Projekt NCN OPUS 17
Projekt badawczy:
Scalenie zagadnień projektowania optymalnego topologii konstrukcyjnej oraz optymalnego wyboru charakterystyk materiałowych. Podstawy teoretyczne i metody numeryczne
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Tomasz Lewiński
Wykonawcy:
Dr inż. Karol Bołbotowski
Dr hab. inż. Sławomir Czarnecki, prof. uczelni
Dr inż. Radosław Czubacki
Dr inż. Sławomir Dudziak
Dr hab. inż. Grzegorz Dzierżanowski, prof. uczelni
Dr inż. Tomasz Łukasiak
Mgr inż. Przemyslaw Sobczak, doktorant Szkoły Doktorskiej PW
Dr hab. inż. Tomasz Sokół
zgłoszony w konkursie NCN OPUS 17, panel ST8, zajął miejsce 6, por.
https://www.ncn.gov.pl/konkursy/wyniki/2019-11-18-opus17-preludium17
i został zaakceptowany do realizacji, w ramach umowy
nr UMO-2019/33/B/ST8/00325.
Okres realizacji: 2020-2024
nr 2019/33/B/ST8/00325
PUBLIKACJE zawierające podziękowanie za finansowanie w ramach tego grantu, złożone do druku zbyt wcześnie, i z tego formalnego powodu nie zawarte w spisie publikacji w raporcie końcowym:
Czarnecki S., Łukasiak T., Recovery of the Auxetic Microstructures Appearing in the Least Compliant Continuum Two-Dimensional Bodies. Physica Status Solidi (b), 2020, 1900676 https://doi.org/10.1002/pssb.201900676 (IF. 1.710)
R. Czubacki, T. Lewiński, Optimal archgrids: a variational setting, Structural and Multidisciplinary Optimization, (2020) vol. 62, issue 3, pp 1371-1393
https://doi.org/10.1007/s00158-020-02562-y
PUBLIKACJE zawierające podziękowanie za finansowanie w ramach tego grantu oraz raportowane w tym projekcie badawczym:
- Bołbotowski, K., Bouchitté, G. Optimal Design Versus Maximal Monge–Kantorovich Metrics. Arch Rational Mech Anal 243, 1449–1524 (2022). https://doi.org/10.1007/s00205-021-01728-2 IF=2.5
- Bołbotowski, K., Lewiński, T.: Setting the Free Material Design problem through the methods of optimal mass distribution. Calculus of Variations and Partial Differential Equations, Springer 2022, str. 38, https://doi.org/10.1007/s00526-022-02186-8. IF=1.945; Open access; Data zlożenia: 11.11. 2020
- K. Bołbotowski, T. Lewiński, T. Sokół, Michell structures within L-shaped domains, Computer Assisted Methods in Engineering and Science (CAMES),27 (2-3) 2020, pp 185-204 ;available on line: https://cames.ippt.pan.pl/index.php/cames/article/view/281 DOI: https://doi.org/10.24423/cames.281. IF=0.000
- S. Czarnecki, T. Lewiński, The isotropic material design of in-plane loaded elasto-plastic plates, Materials 2021, 14(23), 7430; https://doi.org/10.3390/ma14237430 ; IF = 3.623
- R. Czubacki, G. Dzierżanowski, T. Lewiński, Obliczenia numeryczne przekryć Pragera, Inżynieria i Budownictwo, 2021, vol. 77, no 1-2, str. 80-84;
- G. Dzierżanowski, I.Wójcik-Grząba, Optimal form-finding of cable systems. Archives of Civil Engineering, vol.66, nr 3, 2020, str 305-321. IF=0.0 https://ace.il.pw.edu.pl/wp-content/uploads/2019/08/17.ACE0005dodruku_B5.pdf DOI: 10.24425/ace.2020.134399
- G. Dzierżanowski, K. Hetmański, Optimal design of archgrids: the second-order cone programming perspective, Archives of Civil Engineering. Vol 67, no 4, 2021, str 469-486.; IF= 0.0; DOI: 10.24425/ace.2021.138512 https://ace.il.pw.edu.pl/wp-content/uploads/2021/12/art30_corr.pdf
- G. Dzierżanowski, R. Czubacki, Optimal archgrids spanning rectangular domains, Computers and Structures 242 (2021) 106371, 11 str. IF= 4.578, https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2020.106371
- C. Graczykowski, T. Lewiński, Applications of Michell’s Theory in Design of High-Rise Buildings, Large-Scale Roofs and Long-Span Bridges, Computer Assisted Methods in Engineering and Science (CAMES) 27(2-3) 2020, pp 133-154, https://cames.ippt.pan.pl/index.php/cames/article/view/288. ; IF=0.0, DOI: https://doi.org/10.24423/cames.288.
