Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Comparative study of experimental thermographic data and finite element analysis on temperature evolution of PET-G layer deposition during additive manufacturing process

Kowalski Łukasz, Bembenek Michał, Uhryński Andrzej, Bajda Szymon

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 1

art. no. e147926

EN

Additive manufacturing (AM) technologies have been gaining popularity in recent years due to patent releases – and in effect – better accessibility of the technology. One of the most popular AM technologies is fused deposition modeling (FDM), which is used to manufacture products out of thermoplastic polymers in a layer-by-layer manner. Due to the specificity of the method, parts manufactured in this manner tend to have non-isotropic properties. One of the factors influencing the part’s mechanical behavior and quality is the thermoplastic material’s bonding mechanism correlated with the processing temperature, as well as thermal shrinkage during processing. In this research, the authors verified the suitability of finite element method (FEM) analysis for determining PET-G thermal evolution during the process, by creating a layer transient heat transfer model, and comparing the obtained modelling results with ones registered during a real-time process recorded with a FLIR T1020 thermal imaging camera. Our model is a valuable resource for providing thermal conditions in existing numerical models that connect heat transfer, mesostructure and AM product strength, especially when experimental data is lacking. The FE model presented reached a maximum sample-specific error of 11.3%, while the arithmetic mean percentage error for all samples and layer heights is equal to 4.3%, which the authors consider satisfactory. Model-to-experiment error is partially caused by glass transition of the material, which can be observed on the experimental cooling rate curve after processing the temperature signal.

2

QMAK: Interacting with Machine Learning Models and Visualizing Classification Process

Wojna Arkadiusz, Jachim Katarzyna, Kosson Łukasz, Kowalski Łukasz, Mański Damian, Mański Michał, Mroczek Krzysztof, Niemkiewicz Krzysztof, Piszczatowski Robert, Próchniak Maciej, Romańczuk Tomasz, Skibiński Piotr, Staszczyk Marcin, Szostakiewicz Michał, Tur Leszek, Wójcik Damian, Zuchniak Maciej

Annals of Computer Science and Information Systems

|

2023

|

Vol. 35

315--318

EN

In various classification problems beside high accuracy data analysts expect often understanding and certain insight into the process of classification. To help them understand why a trained model selects a particular decision, how confident it is in the assigned decision, and to enable interactive improvement of trained models we present QMAK. The tool visualizes not only classification models but also the processes classifying individual objects. Five classical machine learning models and their classification process are visualized with QMAK: neural network, decision tree, k nearest neighbors, classifier based on principal component analysis (PCA) and rough set based classifier. QMAK provides also exemplary functions enabling users to modify trained models interactively.

3

Experimental and Numerical Characterization of Thermal Bridges in Windows

Smusz Robert, Bałon Paweł, Kiełbasa Bartłomiej, Rejman Edward, Bembenek Michał, Kowalski Łukasz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 1

315--331

EN

Actions aimed at improving the energy performance of buildings increase the share of heat loss through thermal bridges and windows in a building’s energy balance. This is especially true of buildings currently under construc- tion. In addition, it is known that the correct installation of windows is one of the biggest obstacles that must be overcome in order to achieve higher energy efficiency and reduce the impact of linear thermal bridges. Therefore, the study analysed, numerically and experimentally, the energy properties of PVC window frames with improved metal stiffening profiles, which were introduced to reduce the risk of window frame deformation and reduce leakage caused by faulty installation. The value of the frame thermal transmittance coefficient and the linear heat transfer coefficients were determined numerically. The simulation results showed that filling large air spaces with insulation material allowed for the reduction of the Uf frame’s thermal transmittance coefficient by over 10%. Moreover, where the window connects with the wall, there was a reduction in the linear thermal bridges’ influence on heat losses. The reduction in the linear thermal transmittance coefficient Ψ was 9.6%, 1.0%, and 3.5% for the window sill, jamb, and lintel, respectively, compared to a frame without insulation. Moreover, experimental studies were conducted on the influence of the insulation of the PVC window frame with metal closed stiffening profiles on the linear thermal bridge located at the joint with the glass. It was found that the incidence factor Itb decreased by more than 6%. Thus, there is also a positive effect on the linear thermal bridge at the joint of the glass pane with the window frame.

