Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wytrzymałość mieszaniny skrobia termoplastyczna/polilaktyd

Garbarski Jacek, Fabijański Mariusz

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 3

381--386

PL

Przedstawiono wyniki badań mieszaniny TPS/PLA o różnych proporcjach składników. Wykonano próby rozciągania statycznego dla każdej z badanych mieszanin. Wielkościami mierzonymi były wytrzymałość, odkształcenie oraz moduł Younga.

EN

Granules of thermoplastic starch (TPS), polylactide (PLA) and their mixts. in mass proportions of 25, 50, 75% were formed using a injection molding machine. Static tensile tests were performed for each of the tested mixts. The measured values were force, strain and Young’s modulus. TPS/PLA blends showed much higher strength parameters than each of the component materials separately.

2

Wpływ oddziaływania CO2 na dynamiczne parametry geomechaniczne w systemie geotermalnym

Moska Rafał

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 3

199--212

PL

Sekwestracja CO2 w formacje geologiczne wiąże się z szeregiem zjawisk fizycznych mających wpływ na strukturę skały, takich jak m.in. absorpcja CO2 przez matrycę skalną, a także wytwarzanie w solankach złożowych kwasu węglowego, mającego zdolność rozpuszczania węglanów. Zjawiska te mogą powodować zmniejszenie sztywności skał i w konsekwencji wpływać na zmianę warunków geomechanicznych w górotworze, ze szczególnym uwzględnieniem stref przyotworowych. Mogą także powodować zmniejszenie funkcji uszczelniającej skał nadkładu. Skały zróżnicowane pod względem składu mineralnego oraz warunków depozycji (ciśnienia, temperatury, obecności mediów porowych) mogą wykazywać charakterystyczne cechy zwiększonej lub zmniejszonej odporności na kontakt z CO2. W pracy zostały przedstawione laboratoryjne badania przypadków oddziaływania CO2 na piaskowce o spoiwie węglanowym oraz ilastym podczas hipotetycznej sekwestracji do poziomu zbiornikowego jednego z polskich złóż geotermalnych. Wyznaczono wpływ obecności mediów porowych zawierających CO2 (rozpuszczony w solance złożowej oraz w stanie nadkrytycznym) w skałach na ich właściwości geomechaniczne – dynamiczne parametry sprężystości. Po trzymiesięcznym okresie ekspozycji na CO2 w przypadku każdej z próbek zanotowano spadek prędkości fal sprężystych – zarówno P, jak i S, co jest potwierdzeniem danych literaturowych. Moduły Younga, odkształcenia postaci i objętości mierzonych próbek po ekspozycji na CO2 obniżyły się w zależności od konkretnego przypadku od kilku do kilkudziesięciu procent w stosunku do wartości wyjściowych. Zaobserwowano też zmiany we współczynniku Poissona. Efekt ten może być wyjaśniony osłabieniem szkieletu skalnego próbek przez oddziaływanie kwasu węglowego powstałego w wyniku rozpuszczenia CO2 w solance na spoiwo węglanowe oraz oddziaływaniem nadkrytycznego CO2 na minerały ilaste. Pomimo niewielkiej próby reprezentatywnej użytej w testach można stwierdzić, że ekspozycja na CO2 badanych piaskowców powoduje wyraźne zmniejszenie ich sztywności.

EN

CO2 sequestration in geological formations is related to a number of phenomena in the rock structure, such as absorption of CO2 by the rock matrix, as well as the production of carbonic acid in reservoir brines, capable of dissolving carbonates. These effects can cause a decrease in rock stiffness and change of rock-mechanics conditions especially in the near-borehole zones. They can also reduce the sealing function of the overburden rocks. Different types of rocks varying in mineral composition and deposition conditions (pressure, temperature, pore media) may show characteristic features of increased or decreased resistance to CO2. This paper deals with laboratory case study of the effect of CO2 on carbonate- and clay-cemented sandstones during the hypothetical sequestration to the reservoir level of one of the Polish geothermal deposits. The influence of the presence of pore media containing CO2 (dissolved in reservoir brine and a supercritical CO2) in the rocks on their rock-mechanics properties – dynamic elasticity parameters – was determined. After a 3-month exposure to CO2, a decrease in the velocity of both P and S waves was observed for each of the samples. Decrease of the Young's, bulk and shear moduli of all measured samples after exposure to CO2 were also observed, depending on a sample, by a few to several dozen % in relation to the initial values. Changes in Poisson’s ratio were also observed. These effects can be explained by the weakening of the sample’s matrix, by action of the carbonic acid formed by dissolving of CO2 in brine, and the action of supercritical CO2 on clay minerals. Despite the small representative sample used in the tests, it can be concluded that the exposure to CO2 of the tested sandstones causes a significant reduction in their stiffness.