- T. Lewiński, Optimum design of elastic moduli for the multiple load problems, Archives of Mechanics vol. 73 (1), pp 27-66, 2021, DOI: 10.24423/aom.3607; IF=1.380
- Czarnecki S., Łukasiak T., Bending‐free lattices as underlying optimal isotropic microstructures of the least‐compliant two‐dimensional elastic bodies. Physica Status Solidi (b), 2021, 2100344 https://doi.org/10.1002/pssb.202100344 (IF. 1.710)
- T. Lewiński, On Cherkaev-Lurie-Milton theorem in the plane problems of linear elasticity, Archives of Mechanics, 74, issue 4, 2022, p 319-339, DOI: 10.24423/aom.4083
- Czarnecki S., Łukasiak T., Auxetic Properties of the Stiffest Elastic Bodies as a Result of Topology Optimization and Microstructures Recovery Based on Homogenization Method. Physica Status Solidi (b), 2300495, 2024, https://doi.org/10.1002/pssb.202300495
- T. Lewiński, P. Rybka, A. Zatorska-Goldstein, The Free Material Design problem for stationary heat equation on low dimensional structures. Nonlinearity, 36(2023) 4501-4521;https://doi.org/10.1088/1361-6544/ace303
- S. Dudziak, Application of Topology Optimisation in the Strut-and-Tie Method: a Review. Archives of Civil Engineering. Submitted 2024
- S. Czarnecki, T. Lewiński, Trusses of the smallest total potential energy, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, submitted March 2024
- G. Dzierżanowski, I. Wójcik-Grząba (2023), Optimal Design of Trusses: The Force Density Perspective, [W:] Ishaan R. Kale, Ali Sadollah (Eds.), Optimization Methods for Structural Engineering, Springer Nature, Singapore, s. 21-40
- K. Bołbotowski, Optimal design of plane elastic membranes using the convexified Föppl’s model. Applied Mathematics and Optimization. Submitted 2024
- G. Kozłowski, T. Sokół Enhanced growth method for topology and geometry optimization of truss structures, Structural and Multidisciplinary Optimization, 2022, 65: 220, https://doi.org/10.1007/s00158-022-03317-7
- Sobczak, P., Sokół, T. Level-set based shape optimization for plane elastic structures using radial basis functions for solving transport equation and Hilbertian approach for descent direction. Submitted 2024
- R. Czubacki, T. Lewiński, Application of the Rayleigh quotient method in the analysis of stability of straight elastic bars, Archives of Civil Engineering, in press 2024
Opis upowszechniania wyników:
- Konferencja/sympozjum, w tym charakter udziału w konferencji/sympozjum; np. prezentacja, poster, organizacja, uczestnictwo, członkostwo w komitecie naukowym.
Członkostwo w komitetach naukowych:
42nd Solid Mechanics Conference (SOLMECH 2020)and CMM; Świnoujście, 5-8 września 2022 r. ; przew. Komitetu naukowego: prof. J. Stupkiewicz.
Tomasz Lewiński pełni rolę członka komitetu naukowego tej konferencji i był współorganizatorem sesji tematycznej:
Structural optimization and optimum material design
Organizatorzy: B. Błachowski (IPPT PAN, Warsaw, Poland),M. Gilbert (University of Sheffield, UK),T. Lewiński (Warsaw University of Technology, Poland) .
43nd Solid Mechanics Conference (SOLMECH 2024). Wrocław, przew. Komitetu naukowego: prof. St. Stupkiewicz.
