Dorobek naukowy


Pracę badawczą i dorobek można podzielić na cztery grupy tematyczne

1. Stany graniczne, analiza wrażliwości i optymalizacja konstrukcji.

Rozpatrzono stany graniczne wynikające z rozwoju deformacji plastycznych jak i utraty stateczności oraz rozwoju uszkodzeń i kruchego pękania. Opracowano jednolite podejście wariacyjne do analizy wrażliwości konstrukcji przy zmianie parametrów projektowych zarówno w stanach przedkrytycznych jak i pokrytycznych z uwzględnieniem zmiany kształtu i topologii. Rozpatrzono problemy optymalnego projektowania , przedstawiając algorytmy numeryczne generowane przez kryteria optymalności i analizę wrażliwości z zastosowaniem do konstrukcji belkowych i płytowych. Opracowano koncepcję pochodnej topologicznej i jej zastosowanie do optymalizacji parametrów topologicznych konstrukcji.

2. Analiza deformacji metali  w zakresie niesprężystym.

Opracowano klasę wielo-powierzchniowych modeli plastycznego wzmocnienia i osłabienia materiałów wychodząc z koncepcji dyskretnej pamięci przy deformacji cyklicznej lub zmiennym obciążeniu. Uwzględniono takie efekty jak akumulacja deformacji cyklicznych, wpływ amplitudy i maksymalnego naprężenia, a także rozwoju uszkodzeń. Zastosowano modele do opisu deformacji plastycznej i pełzania metali w jednowymiarowych i złożonych stanach deformacji przy obciążeniach monotonicznych i cyklicznych. Modele wielopowierzchniowe zostały rozwinięte w dalszych pracach innych badaczy i są stosowane w wielu systemach obliczeniowych analizy niesprężystej materiałów i konstrukcji (Marc, Abaqus, n-code). W problemach zmęczenia niskocyklowego tzw. model Mroza stanowi podstawę obliczeń deformacji cyklicznej w miejscach koncentracji naprężeń, a także do analizy przy obciążeniach stochastycznych.

3. Analiza niesprężysta w geomechanice.

Opracowano klasę modeli opisujących deformację sprężysto-plastyczną geomateriałów (grunty, skały, betony, ceramika), charakteryzujących się efektami kruchego pękania i zależnością od średniego ciśnienia hydrostatycznego. Podobnie jak dla metali, przedstawiono modele wielo-powierzchniowe opisujące zarówno procesy deformacji monotonicznej jak i cyklicznej, a w szczególności stany stateczne i pokrytyczne. Przede wszystkim opisano tzw. efekt upłynniania statycznego i cyklicznego, prowadzący do zniszczenia wskutek rozwoju ciśnienia porowego. Dla skał sformułowano kryteria tąpań górotworu traktując je jako zjawiska niestateczności dynamicznej dla materiałów kruchoplastycznych. Opracowano numeryczną metodę symulacji procesu tąpań i wyrzutów gazów w kopalniach. Przedstawiono modele konstytutywne opisujące rozwój uszkodzeń i utratę wytrzymałości zależną od prędkości deformacji.

4. Mechanika warstw kontaktowych.

Efekty poślizgu, tarcia i zużycia w warstwach kontaktowych dwóch ciał były przedmiotem badań prowadzonych w ostatnich latach. Sformułowano modele opisujące oddziaływanie nierówności zakładając ich dwuskalowy wymiar. Dla materiałów krucho-plastycznych (skały, beton, ceramika) oddziaływanie nierówności o dużym wymiarze prowadzi do efektów dylatacji. Wprowadzono model ewolucji nierówności zależny od zużycia przy deformacji monotonicznej i cyklicznej. Opracowano również model tarcia i zużycia w procesach obróbki plastycznej metali, gdzie występują duże ciśnienia  i proces plastycznego zgniotu nierówności.

Uzyskane wyniki przedstawiono: w 412 publikacjach. Na dorobek ten składa się: 253 artykułów w czasopismach naukowych, 125 artykułów konferencyjnych i 34 opracowań książkowych, w tym współautorstwo 11 monografii. Autor był również redaktorem 6 tomów konferencyjnych.