W pracy zaprezentowano wyniki badań dotyczących porównania wytrzymałości typowych elementów maszyn wykonanych z tworzyw sztucznych z elementami wytworzonymi w technologii Rapid Prototyping. Dla wybranych elementów wykonano modele wirtualne w oprogramowaniu CAD 3D. Następnie wytworzono elementy metodą FDM z różnych materiałów konstrukcyjnych oraz z różną strukturą i zawartością wypełnienia. W kolejnym kroku dla wytworzonych elementów przeprowadzono badania wytrzymałościowe.
EN
The paper presents the results of tests comparing the strength of typical machines parts manufactured out of plastic with elements fabricated using the Rapid Prototyping technique. For selected elements, virtual models have been developed in CAD 3D software. Afterwards, using finite difference method (FDM), elements were generated using different structural materials, varying structure and distinctive types of filling. As the next step, strength tests have been performed for the manufactured elements.
W artykule przedstawiono procedurę modelowania w różnych skalach długości nawijanej rury kompozytowej. Modelowanie w skali mikro posłużyło do wyznaczenia efektywnych właściwości mechanicznych kompozytu jednokierunkowego (homogenizacja numeryczna), natomiast w skali makro wykonano uproszczony model nawijanej rury kompozytowej, w którym uwzględniono obszary o zmienionej orientacji włókna. Dane potrzebne do modelowania wyznaczono metodą eksperymentalną poprzez wykonanie zgładów z rzeczywistej struktury, obserwację przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego oraz przetworzenie cyfrowe zdjęć.
EN
This publication presents the procedure of multiscale modeling. Model in micro scale was used to determine the effective mechanical properties of one-directional composite (numeric homogenization). Simplified model of wound composite pipe was made in macro scale. In presented simulation changed orientation of fibers were included. Informations needed for modeling were determinated by experimental method: perfomation of speciments from the real structure and observation of it by using a scanning electron microscope (with digital image processing).
The paper presents the measurements and the analysis of deformations between layers and the outside surface of a multilayer filament wound composite pipe. The pipe was made through the hoop wrap of roving stripes hence ring-shaped samples were prepared for test purposes. Carbon fibers and glass fibers were used for winding. In the course of their manufacturing, strain gauges and fiber optic sensors were placed between the composite layers. Then, the strength tests were performed. The samples were subjected to the internal pressure of 30 MPa. During the tests peripheral deformations were measured on outside surfaces of individual layers of the structure.
Praca dotyczy analizy zagadnień związanych z modelowaniem struktur kompozytowych o geometrii rurowej. Głównym celem pracy było zaprojektowanie struktury wielowarstwowej nawijanej rury kompozytowej w taki sposób, aby po obciążeniu rozkład naprężeń obwodowych był możliwie jednorodny, co dawałoby szansę na redukcję masy kompozytu przy zachowaniu jego odpowiedniej wytrzymałości. Opracowane wyniki modelowania mogą służyć do opracowania technologii wytwarzania kompozytowych rur do transportu sprężonych gazów pod wysokim ciśnieniem. W ramach pracy wykonano model obliczeniowy dedykowany dla jedno- oraz wielowarstwowych struktur kompozytowych. Równania opisujące rozkłady naprężeń wyprowadzono na podstawie zagadnienia Lamego, określające rozkład naprężeń w rurze grubościennej w warunkach płaskiego stanu naprężenia.