Tomasz Lewiński pełni rolę członka komitetu naukowego tej konferencji i jest współorganizatorem sesji tematycznej:
Structural optimization and optimum material design
Organizatorzy: B. Błachowski (IPPT PAN, Warsaw, Poland), T. Lewiński (Warsaw University of Technology, Poland), János Lógó, Budapest University of Technology and Economics, Hungary .
Ponadto Tomasz Lewiński pełnił rolę członka komitetu naukowego konferencji:
XXVII Conference of Lightweight Structures in Civil Engineering (LSCE 2021)
Łódź, Politechnika Łódzka, 2-3 December 2021
XXVIII LSCE Lightweight Structurse in Civil Engineering Contemporary Problems, The Conference organized by Polish Chapters of International Association for Shell and Spatial Structures, Przewodniczący Komitetu Naukowego : prof. K. Rzeszut, Poznań University of Technology, Faculty of Civil and Transport Engineering. Poznań, 1st – 2nd of December 2022.
25th International Conference on Computer Methods in Mechanics (CMM) oraz 5th Polish Congress of Mechanics (PCM)., Gliwice 2023, Przewodniczący Komitetu Naukowego: prof. St. Stupkiewicz. 4-7 września 2023r.
XXIX LSCE Lightweight Structurse in Civil Engineering Contemporary Problems The Conference organized by Polish Chapters of International Association for Shell and Spatial Structures, 2023, Gdańsk University of Technology, Przewodniczący Komitetu Naukowego prof. Paweł Kłosowski, 30 XI- 1 XII 2023
Wystąpienia konferencyjne
Członkowie zespołu badawczego wzięli udział w Kongresie:
14th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, org.przez prof. K. Maute, Boulder, USA. 13-18 czerwca 2021
Referaty wygłoszone (w formie zdalnej):
G. Dzierżanowski, R. Czubacki, Arch systems of minimal weight.
K. Bołbotowski, Vaults of minimum weight and compliance-form finding via 2D convex program.
S. Czarnecki, T.Lewiński, Reduction of the multiple load optimum material design to the linear constrained problem.
G.Kozłowski, T.Sokół, A new growth method for truss shape and topology optimization.
Uczestnictwo wykonawców projektu w konferencji
24th International Conference on Computer Methods in Mechanics and 42nd Solid Mechanics Conference, 5-8 września 2022, Świnoujście, Polska. Organizatorzy: Polskie Towarzystwo Metod Komputerowych Mechaniki (PTMKM) oraz Instytut Podstawowych Problemów Techniki (IPPT) PAN
Dwa referaty kluczowe:
Bołbotowski, K. Optimal design of plane elastic membranes and application to 3D form-finding. (keynote lecture).
G. Dzierżanowski, Geometry optimization of trusses by force density method (keynote lecture).
Inne referaty wygłaszane:
Sobczak P., Sokół T.: Application of radial basis functions in level-set method for structural topology optimization
S. Czarnecki, T. Lewiński, The isotropic material design of the elasto-plastic structures
T. Łukasiak, S. Czarnecki, Recovery of the underlying microstructures appearing in the least compliant two-dimensional non-homogeneous elastic bodies
R. Czubacki, Optimal design of archgrids: Finite element approach.
Referaty wygłoszone na innych konferencjach
Sobczak P., Sokół T.: Compliance-based shape and topology optimization using level-set method with radial basis functions. International Conference Selected Issues In Building Structures Design, Kielce, 14-15 July 2022
Członkowie zespołu badawczego wzięli udział w Kongresie:
15th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation (WCSMO 2023), 5-9 czerwca 2023 Cork, Irlandia, organizator: ISSMO
Referaty wygłoszone:
K. Bołbotowski, A convex formulation for optimal design of planar elastic membranes using the Föppl’s model. Konferencja 15th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation (WCSMO 2023), 5-9 czerwca 2023 Cork, Irlandia, organizator: ISSMO.
G. Dzierżanowski, Minimum compliance design with the constraint on material anisotropy . Konferencja 15th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation (WCSMO 2023), 5-9 czerwca 2023 Cork, Irlandia, organizator: ISSMO.