3

Comparison and study of mechanical and physical properties of metakaolin reinforced gypsum composite

Moradi Hossein, Azima Saba, Ebrahimi-Kahrizsangi Reza

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 3

129--135

EN

This study investigated the effect of creating a composite of gypsum with metakaolin as well as the physical and mechanical behavior of the produced composites. For this purpose, gypsum composites were prepared with 2.9, 4.8, 6.5, and 9 wt.% metakaolin in 100 g of gypsum and a constant content of water. To determine the mechanical properties of the composites, the compressive strength test was used and the porosity, water absorption percentage, and bulk density of the composites were obtained using the Archimedes method. The results showed that the porosity was reduced by adding up to 7 wt.% metakaolin to the gypsum specimens, it increases the compressive strength by 41% and also raises the Young’s modulus of gypsum by 121%. Scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was employed for the microstructural evaluations. The EDS-SEM observations showed the presence of Al and Si elements in the fracture zones. The presence of metakaolin elements at one point increases resistance in that area. Metakaolin-reinforced gypsum composites can be used in boards and panels.

4

Effect of the hole size and the open area value on the effective Young's modulus of perforated sheets with a right pattern of cylindrical holes

Kuczek Łukasz, Muzykiewicz Wacław, Mroczkowski Marcin

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

211--226

EN

Perforated sheets are materials which - maintaining good mechanical properties - are characterized by reduced mass in comparison to full sheets. Their elastic properties are important features that are considered in the context of these materials’ design applications. Compared to full sheets, they are characterized by reduced mass while simultaneously preserving good strength properties. This article presents an experimental and numerical analysis of the effect of key parameters of the hole mesh (open area, hole diameter and orientation relative to the direction of greatest hole concentration) in association with the type of material and sheet thickness t on the value of the effective Young’s modulus of perforated sheet. A significant influence of open area (the share of holes in the sheet, as a percentage) and orientation angle was determined. On the basis of experimental results and computer simulations, a mathematical dependency allowing for calculation of this parameter’s value was proposed. The average deviation of calculated values from experimental is less than 4%.

PL

Przedstawiona praca związana jest z numeryczną oraz doświadczalną analizą właściwości sprężystych blachy perforowanej z prostym układem otworów cylindrycznych. Zmiennymi były: rodzaj materiału bazowego (materiały o różnej wartości modułu Younga), grubość materiału, średnica otworu oraz skok (odległość między środkami sąsiednich otworów w kierunku ich najgęstszego upakowania) - przy zachowaniu stałej wartości średnicy otworu oraz wielkość otworu dla ustalonego skoku. W każdym z rozważanych wariantów, kierunki najgęstszego upakowania otworów perforacji były zgodne z kierunkiem walcowania blachy i poprzecznym. Analizę numeryczną przeprowadzono w zakresie wartości prześwitu P od 0 do 0,785. Wartość P = 0,785 została określona dla granicznego przypadku skoku, równego średnicy otworu, dla którego krawędzie otworów stykają się ze sobą. W konsekwencji, nie jest możliwe wykonanie blachy o takiej perforacji oraz niemożliwe jest określenie właściwości dla takiego materiału. Materiałami, jakie zastosowano w badaniach numerycznych, były: aluminium 1050A (E = 69 GPa), miedź M1E (E = 120 GPa), stal S355JR (E = 210 GPa). Pozwoliło to na określenie zależności efektywnego modułu Younga E’ od rodzaju materiału i modułu sprężystości podłużnej blachy macierzystej (pełnej). Badania doświadczalne przeprowadzono dla czterech wybranych prześwitów, w zależności od średnicy otworu. W przybliżeniu, wynosiły one, odpowiednio: 40,05%, 34,89%, 19,63%, 3,14% dla średnicy otworu równego 10 mm; oraz 34,89%, 19,63%, 3,14%, 0,35% dla d = 2 mm. Materiałem blachy był stop aluminium EN AW-1050A w stanie H14. W obu przypadkach analiz (numeryczna, doświadczalna) określano wartość efektywnego modułu Younga dla analizowanych zmiennych w funkcji orientacji próbki φ(0, 45, 90°) względem kierunku najgęstszego upakowania otworów, połączonego z kierunkiem walcowania (φ = 0°). Na podstawie badań określono rozkłady efektywnego modułu Younga w płaszczyźnie blachy. Wyznaczono również względne wartości E’ (E’/E), które to pozwalają na uniezależnienie wyników od rodzaju zastosowanej blachy (jej właściwości).

5

Effect of pulse laser treatment at different process variables on mechanical behavior of carbon nanotubes electrophoretically deposited on titanium alloy

Majkowska-Marzec Beata, Staszewski Kacper, Sypniewska Joanna

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2023

|

Vol. 25, no. 2

157--168

EN

Titanium and its alloys are widely used as biomaterials for long-term implants, but they are usually surface-modified due to their weak bioactivity and wear resistance. Laser processing was used to modify the surface layer, and elemental carbon was a component of the deposited coatings. This research aims to use a combination of both methods based on preliminary electrophoretic deposition of multi-wall carbon nanotubes (MWNCTs) followed by pulse laser treatment. Carbon nanotubes were chosen due to their mechanical and chemical stability as well as their tubular shape, resulting in enhanced mechanical properties of laser-modified layers. Methods: The pulse laser power and laser scanning speed were defined as variable process parameters. The microstructure, roughness Ra, nanohardness H, Young’s modulus E, and indent depth values were measured, and the H/E, H 3 /E2 , and relative changes of all these values in comparison to MWCNTs-coated and non-coated surfaces, were calculated. Results: The obtained results show that the best mechanical properties of MWCNTs-coated and laser-treated specimens are obtained at a laser power of 900 W and laser feed of 6 mm/s. The observed relations can be explained considering processes occurring on the surface such as deposition of carbon nanotubes, melting and re-crystallization of the surface layer, formation and possible partial decomposition of titanium carbides, and associated changes in local chemical composition, phase composition, and a level of residual stresses beneath the surface. Conclusions: The developed process can substitute the time and money-consuming carbonization of titanium and its alloys.

6

Encrustation of the ureteral double-J Stents made of styrene/ethylene/butylene and polyurethane before and after implantation

Haliński Adam, Pasik Kalila, Haliński Andrzej, Haliński Paweł, Trinchieri Alberto, Buchholz Noor, Arkusz Katarzyna

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2022

|

Vol. 24, no. 2

109--117

EN

The aim of this study was to determine the affinity to crystal, calculi and biofilm deposition on ureteral double-J stents (DJ stents) after ureterorenoscopic–lithotripsy procedure (URS-L). The analysis was performed in two aspects: to determine which material used for fabricating ureteral stents promotes encrustation and which part of the DJ stents is the most vulnerable for blockage. Methods: One hundred and twenty patients with an indwelling DJ stent duration between 7 and 78 days were included in this study. The encrustation of DJ stents was characterized by scanning electron microscopy (SEM), and the mechanical properties of DJ stents were examined using the standard MTS Micro Bionix tensile test. Results: This study showed that polyurethane catheters have a much higher affinity for encrustation than styrene/ethylene/butylene block copolymer. Obtained results indicated the proximal (renal pelvis) and distal (urinary bladder) part is the most susceptible to post-URS-L fragments and urea salt deposition. Both the DJ ureteral stents’ outer and inner surfaces were completely covered even after 7 days of implantation. Conclusions: Performed analysis pointed out that polyurethane DJ stents have a much higher affinity for encrustation of calculi and NaCl crystals compared to the silicone-based copolymer. The surface of the ureteral stents needs improvement to minimize salt and kidney stone deposition, causing pre-biofilm formation and the occurrence of defects and cracks.

7

Effect of the material’s stiffness on stress-shielding in osseointegrated implants for bone-anchored prostheses: a numerical analysis and initial benchmark data

Prochor Piotr

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2020

|

Vol. 22, no. 2

69--81

EN

This study attempted to establish the link between design of implants for bone-anchored prostheses and stress-shielding, affecting the stability of the bone-implant coupling using numerical approach. The objectives were to share a numerical model capable to evaluate the long-term stability of implants and to use this model to extract data sets showing how shape and material stiffness of threaded, press-fit and modular press-fit implants affect stress-shielding intensity. Methods: Three designs were considered: threaded, press-fit and modular press-fit. The effect of shape and material stiffness of each design on stress-shielding intensity was assessed using Young’s modulus (10 to 210 GPa). Furthermore, the impact of the diameter of percutaneous part (10 to 18 mm) and thickness of medullar part (5 to 1 mm) was investigated for the modular press-fit implant. Results: The threaded design generated 4% more bone mass loss at the distal femur but an overall loss of bone mass was by 5% lower to press-fit design. The influence of Young’s modulus on bone mass changes was noticeable for modular press-fit implant, depending on diameter of percutaneous or medullary part. A 20 GPa change of stiffness caused a bone mass change from 0.65% up to 2.45% and from 0.07% up to 0.32% for percutaneous parts with 18 mm and 10 mm diameter, respectively. Conclusions: Results suggested that threaded implant provides greater stability despite an increased bone loss at the distal femur. Altogether, this work provided an initial model that could be applied in subsequent studies on the long-term stability of current and upcoming implants.