4

Thermal performance of the thermal storage energy with phase change material

Bałon Paweł, Kiełbasa Bartłomiej, Kowalski Łukasz, Smusz Robert

Acta Mechanica et Automatica

|

2023

|

Vol. 17, no. 1

76--84

EN

Values of energy supply and demand vary within the same timeframe and are not equal. Consequently, to minimise the amount of energy wasted, there is a need to use various types of energy storing systems. Recently, one can observe a trend in which phase change materials (PCM) have gained popularity as materials that can store an excess of heat energy. In this research, the authors ana-lysed paraffin wax (cheese wax)’s capability as a PCM energy storing material for a low temperature energy-storage device. Due to the relatively low thermal conductivity of wax, the authors also analysed open-cell ceramic Al2O3/SiC composite foams’ (in which the PCM was dispersed) influence on heat exchange process. Thermal analysis on paraffin wax was performed, determining its specific heat in liquid and solid state, latent heat (LH) of melting, melting temperature and thermal conductivity. Thermal tests were also performed on thermal energy container (with built-in PCM and ceramic foams) for transient heat transfer. Heat transfer coefficient and value of accumulated energy amount were determined.

5

Zastosowanie cienkościennych konstrukcji integralnych w lotnictwie na przykładzie projektu SAT-AM

Bałon Paweł, Świątoniowski Andrzej, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz, Bałon Natalia, Cieślik Jacek

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2020

|

z. 92 [300]

5--17

PL

Konstrukcje samolotów są poddawane w trakcie lotu działaniu różnych składowych stanu obciążenia. Każde zadanie w czasie lotu składa się z szeregu manewrów, które generują różne obciążenia samolotu, zarówno pod względem wartości, jak i kierunku ich działania. Wysoki poziom trwałości i niezawodności jest podstawowym, ścisłym wymogiem dla współczesnych konstrukcji lotniczych. Oznacza to, że podczas projektowania statku powietrznego należy wziąć pod uwagę wiele nierzadko sprzecznych ze sobą ograniczeń. Najważniejszym z nich jest masa konstrukcji, która ma decydujący wpływ zarówno na właściwości lotne i techniczne, jak i na ekonomikę eksploatacji. To sprawia, że samolot jest jednym z najbardziej złożonych produktów technicznych. Nowoczesne konstrukcje samolotów, a ściślej ich elementy nośne, są prawie wyłącznie wykonane jako cienkościenne, które spełniają postulat zminimalizowania masy konstrukcji. Szeroko rozpowszechnione są systemy, w których pokrycie jest wzmocnione elementami wzdłużnymi i poprzecznymi, zapewniając wymaganą sztywność i wytrzymałość całości systemu. Podczas gdy miejscowa utrata stateczności pokrycia jest dopuszczalna w warunkach obciążenia roboczego, przekroczenie poziomów obciążenia krytycznego elementów szkieletu konstrukcyjnego (ramy, podłużnice, wręgi) jest praktycznie równoznaczne ze zniszczeniem konstrukcji. Wskazane czynniki wymuszają ciągłe doskonalenie zarówno metod projektowania, jak i rozwiązań konstrukcyjnych w lotnictwie. Rozwój inżynierii materiałowej i ciągłe doskonalenie procesów technologicznych nie pozostają bez znaczenia dla skuteczności tych pomysłów. Dyscypliny te pozwalają konstruować geometrycznie złożone integralne struktury, które stwarzają możliwość nie tylko bardziej racjonalnego wykorzystania właściwości materiału, ale także, poprzez ich odpowiednie ukształtowanie, znacznie zwiększają dopuszczalne obciążenia konstrukcji nośnej. Główną zaletą przy projektowaniu części integralnych jest oszczędność ekonomiczna, uzyskana w wyniku wyeliminowania lub ograniczenia operacji montażowych. Gęsto żebrowane elementy pokrycia wykonane w tej technologii należą do elementów konstrukcji nośnej, które zmniejszają masę i podnoszą parametry wytrzymałościowe konstrukcji nośnej. Zmniejszając grubość pokrycia i jednocześnie wprowadzając gęsto usztywniające elementy podłużne, można uzyskać konstrukcję o znacznie wyższych obciążeniach krytycznych, a w konsekwencji bardziej korzystny rozkład gradientów i poziomów naprężeń, co bezpośrednio przyczynia się do zwiększenia trwałości zmęczeniowej. W artykule podjęto próbę oceny wprowadzenia nowych technologii wykonania konstrukcji płatowców dla podniesienia ich walorów wytrzymałościowych, aerodynamicznych oraz masowych.

6

Krajowe i europejskie ramy prawne energetyki rozproszonej – podobieństwa, różnice, problemy regulacyjne

Kowalczyk Juliusz, Kowalski Łukasz

Elektroenergetyka : współczesność i rozwój

|

2020

|

Nr 1(22)

6--20

PL

Artykuł zawiera analizę przepisów statuujących ramy działalności czterech form organizacyjnych energetyki rozproszonej – klastra energii, spółdzielni energetycznej, społeczności energetycznej działającej w zakresie energii odnawialnej oraz obywatelskiej społeczności energetycznej. Dwie pierwsze istnieją już na gruncie prawa polskiego, wprowadzenie dwóch pozostałych dokona się wraz z transpozycją dyrektyw 2018/2001 oraz 2019/944. Autorzy szczegółowo analizują definicje i przepisy materialne regulujące tworzenie i funkcjonowanie wyżej wymienionych form organizacyjnych. Na tej podstawie autorzy identyfikują możliwe problemy i przeszkody regulacyjne w rozwoju inicjatyw, które zdecydują się uzyskać jeden z czterech omawianych statusów. Ponadto autorzy proponują prawodawcy pewne rozwiązania, które mogłyby poprawić sytuację adresatów analizowanych rozwiązań regulacyjnych.

EN

The article contains an analysis of the legal framework on four organisational forms related to decentralised generation – energy cluster, energy cooperative, renewable energy community and citizens’ energy community. The first two are already included in the Polish law, while the remaining two will be introduced along with the transposition process for directives 2018/2001 and 2019/944. The authors analyse in detail the definitions and substantive provisions prescribing how the abovementioned organisational forms are to be set up and operated. On that basis, the authors identify possible problems and regulatory barriers to the development of initiatives which decide to assume one of the four legal statuses analysed. Moreover, the authors include some proposals on how the legislator could improve the situation of the addressees of the analysed regulatory solutions.

7

Stress Concentration Analysis of the Injection Pump Shaft

Bałon Paweł, Świątoniowski Andrzej, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 2

155--162

EN

The paper presents the methodology for designing the injection shaft drive for diesel engines with 2,3,4,6 and 8 cylinders as well as power from 2.5 to 52 kW per cylinder using the FEM method and experimental research. The pump is the original solution of the authors. The shaft is a basic part of the pump with a complex structure. In order to assess the state of stress in the shaft, the FEM analytical method was used and experimental tests were carried out, subjecting the shaft to torsional moment resulting from the transmitted power. Experimental studies confirmed the results of numerical calculations and the correctness of the adopted solution. The destructive tests were carried out to assess the maximum load capacity of the shaft, loading it with an increasing torque until visible plastic deformations occurred. This condition appeared at twice the moment (Ms = 602 Nm) in relation to the maximum predicted moment in operation (extreme operating conditions of the pump shaft). The theoretical studies confirmed very significant stress concentration (αk coefficient at the level of 2.63 or even 4.7), which may be the cause of fatigue cracks. It also determines the strength of the shaft and its torsional stiffness, which influences the proper functioning of the pump and ensures adequate fuel injection phases.

