Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of finite element (FE) modelling of composite materials: shell, solid and solid layered composite modelling – comparison of impact on simulation results

Gojny Katarzyna, Dacko Adam

Composites Theory and Practice

|

2021

|

R. 21, nr 1-2

29--39

EN

Composites materials have attracted a great deal of interest for use in various fields e.g. the transport industry, construction, sport equipment and even home applications. This is due to the excellent properties of composite materials such as their high strength/stiffness to mass ratio. Nowadays, finite element (FE) modelling allows investigation of the behaviour of composite materials subjected to loading before the production stage. This paper compares the available ways of FE modelling of composite materials: shell, solid shell and solid layered composite modelling in MSC Patran/Nastran software. The aim of this research work was a comparative analysis and determination of the influence of the applied modelling type on the simulation results. Numerous finite element analyses (FEAs) (tensile and bending) of different narrow plate (resembling a slender, beam-like structural member) structure models were performed, i.e. laminated beam and sandwich beam models, with different layups of layers. The obtained numerical results allow the authors to conclude that shell composite finite element modeling can be considered a practically optimal choice due to reduction of the modelling effort and time, as well as due to obtaining consistent simulation results, especially when having only the basic manufacturer’s set of material constants.

PL

Materiały kompozytowe cieszą się dużym zainteresowaniem w różnych dziedzinach, np. przemysł transportowy, budownictwo, sprzęt sportowy i nawet zastosowania domowe. Wynika to z doskonałych właściwości materiałów kompozytowych, takich jak wysoki stosunek wytrzymałości/sztywności do masy. Obecnie modelowanie metodą elementów skończonych (MES) pozwala na badanie zachowania się materiałów kompozytowych poddanych obciążeniu przed etapem produkcji. W artykule porównano dostępne sposoby modelowania MES materiałów kompozytowych: modelowanie powłokowe, bryłowe i bryłowo-warstwowe w oprogramowaniu MSC Patran/Nastran. Celem pracy badawczej była analiza porównawcza i określenie wpływu zastosowanego modelowania na wyniki symulacji. Przeprowadzono liczne analizy MES (zginanie i rozciąganie) dla różnych modeli wąskiej płyty (przypominającej smukły, belkowy element konstrukcyjny), tj. dla modelu materiału laminatu warstwowego oraz struktury przekładkowej, z różnymi układami warstw. Uzyskane wyniki numeryczne pozwalają stwierdzić, że modelowanie powłokowe materiałów kompozytowych jest praktycznie optymalnym wyborem ze względu na zmniejszenie nakładu pracy i czasu oraz uzyskanie spójnych wyników symulacji, zwłaszcza gdy dysponuje się tylko podstawowym zestawem stałych materiałowych producenta.

2

Finite Element Analysis and Experimental Study on the Thermal Resistance Characteristics of Motor Coolers

Xu Ke, Yang Jie, Tang Chuansheng, Zhao Qiang, Li Tao

Journal of Power Technologies

|

2020

|

Vol. 100, nr 3

279--289

EN

Motor coolers are operated with the coupling of temperature and pressure fields, in which the change rule is affected by multiple factors. In this study, the thermal resistance of the motorcooler was examined using the velocity coefficient method to reveal the influence of heat transfer and wind resistance. The temperature and pressure fields were analyzed using the finite element method based on the hydrodynamics and momentum theorem. By varying the heat transfer and wind resistance coefficients to reflect temperature and pressure characteristics, wind and water velocities were determined. Results demonstrate that the total convective heat transfer and wind resistance coefficients of the cooler model are sensitive to variations in face-to-face wind velocity, but not to those of the cooling water flow rate. When wind velocity increases from 0.8 to 5.19m/s, the total convective heat transfer increases by 1.85 times and wind resistance increases by 18.74 times. Variations in cooling water velocity has little effect on the Nusselt numberon the air side and the Euler number of the single row tube, which are multiplied with the increase of the Reynolds number. When the Reynolds number increases from 1020 to 6345, the Nusselt number increases by 2.05 times and the Euler numer decreases by 2.29 times. The results provide references for the design and performance testing of high-power motor coolers.