T.Lewiński, K. Bołbotowski, S. Czarnecki, Minimization of the total potential energy of elastic bodies subjected to traction and kinematic loads. Designing the optimum distribution of the elastic moduli. Konferencja 15th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation (WCSMO 2023), 5-9 czerwca 2023 Cork, Irlandia, organizator: ISSMO.
R.Czubacki, Including self-weight in optimal design of archgrids. Konferencja 15th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation (WCSMO 2023), 5-9 czerwca 2023 Cork, Irlandia, organizator: ISSMO.
Referat plakatowy
T. Sokół, P. Sobczak: On the plastic and elastic layout optimization of trusses subjected to multiple load conditions . Konferencja 15th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation (WCSMO 2023), 5-9 czerwca 2023 Cork, Irlandia, organizator: ISSMO.
Inne konferencje:
R. Czubacki, G. Dzierżanowski, Arch Systems Of Minimum Weight, 2020, XXVI Conference of Lightweight Structures in Civil Engineering Wroclaw, 4 th of December 2020 (zdalnie)
R. Czubacki, T. Lewiński, Axial and lateral buckling of straight elastic bars of atypical cross-sections, XXVIII Conference of Lightweight Structures in Civil Engineering Poznań 1-2.12.2022
R. Czubacki, T. Lewiński, Stability analysis of straight elastic bars of atypical cross-sections , XXVIII Conference of Lightweight Structures in Civil Engineering Poznań 1-2.12.2022
S. Czarnecki, T . Lewiński, Minimization of the total potential energy of spatial bar structures loaded with forces and subjected to prescribed displacements of supporting nodes, in search of the optimal member stiffnesses, XXIX Lightweight Structures in Civil Engineering (LSCE), Gdańsk, 30th of November – 1st of December 2023
T. Lewiński, On optimization of structural topology of load carrying structures, XXIX Lightweight Structures in Civil Engineering (LSCE), Gdańsk, 30th of November – 1st of December 2023 (referat plenarny).
Seminaria, wykłady okazjonalne
Bołbotowski, K., On optimality of surface structures. Workshop: IX Partial differential equations, optimal design and numerics. Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual, Benasque, Hiszpania. 21 sierpnia – 2 września 2022, Organizatorzy: G. Buttazzo, O. Glass, G.Leugering, E. Zuazua (referat na zaproszenie, program konferencji: https://www.benasque.org/2022pde/cgi-bin/talks/allprint.pl)
Bołbotowski, K., From optimal plane membranes to optimal 3D vaults. Referat na seminarium Institut de Mathématiques de Toulon (IMATH) z okazji wizyty studyjnej w roli „Visiting Professor” na Université de Toulon, Institut de Mathématiques de Toulon pod kierownictwem Prof. Guy Bouchitté w okresie 26 czerwca – 9 lipca 2022.
Karol Bołbotowski, Guy Bouchitté, Optimal design of grillages via optimal transport. Institut de Mathématiques d’Orsay, 16 October 2023 (referat wygłoszony przez pierwszego autora)
K. Bołbotowski, Sklepienia optymalne. Referat na posiedzeniu Sekcji Optymalizacji Komitetu Mechaniki PAN, 23 lutego 2023 r.(zdalnie)
R. Czubacki, G. Dzierżanowski, Siatki łukowe tworzące optymalne przekrycia powierzchniowe. Referat na posiedzeniu Sekcji Optymalizacji Komitetu Mechaniki PAN, 23 lutego 2023 r.(zdalnie)
