Sterowanie rozpływem ciepła w wale kalandra z wykorzystaniem materiałów gradientowych

• Autorzy: Turant J.

Warianty tytułu

EN

Control of heat flow in calender shaft using functionally gradient materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy analizowano rozpływ ciepła w wale kalandra, którego elementy konstrukcyjne mogą być wykonane z materiałów gradientowych. Podstawowym problemem eksploatacyjnym kalandrów jest nierównomierność rozkładu temperatur wzdłuż powierzchni roboczej kalandra. Równomierność rozkładu temperatur może być regulowana poprzez wprowadzenie między elementami grzewczymi wału a jego powierzchnią roboczą warstwy materiału o zmiennym, odpowiednio dobranym, współczynniku przewodzenia ciepła. W ramach pracy przeprowadzono optymalizację współczynnika przewodzenia ciepła w tej warstwie zakładając, że warstwa ta zbudowana jest z mieszaniny dwóch materiałów o wyraźnie różnych własnościach przewodzenia ciepła. Na etapie optymalizacji wykorzystano hybrydowy algorytm zbudowany z szeregowo połączonego zmiennoprzecinkowego algorytmu ewolucyjnego i algorytmu Hookea-Jeewesa. Analiza zachowania się konstrukcji była przeprowadzana metodą elementów skończonych.

EN

In the paper the analysis of a heat flow in a calender shaft, which elements can be made of functionally gradient materials, is considered. The main operational problem of calenders is nonuniform temperature distribution along the working surface. The uniformness of temperature distribution may be controlled by introducing the layer, made of gradient materials with well defined thermal properties, which should be introduced between heating elements and working surface. As part of the work, the optimization process was performed to find the proper distribution of heat conduction coefficient in this layer, assuming that the layer is composed of a mixture of two materials having significantly different heat conduction properties. During optimization process hybrid algorithm, consisted with evolutionary algorithm combined, in series, with Hooke-Jeewes method was used. The analysis of the state of the calendar was done with finite element method.

Słowa kluczowe

PL

projektowanie kalandrów; sterowanie przepływem ciepła; algorytmy hybrydowe; materiały gradientowe

EN

calender design; heat flow control; hybrid algorithm; functional gradient material

• Wydawca: Wyższa Szkoła Informatyki i Umiejętności
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Informatyki
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 12, Nr 1
• Strony: 81--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Turant J.

• Politechnika Łódzka Katedra Mechaniki i Informatyki Technicznej

Bibliografia

• [1] Turant J., Optymalne projektowanie rozkładu źródeł ciepła w wale kalandra, Zeszyty Naukowe WSInf vol 9, nr 2, 2010, s. 65-71
• [2] Turant J., Wielokryterialne optymalne projektowanie przepływu ciepła w wale kalandra, Zeszyty Naukowe WSInf vol 10, nr 2, 2011, s. 65-75
• [3] Turant J., Optymalne projektowanie rozpływu ciepła w wale kalandra, Zeszyty Naukowe WSInf vol 11, nr 3, 2012, s. 5-12
• [4] Sobczak J., Drenche L, Metallic Functionally Graded Materials: A Specific Class of Advanced Composites, Journal of Materials Science & Technology, 29(4), 2013, pp. 297-316
• [5] Kitagutchi S., Shimado N., Hamatani H. and others, Development of Functionaly Gradient Materials (FGMs) of thermal stress relaxation type, Nippon Steal Technical Report, 57, 1993, pp. 28-32
• [6] Cho J. R., Ha D. Y., Volume fraction optimization for minimizing thermal stresses in Ni-Al203 functionally graded materials, Materials Science and Engineering: A, 334, 2002,pp. 147-155
• [7] Birman V., Byrd L. W., Modeling and analysis of functionally graded materials and structures, Applied Mechanics Reviews, 60, 2007, pp. 195-216.
• [8] Maciejewski G., Mróz Z., Optimization of functionally gradient materials under cyclic thermal and mechanical loading, proceedings of ECCOMAS Special Interest Conference Numerical Heat Transfer 2012, pp. 421-430
• [9] Dems K., Turant J., Two approaches to optimal design of composite flywheel, Engineering Optimization, 41, 4, 2009, pp. 351 -363