8

Research and FEM analysis of the injection pump shaft for diesel engines

Bałon Paweł, Kochman Adam, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Burek Adam, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz, Świątoniowski Andrzej

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 11

714--716

EN

The paper presents the methodology for designing the drive shaft of the injection pump for diesel engines with cylinder numbers of 2, 3, 4, 6 and power from 2,5 kW to 52 kW per cylinder using the finite element method (FEM) and experimental research. The pump is the original solution of the authors. The shaft is the basic part of the pump with a complex structure. In order to assess the state of stress in the shaft, the analytical FEM was used and experimental tests were carried out, subjecting the shaft to twisting with the design torque resulting from the transferred power. Experimental research confirmed the results of numerical calculations and the correctness of the adopted solution. In order to evaluate the maximum load capacity of the shaft, destructive tests were carried out, charging it with increasing torque until visible plastic deformations occurred. This condition occurred at a time twice as high as the maximum anticipated moment in operation.

PL

W pracy przedstawiono metodykę projektowania wału napędowego pompy wtryskowej do silników wysokoprężnych o liczbie cylindrów 2, 3, 4 i 6 oraz mocy od 7,5 do 57 kW na cylinder, z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) i badań eksperymentalnych. Pompa jest oryginalnym rozwiązaniem autorów. Wał jest podstawową częścią pompy o złożonej strukturze. Do oceny stanu naprężenia w wale zastosowano metodę analityczną MES oraz przeprowadzono badania eksperymentalne, poddając wał skręcaniu momentem obliczeniowym wynikającym z przenoszonej mocy. Badania eksperymentalne potwierdziły wyniki obliczeń numerycznych i poprawność przyjętego rozwiązania. Aby ocenić maksymalną nośność wału, przeprowadzono badania niszczące, obciążając wał rosnącym momentem skręcającym do wystąpienia widocznych odkształceń plastycznych. Taki stan pojawił się przy momencie dwukrotnie większym w stosunku do maksymalnego momentu przewidywanego w eksploatacji.

9

Efekt sprężynowania belki zderzaka samochodu osobowego dla metody formowania na zimno i na gorąco

Bałon Paweł, Świątoniowski Andrzej, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 7

426--429

PL

Aby sprostać rosnącym wymaganiom dotyczącym przemysłu samochodowego, wprowadzanym przez dyrektywy i wytyczne Unii Europejskiej w zakresie zwiększania bezpieczeństwa i obniżania limitów emisji dwutlenku węgla, firmy z branży motoryzacyjnej wdrażają nowe materiały i technologie produkcji. Prym wiodą dwa trendy w wytwarzaniu elementów karoserii: tłoczenie na zimno stali o wytrzymałości na rozciąganie Rm do 1600 MPa oraz tłoczenie na gorąco stali o wytrzymałości Rm do 1800÷2000 MPa. Najwięksi europejscy producenci części samochodowych stanęli przez wyzwaniem związanym z projektowaniem i wytwarzaniem narzędzi do tłoczenia na gorąco. Jest to jedna z najnowocześniejszych technologii tłoczenia wdrażana od kilku lat w innowacyjnych zakładach w Europie i USA. Projektowanie, badania i testy tego typu narzędzi są realizowane przez firmy o zaawansowanych możliwościach produkcyjnych. Zastosowanie tego typu technologii zwiększa poziom innowacyjności produktów ze względu na know-how, jakim dysponują firmy dla tak skomplikowanych narzędzi, pomimo że koszty narzędzi znacznie przekraczają koszty standardowych tłoczników. Konkurencja na rynku europejskim w produkcji części w procesie hot forming nie jest jeszcze duża.

EN

In order to meet the increasing requirements introduced by European Union directives and guidelines for the automotive industry, in the area of increasing safety while constantly reducing carbon dioxide emission limits, companies in the automotive industry implement new materials and new technologies for production. Currently, two trends are propagated in the way of manufacturing car body elements: the cold forming process of steel with a tensile strength Rm up to 1600 MPa and the hot forming process of steel with a strength Rm of up to 1800÷2000 MPa. The largest European manufacturers of car parts must meet the design and manufacture of hot forming tools. It is one of the most modern pressing technologies implemented for several years in innovative plants located both in Europe and the USA. Designing and testing of this type of tools are carried out by companies with advanced technological production capabilities. The use of this type of technology increases the level of product innovation, due to the know-how of companies for such complex tools, despite the fact that the costs of tools significantly exceed the costs of standard dies. The competition on the European market in the production of parts in hot forming process is not so large at the moment.