2. Wydarzenie popularyzujące naukę.
Na mocy Uchwały Zarządu Polskiego Towarzystwa Metod Komputerowych Mechaniki (PTMKM) podjętej na podstawie oceny Komisji powołanej do oceny zgłoszonych prac do Nagrody PTMKM w roku 2021
(za osiągnięcia z roku 2020 w kategorii za „rozwiązanie zagadnień w zakresie mechaniki opublikowane w czasopismach”),
przyznano dwie równorzędne nagrody, w tym jedną z nagród otrzymała praca:
R. Czubacki, T. Lewiński, Optimal archgrids: a variational setting, Structural and Multidisciplinary Optimization, 2020, vol. 62, nr 3, str. 1371-1393;
https://doi.org/10.1007/s00158-020-02562-y
poprzedzająca publikacje, które ten temat rozwijają:
R. Czubacki, G. Dzierżanowski, T. Lewiński, Obliczenia numeryczne przekryć Pragera, Inżynieria i Budownictwo, 2021, vol. 77, no 1-2, str. 80-84
G. Dzierżanowski, K. Hetmański, Optimal design of archgrids: the second-order cone programming perspective, Archives of Civil Engineering. Vol 67, no4, 2021, str 469-486
G. Dzierżanowski, R. Czubacki, Optimal archgrids spanning rectangular domains,
Computers and Structures 242 (2021) 106371, 11 str.
18 listopada 2022 roku w IPPT PAN miała miejsce ceremonia wręczenia Nagród Naukowych Komitetu Mechaniki PAN im. prof. Michała Życzkowskiego.
Nagrody przyznawane są przez Komitet Mechaniki PAN młodym pracownikom nauki za prace opublikowane przez nich przed ukończeniem 35. roku życia. Wyróżnikiem Nagrody jest wymóg opublikowania przez każdego kandydata co najmniej jednej samodzielnej publikacji naukowej, a przy ocenie wniosków szczególnie istotny jest poziom naukowy i jakość prac indywidualnych.
Nagrody przyznawane są od 1999 roku.
Decyzją Komitetu Mechaniki PAN nagrodę I stopnia za rok 2021 przyznano
dr inż. Karolowi Bołbotowskiemu (Politechnika Warszawska). Laureat wygłosił referat na temat współczesnych zagadnień optymalizacji konstrukcji i ich związku z teorią optymalnego transportu.
3. Inne formy upowszechniania wyników.
Artykuł:
Czarnecki S., Łukasiak T., Recovery of the Auxetic Microstructures Appearing in the Least Compliant Continuum Two-Dimensional Bodies. Physica Status Solidi (b), 2020,vol 257, 1900676 https://doi.org/10.1002/pssb.201900676
został uznany za redakcję periodyku Physica Status Solidi (B) za na tyle ważny, że wybrane reprezentatywne wyniki graficzne wyników tej pracy zostały opublikowane na okładce zeszytu 10, vol. 257, Special Issue: Auxetics, October 2020: https://onlinelibrary.wiley.com/toc/15213951/2020/257/10
Artykuł:
Czarnecki S., Łukasiak T., Bending‐free lattices as underlying optimal isotropic microstructures of the least‐compliant two‐dimensional elastic bodies. Physica Status Solidi (b), 2021, vol 258, , 2100344 https://doi.org/10.1002/pssb.202100344
został opublikowany, na zaproszenie prof. Stefana Hildebrandta, redaktora naczelnego periodyku Physica Status Solidi (B), w specjalnym numerze z okazji : 60 –lecia tego pisma.
Doktorat:
Karol Bołbotowski, Elastic Bodies and Structures of the Optimum Form, Material Distribution and Anisotropy, Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering; Warsaw University, College of Inter-Faculty Individual Studies in Mathematics and Natural Sciences, Warsaw 2021, 339 pp.
został obroniony w 2022 r. a następnie zatwierdzony uchwałą RND Inżynieria Lądowa i Transport z dnia 10 maja 2022 oraz wyróżniony na wniosek recenzentów: prof. Roberta V. Kohna (Courant Instutute, New York) oraz prof. Jana Sokołowskiego (Instytut Badań Systemowych PAN, Warszawa).
Doktorat jest dostępny w bazie REPO PW:
https://repo.pw.edu.pl/search/phd?q=Bolbotowski&ps=20&t=snippet&showRel=false&lang=pl&qp=&cid=130083
Ta praca doktorska została uznana za najlepszą polską pracę doktorską z zastosowań matematyki w r. 2022- dr Karol Bołbotowski otrzymał pierwszą nagrodę w V edycji Konkursu o Nagrodę Politechniki Łódzkiej (im.prof Urszuli Ledzewicz),
o czym informuje Polskie Towarzystwo Matematyczne: