The paper reports the results of work leading to the construction of a spatial thermo-mechanical model based on the finite element method allowing the computer simulation of physical phenomena accompanying the steel sample testing at temperatures that are characteristic for the soft-reduction process. The proposed numerical model is based upon a rigid-plastic solution for the prediction of stress and strain fields, and the Fourier-Kirchhoff equation for the prediction of temperature fields. The mushy zone that forms within the sample volume is characterized by a variable density during solidification with simultaneous deformation. In this case, the incompressibility condition applied in the classic rigid-plastic solution becomes inadequate. Therefore, in the presented solution, a modified operator equation in the optimized power functional was applied, which takes into account local density changes at the mechanical model level (the incompressibility condition was replaced with the condition of mass conservation). The study was supplemented with examples of numerical and experimental simulation results, indicating that the proposed model conditions, assumptions, and numerical models are correct.
This article discusses the results of studies using the developed artificial neural networks in the analysis of the occurrence of the four main mechanisms destroying the selected forging tools subjected to five different surface treatment variants (nitrided layer, pad welded layer and three hybrid layers, i.e. AlCrTiSiN, Cr/CrN and Cr/AlCrTiN). Knowledge of the forging tool durability, needed in the process of artificial neural network training, was included in the set of training data (about 800 records) derived from long-term comprehensive research carried out under industrial conditions. Based on this set, neural networks with different architectures were developed and the results concerning the intensity of the occurrence of thermal-mechanical fatigue, abrasive wear, mechanical fatigue and plastic deformation were generated for each type of the applied treatment relative to the number of forgings, pressure, friction path and temperature.
The article presents the use of computer graphics methods and computational geometry for the analysis on changes of geometrical parameters for a mixed zone in resistance-heated samples. To perform the physical simulation series of resistance heating process, the Gleeble 3800 physical simulator, located in the Institute for Ferrous Metallurgy in Gliwice, was used. The paper presents a description of the test stand and the method for performing the experiment. The numerical model is based on the Fourier-Kirchoff differential equation for unsteady heat flow with an internal volumetric heat source. In the case of direct heating of the sample, geometrical parameters of the remelting zone change rapidly. The described methodology of using shape descriptors to characterise the studied zone during the process allows to parametrise the heat influence zones. The shape descriptors were used for the chosen for characteristic timing steps of the simulation, which allowed the authors to describe the changes of the studied parameters as a function of temperature. Additionally, to determine the impact of external factors, the remelting zone parameters were estimated for two types of grips holding the sample, so-called hot grips of a shorter contact area with the sample, and so-called cold grips. Based on the collected data, conclusions were drawn on the impact of the process parameters on the localisation and shape of the mushy zone.
The article discusses the development of an approximation model of selected plastic and mechanical properties obtained from compression tests of model materials used in physical modeling. The use of physical modeling with the use of soft model materials such as a synthetic wax branch with various modifiers is a popular tool used as an alternative or verification of numerical modeling of bulk metal forming processes. In order to develop an algorithm to facilitate the choice of material model to simulate the behavior of real-metallic materials used in industrial production processes the induction of decision trees was used. First of all, the Statistica program was used for data mining, which made it possible to determine / find the relationship between the percentage of particular constituents of the model material (base material and modifiers) and yield strength, critical and maximum strain, and provide the opportunity to indicate the most important variables determining the shape of the stress - strain curve. Next, using the induction of decision trees, an approximation model was developed, which allowed to create an algorithm facilitating the selection of individual modifying components. The last stage of the research was verification of the correctness of the developed algorithm. The obtained research results indicate the possibility of using decision tree induction to approximate selected properties of modeling materials simulating the behavior of real materials, thus eliminating the need for costly and time-consuming experiments carried out on metallic material.
