest na rysunku. Wyniki pomiarów dokonanych metodą suszarkowo-wagową wskazują, Ŝe rozkład wilgotności ma przebieg wykładniczy malejący wraz ze wzrostem wysokości.

Zastosowanie elementów brzegowych nieskończonych w odniesieniu do obiektów 05 Rys.. Zawilgocony mur z 6 elektrodami tomografu impedancyjnego i trzema miejscami odwiertów wykonanych dla weryfikacji pomiarów metodą suszarkowo-wagową 3. FUNKCJA GREENA DLA ŚRODOWISK NIEJEDNORODNYCH Rozwiązania bazowe dla podstawowych zastosowań MEB są generalnie znane i stabelaryzowane. W przypadku środowisk niejednorodnych naleŝy jednak wyznaczyć stosowną funkcję Greena. Równanie róŝniczkowe cząstkowe dla potencjału Φ określonego w objętości V ograniczonej powierzchnią S, z wektorem normalnym n skierowanym na zewnątrz obszaru, moŝe być zapisane jako: [ ( r Φ] = 0 γ ( gdzie: γ(r jest przewodnością zaleŝną od współrzędnych przestrzennych. Rozwiązanie bazuje na funkcji Greena G* zdefiniowanej poprzez równanie: [ γ( r ( r, r' ] = δ( r, r' G * ( gdzie: r i r' odpowiadąją punktom obserwacji i źródła.

06 M. Pańczyk, J. Sikora PodąŜając za pracami E. Kurgana [5] oraz A. Sutradhar i G. H. Paulino [] w których przewodność spełnia warunek: otrzymujemy rozwiązanie: G ( ( r = 0 γ (3 *( = γ( γ( G( r,r' r r' r,r' (4 gdzie: G jest standardową funkcją Greena dla równania Laplace. Równanie całkowo-brzegowe zapiszemy jako: ( r,r' ( r' ( ( r' G* ( ( ds Φ r' c( r Φ ( r + γ r' Φ r' ( r' = γ( G* ( ds( n r' r,r' r' n S S (5 Pochodna normalna funkcji Greena G* będzie określona jako: G *( r, r' n( r' = γ ( r n G( r, r' + G( r, r' γ ( r γ ( r' γ ( r n (6 gdzie: n i n są wektorem normalnym oraz jego długością. Interpolując rozkład przewodności γ funkcją kwadratową: ( z = ( Az + Bz+ C γ (7 γ 0 dla przypadku dwu-wymiarowego odpowiadającego przekrojowi muru w płaszczyźnie elektrod otrzymujemy: G * ( x, z = πγ 0 ln ( x x' + ( z z' ( Az + Bz+ C( Az' + Bz' + C (8

Zastosowanie elementów brzegowych nieskończonych w odniesieniu do obiektów 07 G * ( x, z ( x x' = x ( x x' + ( z z' Az πγ 0 [ ] ( + Bz+ C( Az' + Bz' + C ( ( z z G* x, z ' = z πγ 0 ( x x' + ( z z' ( Az + Bz+ C( Az' + Bz' + C γ ' ln + ( Az+ B( Az' + Bz + C 0 4πγ 0 ( x x' + ( z z' ( Az + Bz+ C( Az' + Bz' + C 3 (9 (0 Obliczenia dla trójwymiarowego modelu muru wykonano interpolując rozkład przewodności γ funkcją wykładniczą: βz ( x, y, z γ e γ = ( 0 Równanie ( z uwzględnieniem źródła prądu Q (rozmieszczenie elektrod niezaleŝnie od węzłów siatki przedstawia się następująco: ( x, y z βz Φ, e Φ( x, y, z + β = Q ( z γ 0 Równanie całkowo-brzegowe zapiszemy jako [7,8,9,0,,]: ( ( r' ( r,r' ( r' G c( r Φ ( r + βnz Φ ( r' ds( r' = n S Φ r' = G + n S β z ( r,r' ds ( r' QG( r 0,r' dv( r' V e γ 0 (3 gdzie: r 0 odpowiada miejscu przyłoŝenia punktowego źródła prądu, w którym Q przybiera wartość Q = I δ, I 0 jest wartością prądu źródła. 0 0 ( r 0 Funkcję Greena dla tego przypadku w przestrzeni trójwymiarowej zapiszemy następująco:

08 M. Pańczyk, J. Sikora β ( r+ R z e G( r, r' = + (4 4πr 4πr gdzie: r = r r', = z z'. R z Dyskretyzację muru dla modelu trójwymiarowego przedstawia rysunek. Rys.. Dyskretyzacja muru w przestrzeni trójwymiarowej Dodatkowo w modelu tym uwzględniono zmianę przewodności (zawilgocenia związaną z szybszym wysychaniem powierzchni muru niŝ jego wnętrza stosując podział na 4 warstwy adekwatny do pomiarów uzyskanych metodą suszarkowo-wagową. Wyniki obliczeń przedstawia rysunek 3.

Zastosowanie elementów brzegowych nieskończonych w odniesieniu do obiektów 09

0 M. Pańczyk, J. Sikora Rys. 3. Wyniki obliczeń modelu zawilgoconego muru. Krzywa z gwiazdkami odpowiada wartościom z pomiarów dokonanych tomografem impedancyjnym, linią przerywaną zaznaczono wyniki obliczeń D a linią ciągłą z kropkami wyniki obliczeń 3D Wyniki zaprezentowane na rysunku 3 odnoszą się do końcowego modelu muru, w którym oprócz zaleŝności przewodności γ do współrzędnej z (wysokości uwzględniono równieŝ efekt szybszego wysychania powierzchni muru niŝ jego wnętrza. Skutkowało to wprowadzeniem 4 warstwowego modelu obliczeniowego. Zasadniczym jednak wnioskiem jest zadowalająca zgodność wyników pomiarów i obliczeń pozwalająca na przyjęcie ich jako punktu odniesienia do wprowadzenia elementów brzegowych nieskończonych.

Zastosowanie elementów brzegowych nieskończonych w odniesieniu do obiektów 4. FUNKCJE KSZTAŁTU DLA ELEMENTÓW NIESKOŃCZONYCH Powodem zastosowania elementów nieskończonych w obliczeniach jest kwestia uniknięcia błędów związanych z potencjalnym niewłaściwym przyjęciem granicy zaniku zawilgocenia i stosownych warunków brzegowych. Klasycznie ominąć ten problem moŝna rozbudowując siatkę elementów brzegowych daleko poza badany obszar jednak skutkuje to znacznym wydłuŝeniem czasu obliczeń I wysokim zapotrzebowaniem na pamięć operacyjną. Powody te pozostają aktualne w omawianym przypadku poszukiwań rozkładu zawilgocenia muru. Kierując się adekwatnym do kształtu obiektu wyborem układu kartezjańskiego zastosowano elementy brzegowe nieskończone bazujące na standardowych czworokątnych izoparametrycznych elementach 8-węzłowych. Pociągnęło to za sobą wybór tzw. przypadkowych (ang. serendipity type funkcji kształtu. Pomimo złudnej nazwy są one logiczne i proces ich wyznaczania zostanie naszkicowany za C.O. Zienkiewiczem [3] i P. Bettessem []. Ośmiowęzłowy element brzegowy i jego przekształcenie do 5-węzłowego elementu brzegowego nieskończonego przedstawia rysunek 4. Rys. 4. Czworokątny 8-węzłowy element brzegowy i bazujący na nim element nieskończony NaleŜy zaznaczyć, Ŝe element nieskończony zgodny z rysunkiem 4 składać się będzie z jedynie 5 węzłów o numerach,, 6, 7 i 8. Na początek wyznaczone zostaną nieskończone funkcje kształtu M i dla węzłów środkowych. Węzeł 8 (ξ=- i η=0: Funkcja kształtu M 8 jest iloczynem jednowymiarowej liniowej nieskończonej funkcji kształtu wzdłuŝ współrzędnej ξ i jednowymiarowej kwadratowej standardowej funkcji kształtu w kierunku η:

M. Pańczyk, J. Sikora ( η M 8 = (5 ξ Węzły (ξ = 0 i η = i 6 (ξ = 0 i η = : Funkcje kształtu M i M 6 są iloczynem jednowymiarowej kwadratowej nieskończonej funkcji kształtu wzdłuŝ współrzędnej ξ i odpowiedniej liniowej standardowej funkcji kształtu w kierunku η: + ξ + ξ M = ( η, M 6 = ( + η (6 ξ ξ Węzły (ξ = 0 i η = i 7 (ξ = 0 i η = : Funkcje kształtu M i M 7 są konstruowane dwuetapowo. W pierwszym kroku są one iloczynem liniowej nieskończonej funkcji kształtu wzdłuŝ współrzędnej ξ i odpowiedniej liniowej standardowej funkcji kształtu w kierunku η: η + η M ˆ = ( η = ˆ, M 7 = ( + η = (7 ξ ξ ξ ξ Funkcje (8 nie spełniają jednak warunku przyjmowania wartości zerowych odpowiednio ˆM w węzłach środkowych 8 i : oraz ˆM 7 w węzłach środkowych 8 i 6: M ˆ ( ˆ,0 = i M( 0, = (8 M ˆ ( ˆ 7,0 = i M 7( 0, = (9 Korygowane jest to w drugim kroku. Jako, Ŝe funkcje kształtu M, M 6 i M 8 we własnych węzłach przyjmować muszą wartość a w pozostałych 0 wystarczy zatem przemnoŝyć je przez stałą wartości i dodać do funkcji ˆM i ˆM 7 : M M 7 = Mˆ = Mˆ 7 M M 6 M M 8 8 ξ+ ξη+ η = ξ ξ ξη+ η = ξ (0

Zastosowanie elementów brzegowych nieskończonych w odniesieniu do obiektów 3 Graficznie wyznaczone nieskończone funkcje kształtu przedstawiają się jak na rysunku 5. Rys. 5. Graficzna prezentacja funkcji interpolacyjnych dla elementu nieskończonego bazującego na standardowym czworokątnym 8-węzłowym elemencie brzegowym Spodziewanym efektem wprowadzenia elementów brzegowych nieskończonych jest zmniejszenie wraŝliwości rozwiązania na przyjęcie błędnej wysokości występowania zawilgocenia i związanej z tym wysokości rozmieszczenia elektrod.

4 M. Pańczyk, J. Sikora 5. PODSUMOWANIE Zawilgocony mur stanowi realny przykład środowiska niejednorodnego, istotny z uwagi na trwałość budynków i wpływ związanych z wilgocią zagrzybień na zdrowie mieszkańców. Wykorzystanie Metody Elementów Brzegowych jako aparatu obliczeniowego pozwala na nieniszczące badania stanu i rozkładu zawilgocenia takich obiektów za pomocą tomografii impedancyjnej. W miarę zagęszczania siatki elementów, zwiększania wielkości analizowanego obszaru lub komplikacji kształtu i wielowarstwowej budowie drastycznie wzrasta czas obliczeń i wymagania sprzętowe. Często teŝ niektóre powierzchnie obiektów nie są dostępne pomiarowo jak to ma miejsce np. w zagadnieniach medycznych. Z tego teŝ względu implementacja elementów nieskończonych jest bardzo poŝądana pozwalając przy zachowaniu dokładności poprawnie określić analizowany obszar i skrócić czas potrzebny do uzyskania wyników. Autorzy pragną podziękować prof. Jerzemu Hole z Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej gdzie we współpracy z dr Stefanem Wójtowiczem z Instytutu Elektrotechniki w Międzylesiu wykonywane były pomiary oraz dr Konradowi Nicie z IEL za udostępnienie aktualnych wyników pomiarów. LITERATURA. Berowski P., Filipowicz S.F., Sikora J., Wójtowicz S.: Dehumidification of the wall process monitoring using 3D EIT system, 5th Conference on the Computation of Electromagnetic Fields COMPUMAG 005,, Shenyang, 005.. Bettess P.: Infinite elements. Penshaw Press 99, UK. 3. Gray, L. J., Kaplan, T., Richardson, J. D., Paulino, G. H.: Green's Functions and Bounday Integral Analysis for Exponentially Graded Materials: Heat Conduction. Journal od Applied Mechanics Vol. 70 pp.543-549 July 003. 4. Hoła J., Matkowski Z., Schabowicz K.: Impedance tomographic method of assessing the dampness of masonry. Z. -B/007 Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej http://bc.biblos.pk.edu.pl/bc/resources/ct/czasopismotechniczne_b_007/holaj/tomog rafiaimpedancyjna/pdf/holaj_tomografiaimpedancyjna.pdf. 5. Kurgan, E.: Analiza pola magnetostatycznego w środowisku niejednorodnym metodą elementów brzegowych. Uczelniane wydawnictwa naukowo-dydaktyczne AGH Kraków 999. 6. Jabłoński, P.: Metoda elmentów brzegowych w analizie pola elektromagnetycznego. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej Częstochowa 003. 7. Paulino, G. H., Sutradhar, A.: The simple boundary element method for multiple cracks in functionally graded media governed by potential theory: a three-dimensional Galerkin approach. International Journal for Numerical Methods in Engineering No. 65 pp. 007-034, 005.

Zastosowanie elementów brzegowych nieskończonych w odniesieniu do obiektów 5 8. Paulino, G. H., Sutradhar, A., Gray, L. J.: Boundary element Methods for Functionally Graded Materials. International Association for Boundary Element Methods IABEM 8-30 May 00 Austin. 9. Rizzo, F. J., Martin, P. A., Roberts, R. A.: Boundary Elements and Green's Function Library. http://www.boulder.nist.gov/div853/greenfn/pdfiles/rizolib0.pdf. 0. Sikora J.: Boundary Element Method for Impecance and Optical Tomography. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 007.. Sutradhar, A., Paulino, G. H., Gray, L. J.: On hypersingular surface integrals in the symmetric Galerkin boundary element method: application to heat conduction in exponentially graded materials. International Journal for Numerical Methods in Engineering No. 6 pp.-57 005.. Sutradhar, A., Paulino, G. H.: A simple boundary element method for problems of potential in non-homogeneous media. International Journal for Numerical Methods in Engineering No, 60 pp. 03-30 004. 3. Zienkiewicz C.O., Taylor R.L.: The Finite Element Method. McGraw-Hill, 993. 4 th edn. New York. Rękopis dostarczono dnia 3..008 r. Opiniował: prof. dr hab. inŝ. Stanisław WINCENCIAK INFINITE BOUNDARY ELEMENTS AND FUNCTIONALLY GRADED MATERIALS APPLICATION INTO WALL DAMPNESS INVESTIGATIONS Maciej PAŃCZYK, Jan SIKORA ABSTRACT Damped walls were objects of non-destructive testing based on Electrical Impedance Tomography (EIT. Decreasing along wall height humidity creates non-homogenous testing environment where object properties - conductivity varied smoothly with co-ordinates. Functionally Graded Materials (FGM implementation in Boundary Element Method (BEM was used to solve the EIT forward problem. Wall moistures and related salinity or mycosis are an important problem for buildings and people's health. Additionally Infinite Boundary Elements supports to decrease calculation time and allows to avoid wrong humidity boundary and related boundary conditions localization. Some theoretical aspects and practical results mentioned above are presented.