EN
The paper concerns analysis of the issues concerning the modeling of tubular composite structures. The main issue of the work is to design a multilayer structure of filament-wound composite pipes in such a manner, that following loading, the hoop stress distibution would be as uniform as possible. That would allow for the reduction of the mass of the composite, while maintaining the proper mechanical strength. The application goal is the use of the modeling to develop a new manufacturing technology of composite pipes for the transportation of compressed gases under high pressure. The project included the development of a calculation model dedicated to both the mono- and multilayer composite structures. The equations describing the stress distribution were derived based on the Lame’s problem, which specifies the stress distribution in a thick-walled pipe under the conditions of plane stress state.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Increasing occurrence of natural disasters requires the use of such equipment which would enable either rapid evacuation, or quick restoration of pedestrian infrastructure with the mainland. The existing infantry footbridges, however, do not fulfil the civilian standards of safety of use. The paper presents a concept and tests of a light modular footbridge for pedestrian use in crisis situations. This footbridge would be used to cross obstacles up to 20 m wide. Optimisation of the construction in terms of shape, mechanical strength, weight enabled the development of modules which guarantee easy transport and assembly. The assembly is simple; it can be done by a small group of people without the need for special equipment or machinery and requiring only minimum amount of supervision. Modularity of the structure allows the users to adapt it to various terrain conditions with ease. Furthermore, the modular footbridge can be adjusted so as to accommodate the new requirements issued by the crisis services, as far as functionality is concerned – both the length and width of the footbridge can be altered.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Coraz częstsze klęski żywiołowe wymagają posiadania sprzętu umożliwiającego szybką ewakuację bądź przywrócenie komunikacji pieszej z lądem. Istniejące wojskowe kładki szturmowe nie spełniają wymagań cywilnych w zakresie bezpieczeństwa eksploatacji przez osoby cywilne. W artykule przedstawiono koncepcję i wyniki badań lekkiej modułowej kładki dla pieszych do zastosowań w sytuacjach kryzysowych w środowisku cywilnym. Kładka przeznaczona jest do pokonywania przeszkód terenowych o szerokości do 20 m. Optymalizacja konstrukcji w zakresie kształtu, wytrzymałości, masy, pozwoliła na otrzymanie modułów, które zapewniają jej łatwy transport i montaż. Budowa może być wykonywana przez małe zespoły ludzi, bez specjalnego sprzętu i przygotowania, z wyjątkiem osób nadzoru. Modułowość konstrukcji pozwala na łatwą adaptację do warunków terenowych. Istnieje możliwość opracowania konstrukcji pod nowe wymagania służb kryzysowych w zakresie funkcjonalności poprzez zmianę długości i szerokości użytkowej.
EN
Increasing occurrence of natural disasters requires the use of such equipment which would enable either rapid evacuation, or quick restoration of pedestrian infrastructure with the mainland. The existing infantry footbridges, however, do not fulfill the civilian standards of safety of use. The paper presents a concept and tests of a light modular footbridge for pedestrian use in crisis situations. This footbridge would be used to cross obstacles 20 m-wide. Optimization of the construction in terms of size, mechanical strength and resistance to environmental factor, the weight and production technology enabled the development of modules which guarantee easy transport and assembly. The assembly is simple; it can be done by a small group of people without the need for special equipment or machinery and requiring only minimum amount of supervision. Modularity of the structure allows the users to adapt it to various terrain conditions with ease. Furthermore, the modular footbridge can be adjusted so as to accommodate the new requirements issued by the crisis services, as far as the functionality is concerned – both the length and width of the footbridge can be altered.
W pracy zaprezentowano system kierowanych min przeciwpancernych (SKMP), który jest niespotykanym w świecie środkiem przeznaczonym do budowy zapór inżynieryjnych, wpisującym się w koncepcję inteligentnego pola walki. Miny są innowacyjnym rozwiązaniem, które integruje w jeden inteligentny system czujniki: akustyczny, sejsmiczny, termalny i skaner laserowy. System umożliwia ustawienie odcinka pola minowego z kierowanych min przeciwpancernych, które po wyłączeniu zabezpieczeń I i II stopnia działają autonomicznie wybierając cele i niszcząc je wybuchowo formowanym pociskiem. System nadzorowany jest przez operatora, który może zdalnie, sygnałem radiowym za pomocą sterownicy, wprowadzić miny w stan zabezpieczenia II stopnia, po którym możliwe jest założenie zabezpieczenia I stopnia, zdjęcie min z miejsca ustawienia i powtórne wykorzystanie w innym miejscu. SKMP niszczy czołgi, wozy opancerzone, samochody ciężarowe oraz trały samojezdne. Praca przedstawia koncepcję budowy systemu oraz wyniki badań państwowych poszczególnych elementów.
EN
The paper presents a System of Controlled Antitank Mines (SCAM) which is a world unknown solution of a concept of intelligent battlefield and is designed to build engineering dams. The mines have an innovative solution integrating acoustic, seismic, thermal and laser scanner sensors into a single intelligent system. The system allows the setting of a minefield from directed antitank mines which autonomously select and destroy targets by explosively formed projectile when the security levels I and II are taken off. The system is supervised by an operator who can remotely set the II security level using radio controls and then the mines may be set in the I security state to take them out and use again in a new place. SCAM destroys tanks, armored vehicles, trucks and self-propelled bonded between (trawling) rigs. The paper presents a concept of the system and some results of state qualification tests for individual elements.
W pracy przedstawiono obliczenia oraz model rzeczywisty zbiornika do transportu przedmiotów zawierających materiały wybuchowe. Zbiornik wykonano w dwóch wersjach wyposażenia. Na wstępie wyznaczono graniczną wartość ciśnienia na czole fali uderzeniowej, pochodzącą od detonacji we wnętrzu zbiornika ładunku o masie 1 kg TNT. Następnie wykonano analityczne obliczenia wytężenia korpusu pojemnika. W celu weryfikacji poziomu naprężeń, na powierzchniach elementów konstrukcyjnych naklejono czujniki tensometryczne. W kolejnej fazie przeprowadzono badania doświadczalne na poligonie, poprzez zdetonowanie we wnętrzu zbiornika 1 kg TNT. Podczas badań wykonywano pomiary odkształceń. Analizę danych zmierzonych przedstawiono na wykresach w postaci rozkładu naprężeń w funkcji czasu.
EN
The paper presents calculations and a real model for a vessel transporting goods with explosive materials. Two options of the vessel were fabricated. An extreme value of pressure at the blast wave-front generated by the explosion of 1 kg TNT inside the vessel was determined at the beginning. Then analytical calculations of stress values for vessel frame were conducted. In order to verify the stress level, strain gauges have been attached to the surface of structural members. In the next stage experimental tests were conducted on the proving ground by explosion of 1 kg of TNT inside the vessel. Deformations were measured at the tests. An analysis of measured data is illustrated in diagrams of stress distribution versus time.
Prezentowana praca dotyczy zagadnień związanych w wytwarzaniem oraz analizą mikrostruktury kompozytów, wykonanych na bazie ciągłych włókien szklanych i węglowych na osnowie polimerowej. Na potrzeby pracy wykonano pięć pierścieni z włókna węglowego oraz trzy z włókna szklanego, przy czym każda próbka wykonana było z jednakowej ilości materiału. Pierścienie wytwarzano techniką nawijania obwodowego włókna na sztywny rdzeń. Podczas nawijania dla każdej próbki zmieniano siłę naciągu włókna, aby sprawdzić, czy ilość i rozkład włókien w kompozycie zależy od zastosowanej siły naciągu. W kolejnym etapie z wykonanych pierścieni wycięto fragmenty, które następnie zainkludowano w żywicy epoksydowej. Tak przygotowane zgłady poddano szlifowaniu oraz polerowaniu. Po tych zabiegach wykonano zdjęcia mikroskopowe powierzchni. Następnie zdjęcia analizowano pod względem zawartości w kompozycie: włókien, żywicy oraz pustek. Do weryfikacji wykorzystano metodę analizy obrazu, wyznaczając histogram rozkładu poszczególnych faz struktury. Wnioski z przeprowadzonych analiz pozwalają stwierdzić, że uzyskano kompozyty o wysokich zawartościach włókien oraz, że naciąg wiązek włókien podczas nawijania nie wpływa na gęstość upakowania włókien w strukturze.