The paper presents a multi-scale mathematical model dedicated to a comprehensive simulation of resistance heating combined with the melting and controlled cooling of steel samples. Experiments in order to verify the formulated numerical model were performed using a Gleeble 3800 thermo-mechanical simulator. The model for the macro scale was based upon the solution of Fourier-Kirchhoff equation as regards predicting the distribution of temperature fields within the volume of the sample. The macro scale solution is complemented by a functional model generating voluminal heat sources, resulting from the electric current flowing through the sample. The model for the micro-scale, concerning the grain growth simulation, is based upon the probabilistic Monte Carlo algorithm, and on the minimization of the system energy. The model takes into account the forming mushy zone, where grains degrade at the melting stage – it is a unique feature of the micro-solution. The solution domains are coupled by the interpolation of node temperatures of the finite element mesh (the macro model) onto the Monte Carlo cells (micro model). The paper is complemented with examples of resistance heating results and macro- and micro-structural tests, along with test computations concerning the estimation of the range of zones with diverse dynamics of grain growth.
The paper presents the test description and results of thermal bowing of RC beams exposed to non-uniform heating at high temperature. Bending of a non-uniformly heated element is caused by free thermal elongation of the material it is made of. The higher the temperature gradient, the greater the bending. In the case when an element is exposed to load and high temperature simultaneously, apart from free bending also deformation of the RC element may occur, which is caused by the decrease of the concrete or reinforcing steel mechanical properties. In order to examine the contribution of the deflection caused by thermal bowing to the total deformation of the bent element with a heated tension zone, an experimental study of freely heated (unloaded) beams was performed. RC beams were heated: (1) on three sides of the cross-section or (2) only on the bottom side. Deflection of elements loaded by a substitute temperature gradient was calculated using the Maxwell-Mohr formula. The test results show that deflection of freely heated RC beams (caused by the thermal bowing phenomenon) can be 10 to 20% of the total deflection of loaded RC beams with a heated tension zone.
PL
W artykule przedstawiono opis i wyniki badań swobodnego wyginania się belek żelbetowych narażonych na nierównomierne ogrzewanie w temperaturze pożarowej. Elementy żelbetowe ogrzewane nierównomiernie wyginają się na skutek swobodnej wydłużalności termicznej materiału, a wygięcie jest tym większe, im większy jest gradient temperatury w przekroju. W literaturze zjawisko to jest nazywane thermal bowing. Zachodzi ono niezależnie od obciążenia elementu. W statycznie niewyznaczalnych elementach zginanych może ono powodować powstawanie dodatkowych sił wewnętrznych, a w elementach ściskanych (słupach) zwiększenie mimośrodu siły podłużnej. W elementach wytężonych podczas ogrzewania, oprócz swobodnego wyginania się powstają jeszcze deformacje spowodowane pogorszeniem właściwości mechanicznych betonu lub stali. W celu określenia, jaką część całkowitej deformacji wytężonego elementu ogrzewanego nierównomiernie od strony strefy rozciąganej może stanowić ugięcie wywołane zjawiskiem thermal bowing, przeprowadzono badania wyginania się nieobciążonych belek żelbetowych. W sumie zbadano siedem belek o przekroju 160 x 200 mm, długości 1300 mm, wykonanych z betonu klasy C35/45 z kruszywem żwirowym (krzemianowym). Średnia wytrzymałość betonu na ściskanie oznaczona na próbkach sześciennych o boku 150 mm wynosiła odpowiednio 46,3 MPa - po 28 dniach od zabetonowania oraz 60,8 MPa - po około 4 miesiącach (przed przystąpieniem do badań). Średnia granica plastyczności stali określona eksperymentalnie wynosiła 560 MPa.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents the concept, architecture and testing of mobile monitoring system of water reservoirs. Its main elements are a remotely controlled boat with a sonar, which additionally records GPS data. The developed system could be used in several configurations for the achievement of functions such as generating bathymetric maps or the current monitoring of the bottom of a water reservoir. The main functionalities of the system have been tested and presented with the results of the tests and their analysis, conclusions and plan of further development.
PL
W artykule przedstawiono koncepcję, architekturę oraz testy mobilnego systemu monitoringu zbiorników wodnych. Jego głównymi elementami są zdalnie sterowana łódź oraz echosonda rejestrująca dodatkowo dane GPS. Opracowany system może być wykorzystywany w kilku konfiguracjach, umożliwiając realizację funkcjonalności takich jak generowanie map batymetrycznych lub bieżący monitoring dna zbiornika wodnego. Główne funkcjonalności systemu zostały przetestowane i zaprezentowane wraz rezultatami testów, ich analizą, wnioskami i planem dalszego rozwoju.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W niniejszym artykule omówione zostały etapy tworzenia technologii spawania seryjnego na przykładzie starszego typu zrobotyzowanego stanowiska spawalniczego. W przypadku spawania manualnego to technolog ustala parametry napięciowe procesu spawania, a spawacz na podstawie obserwacji wpływa na procesy cieplne spawania poprzez zmianę trajektorii ruchu. W przypadku spawania zrobotyzowanego starszymi typami robotów technolog ustala trajektorię ruchu, a operator zrobotyzowanego stanowiska spawalniczego na postawie obserwacji procesu spawania wpływa na procesy cieplne spawania. Problem jednak tkwi w tym, iż z reguły technolog nie posiada wystarczającej wiedzy na temat wpływu trajektorii ruchu końca elektrody na procesy spawania, a operator nie jest dostatecznie wyszkolony w zakresie regulacji prądem, napięciem i szybkością spawania w czasie rzeczywistym. W niniejszym artykule omówiono jak przy wykorzystaniu obrazkowej instrukcji wyjaśniającej procesy fizyczne w spawalnictwie, autorstwa Instytutu Łączenia Metali w Krakowie (Welding Journal nr 2/2016), szkolić technologów i operatorów. Przedstawione w pracy wyniki mają na celu opracowanie algorytmów do systemów wizyjnych spawania.
EN
This article presents stages for the creation of serial welding technology on the example of an older type robotized welding workstation. In case of manual welding a technologist is responsible for setting the voltage parameters of welding process while a welder during the continuous observations influences the thermal processes by modulation of motions trajectory. On the other hand, in case of welding applying the older types of robots, technologist sets the trajectory of motions, whereas the operator of the robotized workstation through the observations of the process impacts the thermal processes of welding. The problem resides in the fact that a technologist often does not resources enough knowledge concerning an impact of the end of electrode motions trajectory on the welding process effectiveness, and the operator is mostly not enough trained in a real-time regulation of welding current and travel speed. In this work we discuss the innovative methodology for training of technologists and operators with the use of a visual instruction developed by The Institute for Joining of Metals in Krakow (presented previously in Welding Journal no. 2/2016). The aim of the presented results is a creation of the algorithms for welding visual systems.
Wydzielenia węglikoazotków mikrododatków V, Nb i Ti silnie wpływają na mikrostrukturę i własności mechaniczne stali mikrostopowych. Do przewidywania własności mechanicznych stali wymagane są takie parametry wydzieleń jak zawartość (ułamek objętości) i rozmiar (średni promień cząstek). Modele matematyczne opisujące proces wydzielania pozwalają określić te parametry. Modele te opierają się na równaniach algebraicznych opisujących zarodkowanie i kinetykę wzrostu wydzieleń. Rozwój nauk informatycznych umożliwia przeprowadzanie symulacji procesów wydzieleniowych. Jednym z dostępnych narzędzi informatycznych do przeprowadzenia symulacji jest metoda automatów komórkowych. W artykule przedstawiono model automatu komórkowego do obliczania rozmieszczenia i zawartości wydzieleń węglikoazotków w stalach mikrostopowych zawierających dodatki Ti, Nb lub V.
EN
Carbonitrides precipitations of microalloying elements, V, Nb and Ti, strongly influence the microstructure and mechanical properties of high strength low alloy steels. To predict the mechanical properties of these steels parameters of precipitates such as size (mean radius) and content (volume fraction) are required. Mathematical models describing the carbonitrides precipitation process enable to calculate these parameters. The development of computer science enables simulations of precipitation process. The models are based on the algebraic equations describing the nucleation and growth kinetics of precipitates. One of the available tools to simulate the precipitation processes is the method of Cellular Automata. Cellular Automata model proves to be very efficient in modelling various phenomena in materials science. Cellular Automata model of carbonitride precipitation in microalloyed steels containing such elements as Ti, Nb or V is presented in the paper. The model predicts kinetics of precipitation as well as stereological parameters of precipitates.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The concept of the 4th Industrial Revolution and the concept of Industry 4.0 are beginning to emerge in many areas of human life and are no longer the domain of the manufacturing industry. Medicine is a special area in which the development of new technologies should bring new opportunities for the diagnosis and treatment of people, as well as the management of medical resources. The paper presents a system for the integration of heterogeneous data sources in the domain of the Obstructive Sleep Apnea (OSA). The concept of the system is described along with its main functionalities, IT architecture and details of the implementation. The data sources and the methods of data acquisition from medical devices integrated with the system are also characterized. The main goal of the system is to facilitate patient’s diagnosis and treatment process by integrating the results of the performed medical examinations and analyses. The data source contains clinical interviews, physical examinations, lab tests, and data collected from the devices used to diagnose and monitor patient’s parameters during sleep (PSG, CPAP).
PL
Idea czwartej rewolucji przemysłowej oraz koncepcja Industry 4,0 zaczynają pojawiać się w wielu obszarach życia ludzkiego i nie są już domeną tylko przemysłu wytwórczego. Medycyna jest szczególnym obszarem, w którym rozwój nowych technologii powinien przynieść nowe możliwości diagnozowania, leczenia ludzi a także zarządzania zasobami medycznymi. W pracy przedstawiono system integracji heterogenicznych źródeł danych w dziedzinie Obturacyjnego Bezdechu Sennego (OBS). W artykule opisano koncepcję systemu, jego główne funkcjonalności, architekturę i technologię IT oraz kilka szczegółów dotyczących jego implementacji. Scharakteryzowano także źródła danych i metody pozyskiwania danych ze zintegrowanych z systemem urządzeń medycznych: PolySomnoGraph (PSG) and CPAP air pumps. Głównym celem tego systemu jest ułatwienie diagnozowania i leczenia pacjenta poprzez integrację wyników przeprowadzonych badań i analiz medycznych. Źródła danych systemu pochodzą z: wywiadów klinicznych, badań fizykalnych, testów laboratoryjne oraz dane zebrane z urządzeń służących do monitorowania parametrów snu pacjenta (PSG, CPAP).
The results of examinations of microstructure and an analysis of its impact on selected mechanical properties of austempered ductile iron (ADI) were presented in the paper. The ADI was produced from the ductile iron containing 1.56% Ni only alloying addition. The effect of the austempering time and temperature on the microstructure and mechanical properties of the examined cast iron was considered. Constant conditions of austenitizing were assumed and six variants of the austempering treatment were adopted. The studyof mechanical properties included a static tensile test, Charpy impact strength test and Brinellhardness measurement. This work complements the knowledge about alloying additions effect on microstructure and mechanical properties of ADI and focuses on the impact of a single alloying element (Ni).
A mathematical model of austenite - bainite transformation in austempered ductile cast iron has been presented. The model is based on a model developed by Bhadeshia [1, 2] for modelling the bainitic transformation in high-silicon steels with inhibited carbide precipitation. A computer program has been developed that calculates the incubation time, the transformation time at a preset temperature, the TTT diagram and carbon content in unreacted austenite as a function of temperature. Additionally, the program has been provided with a module calculating the free energy of austenite and ferrite as well as the maximum driving force of transformation. Model validation was based on the experimental research and literature data. Experimental studies included the determination of austenite grain size, plotting the TTT diagram and analysis of the effect of heat treatment parameters on the microstructure of ductile iron. The obtained results show a relatively good compatibility between the theoretical calculations and experimental studies. Using the developed program it was possible to examine the effect of austenite grain size on the rate of transformation.
Przedstawione w artykule badania dotyczą tempa rozprzestrzeniania się wody w ścianach wykonanych z cegieł ceramicznych, pochodzących z trzech różnych wytwórni. W celu zapewnienia porównywalności wyników, zadbano o to, aby cegły w każdym przypadku były tej samej klasy wytrzymało-ściowej. W laboratorium zasymulowano obciążenie przegród, wykonanych z tych trzech materiałów, działaniem wody ciekłej. Jej obecność w przegrodzie związana jest ze zjawiskiem kondensacji, ale także z nieprzewidywalnymi sytuacjami, jakie mają miejsce w przypadku np. pojawienia się awarii instalacji, uszkodzenia hydroizolacji ścian fundamentowych lub wystąpienia wód powodziowych. W badaniach zastosowano klasyczną metodę grawimetryczną. Odtworzone w eksperymencie czasowe przebiegi procesu podciągania kapilarnego wskazywały na znaczące różnice między poszczególnymi grupami badanych próbek. Znalazło to swój wyraz w bardzo silnie zróżnicowanych wartościach współczynników sorpcji A, przypisanych do materiałów pochodzących od różnych producentów. W skrajnym przypadku uzyskano różnice znacznie przekraczające 100%.
EN
The research presented in the article concerns expansion of water in walls made from ceramic bricks coming from three different factories. In order to ensure comparability of the results, bricks of the same strength class were chosen for the experiment. The laboratory tests included simulation of water action on the walls made from the three different kinds of bricks. The presence of water in the walls is the result of condensation, but also be connected with unpredictable situation which take place in some cases, for example: breakdown or malfunction of the installation, damage of the hydroinsulation of the foundation walls or appearing of flood water. The classic gravimetric method was applied in the research. The courses of capillary action registered in the experiment indicated at considerable differences between particular groups of the samples researched. The tests showed strongly differentiated values of the sorption coefficient A of the materials coming from the three producers. In the extreme case the difference reached more than 100%.
W artykule opisano technikę spawania zrobotyzowanego drutem proszkowym. Omówione zostały poszczególne etapy tworzenia technologii spawania seryjnego na zrobotyzowanym stanowisku spawalniczym. Wyjaśniono też zasady szkolenia operatorów robotów spawalniczych, opartego na fizyce spawania i pomocach wizualnych. Przedstawiono analizę ekonomiczną stosowania starego typu robotów z operatorem zamiast sensorów wizyjnych.
EN
In this paper a technology of the robotized welding with the use of a flux cored wire was presented The stages for the creation of serial welding technology for 'a robotized welding workstand was demonstrated Additionally a discussion on the rules for training the operators of welding robots basing on the physics of welding and visual facilities was given The economic analysis for a usage of the old-type welding robots with an operator instead of a visual control sensors was given in this work
W niniejszym artykule omówione zostały poszczególne etapy tworzenia technologii spawania seryjnego na zrobotyzowanym stanowisku spawalniczym. Metodyka dzieli się na dwa główne stadia działania, gdzie pierwszy jest skierowany na wypracowanie techniki spawania pozwalającej uzyskać zadowalające technologicznie złącze, a drugi na optymalizacji przebiegu procesu i podniesieniu jego efektywności. Zarówno technolog, jak i operator procesu zrobotyzowanego w trakcie ustalania konkretnych wielkości wchodzących do procesu spawania bazują przede wszystkim na obserwacji in situ, interpretując obraz z filtra maski spawalniczej, na bieżąco reagując i zmieniając kolejne wartości prądowe i wielkości odpowiadające fizyce spawania. Metodycznie wypracowują najkorzystniejsze ich zestawienie dla uzyskania jakościowo i ekonomicznie optymalnego złącza spawanego.
EN
This article discusses the process of establishing the welding technology for a serial production on a robotic welding station. The methodology is divided into two basic phases of operation, wherein the first is directed to develop a welding technique that delivers technologically satisfactory welded joint and the second is focused on optimization of the process and the increase of its efficiency. Both the technologist and the automatic process operator, when determining the specific values for the welding process base primarily on direct observations, interpreting the image seen from behind the filter of a welding mask, keep reacting and changing primal welding values as also the values corresponding to the physics of welding methodically working out the best combination to achieve quality and cost-optimized welded joint.
The subject of the study is the improvement of the quality of moulding sand preparation. An exploration research performed on the data concerning moulding sand quality parameters was described. The aim of the research was to find relationships between various factors determining the properties of moulding sands and, based on the results obtained, build models predicting the sand moisture content with the induction of classification and regression trees. A two-match prediction approach was demonstrated and its effectiveness in evaluating the moulding sand moisture content was discussed. The knowledge in the form of rules acquired in this way can be used in the creation of knowledge bases for systems supporting decisions in the diagnostics of the moulding sand rebonding process. Formalized knowledge also facilitates further processing of the measurement data.
Single crystals of ErVO4 were grown by the Czochralski method under ambient pressure in a nitrogen atmosphere. Obtained crystals were transparent with strong pink coloring. Electron paramagnetic resonance (EPR) spectra were recorded as a function of the applied magnetic fi eld. Temperature and angular dependences of the EPR spectra of the samples in the 3–300 K temperature range were analyzed applying both Lorentzian– –Gauss approximation for diluted medium and Dyson for dense magnetic medium. EPR-NMR program was done to fi nd local symmetry and spin Hamiltonian parameters of erbium ions.
The conducted research included the estimation of the quality of groundwater from the Main Reservoir of Ground Water No. 333 area in Opole District, Poland. The groundwater in the analyzed region shows high diversity in quality. The main threat for the quality of water in this region is the human household activity. The main pollutants of groundwater are: dissolved phosphorus, nitrate and ammonium. The quality and quantity of dissolved humic substances in groundwater were also investigated. The results showed that the contents of water-extractable organic carbon varied. Presently, the analyzed groundwater is characterized by large differences in dissolved forms of organic carbon. During migration of the soil solution through the soil profile to groundwater, dissolved humic substances undergo qualitative and quantitative changes. Correlation analysis between the quantity of carbon in soil and aquatic humic substances, especially fulvic acids, indicates the possibility of their translocation in soil profiles and their transformation and migration to groundwater. This conclusion can be confirmed by FT-IR-analysis.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The problem discussed in this article relates to the integration of knowledge about the design process of products from ADI. Specialised domain knowledge, often resulting from costly experiments, published in the world in a large number of magazines, is an invaluable source of information for its users and researchers. The authors draw attention to the need to develop a system that will facilitate selective access to specific passages of this knowledge, allowing for its automatic processing. The cost of developing such a system is certainly lower than the cost of multiple repetition of the experiments. Proposed under the system, aggregation and centralisation of the results of studies already carried out may be the basis for planning and execution of subsequent experiments, covering areas hitherto unexplored. Another outcome may relate to the creation of new knowledge through the discovery of relationships and dependencies that arc not visible in individual, single, experiments, but emerge when the results of a large number of different tests are compared. This paper proposes the use of artificial neural networks to explore the relations between the properties of ADI and selected heat treatment parameters based on a set of integrated experimental data from various publications. In the future, this form of knowledge representation may be used in intelligent computer systems in the knowledge acquisition module on the manufacturing process of ADI.
PL
Podejmowany w artykule problem dotyczy integracji wiedzy o procesie projektowania wyrobów z żeliwa ADI. Specjalistyczna wiedza dziedzinowa, często będąca wynikiem kosztownych eksperymentów, opublikowana na świecie w dużej liczbie czasopism, stanowi bezcenne źródło wiedzy dla jej użytkowników i dla badaczy. Autorzy zwracają uwagę na potrzebę opracowania systemu informatycznego ułatwiającego selektywny dostęp do poszczególnych fragmentów tej wiedzy, pozwalającego na jej automatyczne przetwarzanie. Koszt opracowania takiego systemu jest z pewnością niższy niż koszty wielokrotnego powtarzania eksperymentów. Proponowana, w ramach systemu agregacja i centralizacja wyników przeprowadzonych już badań, może być podstawą do planowania i wykonania kolejnych eksperymentów, pokrywających obszary dotąd niezbadane. Innym rezultatem może być wytworzenie nowej wiedzy, poprzez odkrycie relacji i zależności, które nie są widoczne w poszczególnych, pojedynczych eksperymentach, ale można je ujawnić podczas zestawienia wyników dużej liczby zróżnicowanych badań. W artykule zaproponowano wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych do odkrywania zależności występujących pomiędzy własnościami żeliwa ADI a wybranymi parametrami obróbki cieplnej w oparciu o zestaw zintegrowanych danych eksperymentalnych, pochodzących z różnych publikacji. Taka forma reprezentacji wiedzy może w przyszłości być wykorzystana w inteligentnych systemach komputerowych w module pozyskiwania wiedzy o procesie wytwarzania żeliwa ADI.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.