3

Comparison of two constructions of hybrid magnetic bearings

Wajnert Dawid

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 12

53--58

EN

The paper presents a comparative analysis of two various constructions of the hybrid magnetic bearings. For this purpose, the basic parameters of the magnetic bearings were defined. Additionally, new parameters are proposed in order to estimate nonlinearity of the magnetic force and cross-coupling between axes. Comparison of the magnetic bearing constructions was performed using 3 dimensional simulation models.

PL

W artykule przedstawiono analizę porównawczą dwóch różnych konstrukcji hybrydowych łożysk magnetycznych. W tym celu, zdefiniowano podstawowe parametry wykorzystywane do opisu łożysk magnetycznych. Dodatkowo, zaproponowano nowe parametry w celu oszacowania nieliniowości siły magnetycznej oraz sprzężenia między osiami. Porównanie konstrukcji łożysk magnetycznych wykonano w oparciu o analizę 3 wymiarowych modeli symulacyjnych.

4

Numerical and Experimental Analysis for Shape Improvement of a Cruciform Composite Laminates Specimen

Gutiérrez J. C., Lozano A., Manzano A., Flores M. S.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 2 (116)

89--94

EN

The use of composite materials has spread to different applications among which, those using thin sheet plates subjected to biaxial loads are commonly used in the car and aerospace industries. Hence, there is need of a reliable specimen to test these materials under biaxial loads. This reliability depends on measurements that are accurate and repeatable. Thus these measurements depend on the proper design of specimens. This paper reviews the development of cruciform specimens of carbon fibre composite materials and how the geometric shape has evolved. Based on this review, a new geometric shape is proposed. This improvement is based on numerical analysis of the specimen and tests results of experimental measurements carried out using a four piston rig in an orthogonal arrangement. Deformation is measured in the centre of the specimen using strain gauges. By obtaining the principal stresses, it was found that maximum stresses occur in the centre of the specimen.

PL

Powszechnie stosowane są kompozyty poddawane testom dwuosiowym. Prawidłowe przeprowadzenie tego rodzaju testów jest trudne biorąc pod uwagę rozkład naprężeń badanych w próbce. Omówiono szereg struktur stosowanych dla uzyskania wyników dokładnych i powtarzalnych. Przeprowadzono analizę poprawy kształtu próbki rozpatrując laminat z udziałem włókien węglowych i żywicy epoksydowej. Przeprowadzono testy rozciągania dwuosiowego. Odkształcenia mierzono w centralnej części próbki stosując specjalne czujniki przesunięcia. Stwierdzono, że maksymalne naprężenia występują w środku próbki.

5

Application of numerical modelling to scaling-up of electrically induced extraction from an organic mixture using an ionic liquid

Kamiński K., Weatherley L.R., Petera J.

Chemical and Process Engineering

|

2016

|

Vol. 37, nr 1

133--148

EN

Liquid-liquid extraction provides an environmentally friendly process as an alternative to azeotropic distillation, pervaporation and reverse osmosis because these techniques require the use of large amounts of energy, may involve volatile organic compounds, and operation at high pressureIonic liquids (ILs) continue to gain wide recognition as potential environmentally friendly solvents due to their unique properties. However due to their current high cost, their use in industry is seriously limited without an efficient methodology for recovery and recycle. In this paper we describe an innovative methodology for a liquid-liquid extraction process based on an electrically induced emulsion of an ionic liquid as the extracting solvent dispersed in an organic mixture. This offers a most efficient exploitation of the solvent. On the other hand we present our own design of a pilot (semi-industrial) scale extractor based on this methodology and which demonstrates effective recovery of the ionic liquid. In order to achieve this goal we used a numerical modelling tool implemented using our own simulation software based on the finite element method. We also used our original previous experience with generating and investigating liquid-liquid electrosprays using phase Doppler anemometry. Finally we present recommendations for contactor geometry and for the preferred operating conditions for the extractor.

6

Model of multiple-layer pavement structure-subsoil system

Kadela M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 4

751--762

EN

Progress made in recent years has brought about a high demand for increasingly modern structural and technological solutions. Each structure should in turn be designed and built to show sufficient durability for the intended period of use. The requirement of durability is met if, throughout its intended lifetime, the structure fulfils its roles regarding load-bearing capacity, serviceability limits and stability without excessive, unexpected costs. Due to the above, a need arises to predict the response of an engineering structure to given loads throughout its life. Thus it becomes increasingly common to employ numerical analyses using the finite elements method (FEM), both on the design stage and later, for the purposes of evaluating the state of a specific structure. However, a numerical calculation model may be constructed in different ways. This paper presents the impact of geometry of the model, the choice of a discretization mesh and the choice of a continuous 3D or 2D model corresponding to pavement-subgrade system calculation model. 3-dimensional modelling was carried out in this paper as full modelling of actual engineering problems in 3-dimensional space, and in the form of simplified modelling using axial symmetry. In the model, a traditional multi-layer pavement structure was considered. Criterion values obtained in numerical analyses were compared to values obtained with the use of VEROAD software.