EN
In this paper, we have presented the problem of composites manufacture and microstructure analysis. The specimens were made of continuous glass and carbon fibers on a polymer matrix (epoxy resin). Eight special rings were designed for project needs. They were made of carbon (five of them) and glass (the rest) fibers. The same amount of material was used for the production of each sample. An analysed rings were made by circumferential fibres wound on a rigid core. Each sample was wound with a different tensile force of fibers to verify the distributions changes and the packing density of the fibers in the composite material. In the next stage, samples were cut to obtain small pieces, which were mounted in epoxy resin. Next, prepared elements were grind on sand papers and polished. After these procedures, prepared areas were analysis by microscope images. The volume fraction of voids, fibers and discontinuities holes in the matrix were analyzed. To verify obtained results method of the image analysis was used, the histogram of structure phase distribution was determined. In both composite materials: fiber volume friction is very high and there was no observable effect of fiber tension during the winding procedure on fiber packing density in the obtained structures.
W pracy przedstawiono projekt mechanicznego kołowego urządzenia trałującego. Po wybraniu odpowiedniej koncepcji wykonano model geometryczny urządzenia. Następnie model dyskretny trału poddano analizie wytrzymałościowej. W kolejnej fazie wykonano prototyp jednego segmentu konstrukcji oraz przeprowadzono na nim badania wytrzymałościowe na poligonie doświadczalnym. Kołowy pojazd wyposażony w omawiane urządzenie będzie służył do trałowania naciskowego dróg, w których mogą być ukryte ładunki wybuchowe, szczególnie ładunki typu IED (Improvised Explosive Device). Trał docelowo będzie współpracował z pojazdem o podwyższonej ochronie załogi.
EN
The paper presents the whole process of designing a mechanical mine roller starting from the concept in the initial phase to the geometric model of the device. Later stage involved the pre-defined geometry undergoing resistance analysis. The later stage included manufacture of one segment of the mine roller and its tests under field conditions. The vehicle onto which the roller will be mounted is intended as a tool to keep the roads traversable and clear of IEDs (Improvised Explosive Devices) in particular. The mine roller will be mounted onto a mine-clearing vehicle with increased armoured protection.
W pracy przedstawiono zagadnienia dotyczące modelowania oraz obliczania wielowarstwowych nawijanych struktur kompozytowych o geometrii rurowej. Na wstępie zaprojektowano i wykonano dwa rodzaje próbek kompozytowych na bazie włókien ciągłych, szklanych i węglowych. Następnie wykonano analizę mikroskopową ich przekrojów, a na tej podstawie określono zawartość objętościową włókien w osnowie oraz wyznaczono stałe materiałowe metodą homogenizacji. W kolejnym kroku, na podstawie opracowanego modelu obliczeniowego, wyznaczono rozkłady naprężeń obwodowych oraz promieniowych w rurowych strukturach wielowarstwowych.
EN
The paper presents the issues concerning the modeling and calculation of the multilayer wound composite structures of tubular shapes. The starting point was to design and prepare two types of composite samples based on glass and carbon filaments. When it was done, the group performed a microscopic analysis of their cross sections in order to determine the volume content of the fibers in the matrix. The mechanical properties were obtained by means of a homogenization method. In the next step, distributions of radial and circumferential stress in the tubular multilayer structures were determined according to the developed computational model.
W artykule przedstawiono wyniki prac konstruktorskich i badawczych dotyczących opracowania środków alternatywnych dla min przeciwpiechotnych. Przedstawione urządzenia, wchodzące w skład Systemu Sterowanych Ładunków Wybuchowych, zbudowane zostały w oparciu o będące na wyposażeniu SZ RP miny przeciwpiechotne MON-100 i stanowią tani w produkcji oraz skuteczny środek rażenia siły żywej. Opracowany sprzęt spełnia wymagania, jakie stawia przed Polską Konwencja Ottawska oraz wymagania Norm Obronnych dotyczących bezpieczeństwa użytkowania.
EN
The paper presents results of the design and research works on developing alternative devices for landmines, including anti-personal ones. The devices described, which are elements of the Controlled Explosive Charges System, were built basing on the directional anti-personal mines – MON-100, which are being taken out of service with the Polish Army. The devices are economic to produce and effective on the battlefield against hostile forces. The devices developed compliant requirements of the Ottawa Treaty and Polish Defence Standards on safety of use.