7

Experimental and numerical analysis of shunting effect in resistance spot welding of Al2219 sheets

Vardanjani M. J., Araee A., Senkara J., Jakubowski J., Godek J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 2

425--434

EN

Few aspects of shunting effect have been studied so far. Shunting effect in resistance spot welding (RSW) occurs when the electrical current passes through the previous spot welds. Value of this current depends mostly on distance, number, and size of previous spot welds. This will cause some dimensional and metallurgical changes in welding nugget as well as heat affected zone (HAZ). In this study, shunting effect of RSW is considered by finite element method (FEM) and the results are compared to experiments performed on aluminum alloy 2219. Weld spacing together with welding current and time are considered to discover the effect of shunting current in the final quality of nugget. A three factor experiment design has been performed to find the significance of factors and interactive effects, as well as finite element model verification. Electrothermal and mechanical interactions are considered in the FEM. Experimental and numerical solutions have yielded similar results in terms of welding nugget properties. Asymmetry in electrical potential, temperature, stress distribution and geometry of shunted nugget is predicted and verified directly or indirectly. Intense effect of shunting current on nugget height, asymmetric growth of heat affected zone (HAZ) toward previous welding nugget, as well as concentration of alloying elements along grain boundaries are also discovered.

8

Application of finite element method for the analysis of a prefabricated post-and-core – tooth system

Loska S., Paszenda Z., Basiaga M., Kiel-Jamrozik M.

Challenges of Modern Technology

|

2015

|

Vol. 6, no. 1

11--22

EN

In recent years in the area of prosthetic treatment, great emphasise was put on leaving a residual dentition inside mouth. In a teeth after endodontic treatment or with broken crown a healthy root is a natural implant that can be used for further reconstruction. Use of posts-and-cores is one of possible methods of widely damaged tooth crowns treatment. There is a lot of different types of prefabricated posts-and-cores. Numerical analysis of the prefabricated post-and-core – tooth system was conducted by the authors. The prefabricated Flexi-Flange post-and-core from the Essential Dental System was selected for the analysis. The scope of the analysis has covered calculation of displacements, strains and stresses in each elements of the analysed system – depending on the applied post material and load applied on the prosthetic crown. The analysis reviled that there is a significant influence of the type of the post material and load on results. It was found that the most unfavourable variant of load is the one with force applied on the labial surface at the angle of 45° to the axis of the tooth. The results of the analysed system provided a valuable guidelines for proper design of its form, geometrical properties, selection of the mechanical properties and the optimal strengthening degree of metallic biomaterial.

9

FEM analysis of couplers for inductive power transfer

Fuchs A., Schmidt H-P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 12

120--122

EN

Couplers for inductive power transfer are studied via 3-D FEM analysis. Field and lumped parameter calculations are coupled and an Nport model is developed to describe the system. Applications of such couplers and systems are contact less charging units of electric vehicles, sensors or actors in factory automation and intra-logistics. Stray fields and shielding effects are considered. It is shown that an aluminium sheet metal may be beneficially used to reduced field levels in surrounding iron structures and to reduce losses.

PL

W artykule zaprezentowano analizę metodą elementów skończonych przesyłu mocy indukcyjnej. Obliczenia parametrów polowych i skupionych są sprzężone i do opisania tego systemu opracowano N-wejściowy model. Takie sprzęgacze i systemy znajdują zastosowanie w bezdotykowym ładowaniu pojazdów elektrycznych, sensorach i aktuatorach w automatyce przemysłowej oraz w logistyce. Rozważono pole rozproszenia i efekty ekranowania. Zostało pokazane, że blacha aluminiowa może być skutecznie użyta do redukcji poziomu pola w elementach konstrukcyjnych ferromagnetycznych, a co za tym idzie do zmniejszenia strat.