In this work authors presented distribution of circumferential stress in wound composite structures made from different layers. The cylindrical shape specimens were made from layers which have different elastic moduli. Manufactured specimens underwent strength test to obtain distribution of circumferential stress as a function of radius. Circumferential strain on outside surface was measured by fiber optic strain gauge. In order to verify the experimental results were made microscopy specimens, obtained material properties by homogenization method and calculated the strain using analytical approach. In the end, authors compared results obtained from both methods.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono budowę stanowiska badawczego do badań wytrzymałościowych nawijanych struktur kompozytowych o geometrii rurowej. Na wstępie wykonano model w środowisku programu Autodesk Inventor, gdzie dobrano podstawowe parametry geometryczne, a następnie przeprowadzono na nim analizę MES. Następnie wytworzono model stanowiska oraz wykonano na nim badania przy użyciu pulsatora hydraulicznego MTS. Wyniki przedstawiano w postaci wykresów oraz tabel. Ich analiza wykazała, że stanowisko można wykorzystać do badania wytrzymałości wspomnianych struktur kompozytowych.
EN
The paper presents the construction of the test stand for strength tests of wound composite structures of tubular geometry. At the outset, a model was made in Autodesk Inventor design environment where the basic geometric parameters were selected and then the FEM analysis was conducted. Afterwards, the model was produced and then the MTS hydraulic pulsator analysis was carried out. The results are presented in graphs and tables. Their analysis indicated that this approach can be used to test the strength of the investigated composite structures.
The paper presents experimental test of mine flail structure designed for a prototype of the Shiba special military vehicle. The Shiba vehicle is equipped with such structure to neutralize mine and IED threats which are one of the most harmful weapons used during modern warfare and peacekeeping missions. The experimental test was performed by the Military Institute of Engineer Technology and the Military University of Technology. The test procedure was based on NATO standards. Detonation of 8 kg TNT AT mine under wheel of the prototype was taken into consideration as a case of possible load during mine clearance operation on the battlefield. The test procedure included deformation measurements of selected parts of mine flail structure. During the tests, strain gauges and camera markers were placed on the structure to allow recording of strains and observation of the specific construction point’s movements. The motion was recorded using three high-speed Phantom cameras. Vishay EA-06-120LZ-120 strain gauges with ESAM Traveler bridge with sampling rate 100 kHz were used for strain measurements. The test was performed on military proving ground. As a result, strain versus time plots were obtained. The results were processed using ESAM software. Strain gauges were placed paired in specific structure points. High-speed camera recordings were obtained to visualize the process of structure response. The sequences of selected frames are shown. Pictures of deformed structure are presented.
W pracy przedstawiono projekt mechanicznego urządzenia trałującego, począwszy od koncepcji, przez budowę modelu geometrycznego i obliczenia wytrzymałościowe, aż do wykonania modelu rzeczywistego. Kołowy pojazd wyposażony w omawiane urządzenie będzie służył do trałowania naciskowego dróg, w których mogą być ukryte ładunki wybuchowe, szczególnie ładunki typu IED (Improvised Explosive Device). Trał docelowo będzie współpracował z pojazdem o podwyższonej ochronie załogi typu Shiba produkowanym przez AMZ Kutno.
EN
The paper present the whole process of designing a mechanical mine-clearing roller. starting from the concept, through geometric model and resistance calculations to the prototype manufacture. The vehicle onto which the roller will be mounted will be used in order to keep the roads traversable and clear of IEDs (Improvised Explosive Devices) in particular. The mine roller will be mounted onto a Shiba reconnaissance and road mine clearing vehicle produced by AMZ Kutno company.
W artykule przedstawiono przegląd rozwiązań pojazdów i urządzeń wykorzystywanych do detekcji przedmiotów niebezpiecznych opartych o indukcyjny wykrywacz metali oraz georadar. Zaprezentowano prototyp, opisano budowę i zasadę działania nowego urządzenia wykorzystującego wymienione metody.
EN
The paper presents selection of vehicles with hazardous detection equipment mounted onto them. This equipment is a combination of a metal detector and georadar. A new model of a device utilizing the combined technologies was selected for the analysis of its structure and operating principles.
W pracy przedstawiono proces budowy urządzenia, służącego do podejmowania ładunków wybuchowych, począwszy od projektu, poprzez obliczenia wytrzymałościowe, wykonanie prototypu oraz przeprowadzeniu na nim badań funkcjonalnych. Urządzenie docelowo zamontowane jest na samochodzie o podwyższonej ochronie załogi typu Żubr, produkowanym przez AMZ Kutno. Pracę podzielono na kilka etapów. Na początku wykonano model geometryczny urządzenia, następnie przy pomocy MES wykonano obliczenia i wskazano słabe punkty konstrukcji. W kolejnym etapie wykonano prototyp urządzenia i przeprowadzono na nim badania funkcjonalne.
EN
The paper present the process leading to the construction of an apparatus which would be used to pick up explosive devices. The process is depicted starting from the design, through resistance calculations, prototype manufacture to operational tests of the prototype. The device is to be mounted onto Żubr - type MRAP vehicle produced by AMZ Kutno company. The work on the project was divided into several phases. At the beginning a geometric model was drawn up. Then FEM-assisted calculations were conducted and weak points in the construction listed. The last phase included prototype manufacture and its operational tests.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono metodykę pomiaru odkształceń w warstwie zewnętrznej kompozytu nawijanego. Zagadnienie jest elementem szerszego problemu, a mianowicie "programowania" stanu wytężenia grubościennego, wysokociśnieniowego zbiornika kompozytowego do paliw gazowych, którego część cylindryczna stanowi dominującą część. Chodzi zatem o to, by doprowadzić - jak to ma miejsce w wielowarstwowych rurach stalowych - do kontrolowanych wartości naprężeń pomiędzy warstwami, dzięki czemu rozkład naprężeń obwodowych jest możliwie równomierny po grubości ścianki. Jednym z pomysłów jest wywoływanie naprężeń przez zadawanie siły naciągu oplotu i stosowanie włókien o różnym module sprężystości. Podjęcie takiego zagadnienia wymaga opracowania metodyki pomiaru odkształceń obwodowych w nawijanym elemencie kompozytowym w następstwie kontrolowanej siły naciągu oplotu, co jest przedmiotem niniejszej pracy. Do pomiarów wykorzystano czujniki światłowodowe i dedykowaną im metodykę.
EN
The paper presents a methodology for strain measurements in the outer layer of the composite winding. The issue is a part of broader problem, namely the "programming" effort of thick-walled, high-pressure composite tank for gaseous fuels storage. Thick wall is a dominant part of cylinder. The point is to bring about - as is the case in multilayer steel pipes - to control stress values between the layers, so that the circumferential stress distribution in the cylinder wall is uniform if possible. One idea is to induce stress by fiber tension during production process and use of fibers with different modulus of elasticity. The subject of this work is development of methodology for measuring the circumferential strain in the composite element with a tension-controlled structure. For this purpose optical fiber sensors and dedicated methodology were used.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przy projektowaniu urządzeń na bazie wysięgnika należy zwrócić szczególną uwagę na prawidłowe wykonanie ustroju nośnego. Przedstawiono analizę dotyczącą projektu wysięgnika urządzenia do usuwania ładunków wybuchowych. Praca składa się z dwóch etapów. Na pierwszym przedstawiono analizę kinetostatyczną mechanizmu, w której wyznaczono siły obciążające siłowniki oraz siły oddziaływania w węzłach. Na drugim etapie przeprowadzono analizę wytrzymałościową członów wysięgnika obciążonych siłami wyznaczonymi na poprzednim etapie.
EN
Strength analysis of the outrigger designed for safe removal of explosive charges: kinestatic analysis of the outrigger structure to identify the loads applied on motors and the forces acting on truss joints (for phase I), and strength analysis of the outrigger members when subjected to the loads specified in the preceding phase (for phase II).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.