10

Thermal Analysis of the Heat Exchanger for Power Electronic Device with Higher Power Density

Liang Y., Zhang J., Li M., Guo Y., Yuan J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 12a

328-332

EN

Liquid cooling system has been used in high power electronic device systems to cool down the temperature of power electronic device. Heat exchanger is an important part of liquid cooling system to transfer the heat generated by power electronic device into air. In this paper, a Streamline-upwind/Petrov-Galerkin (SUPG) stabilized finite element analysis method was proposed to solve the water and air governing formulas including the mass conservation equation, the momentum conservation and the energy conservation equation. Furthermore, the thermal characteristic of a heat exchanger is simulated and the result was compared with an experiment. The comparison shows that this method is effective.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie kontroli systemów chłodzenia w urządzeniach energoelektronicznych. Zaproponowano metodę SUPG (ang. Streamline-Upwind Petrov-Galerkin) do obliczania rozpływu cieczy i powietrza, z uwzględnieniem oszczędności ilości, energii oraz pędu środka chłodzącego. Otrzymane charakterystyki wymiany ciepła zostały przebadane symulacyjnie, a wyniki porównano z badaniami eksperymentalnymi.

11

Characterisation of the quasi-static flow and fracture behaviour of dual-phase steel sheets in a wide range of plane stress states

Behrens B. A., Bouguecha A., Vucetic M., Peshekhodov I.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 4

397--406

EN

An approach to characterise the flow and fracture behaviour with the help of a modified Miyauchi shear test, a uniaxial tensile test on standard, holed, waisted specimens as well as a hydraulic bulge test is presented. The modification of the Miyauchi specimen is related to the geometry of the shear zones. The new geometry helps suppress plastic strain concentration at the edges and increase deformation in the material interior, which allows for accurate fracture characterisation. With the help of the experimental and numerical tests analyses, the flow behaviour and equivalent plastic strain at fracture were estimated for two common cold-rolled dual-phase steels in a wide range of plane stress states. With the obtained data, the applicability of the phenomenological Johnson–Cook fracture model to describe the fracture behaviour of this material type is questioned and a need for a more extensive fracture behaviour characterisation and advanced modelling is shown.

12

Deformations of selected milling cutters while milling Ti6Al4V alloy on a CNC machine tool, experimental tests and FEM modeling

Kawalec A., Magdziak M.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2011

|

Vol. 35, nr 4

19-31

EN

This paper presents results of investigations focused on the determination of deformations of selected types of milling cutters fixed in the toolholder and spindle of a CNC machine tool used for finishing processes. The experimental investigations were performed on the DMU 80P duoBLOCK machine tool. The components Fx1, Fy and Fz of cutting forces were measured during the milling of workpieces made of the hard to machine Ti6Al4V alloy. The experimental studies were also done for computing the static stiffness of applied milling cutters used for finishing processes. The experimental data was used for the subsequent finite element modeling of those cutters. Finally, there were developed the regression models allowing to calculate the average total displacement of the loaded cutting edge. They can be subsequently used for the prediction of machining errors in finishing processes, especially in the case of machining products made of Ti6Al4V alloy.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań skupionych na wyznaczeniu odkształceń wybranych typów frezów zamocowanych w uchwycie wrzeciona obrabiarki CNC, stosowanych w procesach obróbki wykończeniowej. Badania eksperymentalne wykonano na obrabiarce DMU 80P duoBLOCK. Prowadzono pomiary składowych siły skrawania Fx1, Fy i Fz podczas frezowania przedmiotów wykonanych z trudno obrabialnego stopu Ti6Al4V. Wykonano pomiary umożliwiające wyznaczenie sztywności statycznej frezów do obróbki wykończeniowej. Wyniki badań eksperymentalnych zastosowano w modelowaniu frezów metodą elementów skończonych. Określono modele regresyjne, pozwalające obliczyć średnie wypadkowe przemieszczenie obciążonej krawędzi skrawającej narzędzia. Mogą one być stosowane do prognozowania błędów wykonania w procesach kształtowania wykończeniowego, zwłaszcza w przypadku kształtowania wyrobów ze stopu Ti6Al4V.

13

Finite element analysis of delamination effects in piezocomposite laminated plates

Freundlich J., Pietrzakowski M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2010

|

Vol. 1, nr 1

17-23

PL

W pracy przedstawiono analizę MES zachowania laminowanych płyt piezokompozytowych obciążonych polem elektrycznym. Pokazano wpływ delaminacji krawędziowej oraz jej rozmieszczenia wzdłuż krawędzi na statyczne i dynamiczne zachowanie się badanych płyt. W obliczeniach MES obszar delaminacji modelowano jako zagadnienie kontaktowe między warstwami płyty lub przez zmniejszenie sztywności warstwy kleju spajającego kolejne warstwy płyty. Wykonano statyczne analizy MES odkształceń płyt bez delaminacji oraz z delaminacją krawędziową dla dwóch wcześniej wspomnianych sposobów modelowania delaminacji. Pokazano wpływ kilku rodzajów rozmieszczenia delaminacji na statyczne charakterystyki przemieszczenia wybranych punktów płyty w zależności od natężenia wymuszającego pola elektrycznego. W obliczeniach dynamicznych MES zastosowano wyłącznie model delaminacji z warstwą kleju o obniżonej sztywności. Pokazano wpływ rozmieszczenia delaminacji na zmianę częstości własnych badanych płyt oraz na ich zachowanie przy skokowym polu elektrycznym działającym w warstwach piezo kompozytowych.

14

Characteristics of high-density polyethylene and its properties simulation with use of finite element method

Klepka T., Dębski H., Rydarowski H.

Polimery

|

2009

|

T. 54, nr 9

668-672

EN

It the paper, an analysis of strength characteristics of polyethylene products, obtained by different methods of processing was presented, to obtain definite input data for numerical analysis with the use of finite element method (FEM). The dependence of variations of stress and deformation values on the conditions of tests was analyzed using as examples the samples of high-density polyethylene obtained in the technological processes, subjected to the uniaxial tension at a testing machine. Crystallity degree was determined for the samples obtained from extruded or injected products. The changes of internal characteristics of the products were tested in chosen areas of testing samples under influence of external load increasing in time. The results of laboratory tests formed the basis for development of the characteristics of material and values of parameters for numerical models were determined, dependently on the method applied for polymer sample production. The numerical simulations were conducted in linear formulation, being the simplified analysis in the scope of Hooke's law being in force, and also in physically non-linear range, taking into account the real characteristics of plastic during the process of sample loading. The numerical investigations allowed to define the state of strain and stress in the whole sample analyzed dependently on the processing conditions.

PL

W artykule przedstawiono analizę cech wytrzymałościowych wytworów z polietylenu, otrzymanych różnymi metodami przetwórstwa, celem uzyskania określonych danych wejściowych do analizy numerycznej z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES, ang. finite element method). Próbki z polietylenu dużej gęstości poddano jednoosiowemu rozciąganiu z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej i przeanalizowano zmiany wartości naprężenia oraz odkształcenia w zależności od warunków prowadzenia badań. Określono także stopień krystaliczności próbek otrzymanych z wytworu wytłaczanego i wtryskiwanego oraz badano zmiany, pod wpływem narastającego w czasie obciążenia zewnętrznego, cech wewnętrznych wytworu w wybranych obszarach próbek badanych. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych opracowano charakterystyki materiałowe i określono wartości parametrów modeli numerycznych, w zależności od zastosowanej metody wytwarzania próbki. Symulacje numeryczne prowadzono w ujęciu liniowym, stanowiącym uproszczoną analizę w zakresie obowiązywania prawa Hooke'a, jak również w zakresie fizycznie nieliniowym, uwzględniającym rzeczywiste charakterystyki tworzywa w trakcie procesu obciążania próbki. Badania numeryczne pozwoliły na określenie stanu odkształcenia oraz naprężenia w całej próbce w zależności od warunków jej wytwarzania.

15

Finite elements analysis of the dynamic equivalent model in superfinishing process

Bunea M., Nestian G., Ghizdavu V., Funar P.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

881-884

EN

The paper presents a dynamic equivalent model in superfinishing process, using Finite Element Method. On the basis of the findings formulated in his paper we can build a global image of the functioning of the over smothering head within the limits of the hypothesis formulated in the paper. If, however, it is not the case, one can use the present text as a pattern, changing a name of the style (with a menu on the left hand side of that of fond).

PL

Praca prezentuje odpowiednik dynamicznego modelu procesu ścierania, w którym zastosowano metodę elementów skończonych. Jednym z podstawowych wniosków sformułowanych w tym artykule jest możliwość zbudowania ogólnego wyobrażenia pełniącego podstawę ograniczenia hipotez sformułowanych w pracy. Jeżeli napotyka się przypadek nie zaprezentowanym w pracy, to rozważania można zastosować jako wzorcowe. Przy przestrzeganiu wytycznych jest możliwe zastosowanie modelu wykorzystującego metodę elementów skończonych do rozwiązywania problemów nie opisanych w pracy.

16

Wpływ cech konstrukcyjnych hamulca tarczowego maszyny wyciągowej na jego niestabilność termosprężystą. Część II. Badania symulacyjne

Ścieszka S., Żołnierz M.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2007

|

Vol. 42, nr 4

183-193

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie analizy MES do oceny wielkości i rozkładu temperatury na powierzchni tarcz hamulcowych. Analiza wykazała, że metoda elementów skończonych (MES) jest przydatna do badania zachowań tribologicznych dużych hydraulicznych hamulców tarczowych maszyn wyciągowych, w szczególności do badań: rozkładu temperatur na tarczy ciernej, zjawiska termosprężystej niestabilności (TEN) oraz osiowych deformacji tarczy. Modelowanie MES posłużyło do symulacji i wizualizacji generowanych gorących plam na powierzchni tarczy oraz do oceny odkształceń osiowych tarczy w funkcji cech konstrukcyjnych (geometrycznych i materiałowych) hamulca oraz parametrów jego pracy. W analizie wykorzystano pojęcie prędkości krytycznej, powyżej której system hamulcowy maszyny wyciągowej pracuje w strefie niestabilnej. Wartość prędkości krytycznej wyliczano stosując nowe kryterium w oparciu o wartości dopuszczalnego odkształcenia osiowego tarczy. Badania wykazały, że największy wpływ na wartość prędkości krytycznej ma współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału tarczy. Wzrost współczynnika rozszerzalności i modułu Younga obniża wartość prędkości krytycznej, co oznacza, że wystąpienie niestabilności termosprężystej staje się bardziej prawdopodobne. Wzrost grubości tarczy natomiast powoduje zwiększenie wartości prędkości krytycznej, co oznacza zwiększenie obszaru stabilnej pracy.

EN

Prediction of the distribution and magnitude of brake disc temperature by utilizing finite element analysis (FEA) is presented in the paper. FEA has been proved as an effective method to study the behavior of big industrial friction brakes (winder disc brakes) in terms of: temperature distribution on disc brakes, thermoelastic instability (TEI) and its axial deformation. In this investigation the FE modeling technique was used to simulate and visualize the brake interface hot spotting and the brake disc distortion as function of geometrical and material properties as well as the operational conditions. The critical speed above which TEI would occur was applied and calculated for analysed mine winder brake system. The critical speed values were calculated using the new criterion based on maximum accaptable value of axial disc distortion. The investigation confirmed that the disc's material thermal expansion coefficient has strongest influence on the critical speed. Increase of the themal expansion coefficient and Young's modulus reduce value of the critical speed, what means that TEI occurence in brake system is more likely. Increase of disc thickness causes elevation of the critical speed value and reduces probability of TEI occurence.

17

FEM analysis of beam vibrations control using piezoelectric transducers and a RLC shunt circuit.

Filipek R., Wiciak J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2006

|

Vol. LIII, nr 1

5-21

EN

Structural vibration damping via piezoelectric shunt circuits has received a great deal of attention recently as they are light, easy to use and provide for good vibration damping performance. This study investigates vibration damping of a clamped-free beam under harmonic excitations in the steady state. The damping control strategy utilises the piezoelectric properties of PZT materials and a shunt circuit consisting of series RLC elements in parallel configuration. The analysis was made for the first mode frequency and, at the same time, for the four resonance frequencies.

PL

W ostatnich latach zauważa się wzrost zastosowania przetworników piezoelektrycznych wraz z obwodami elektrycznymi RLC, ze względu na właściwości elektromechaniczne, do tłumienia drgań strukturalnych. W pracy przedstawiono analizę tłumienia drgań belki jednostronnie utwierdzonej przy wymuszeniu harmonicznym, w stanie ustalonym. Tłumienie drgań uzyskano poprzez zastosowanie elementów piezoelektrycznych typu PZT i obwodu elektrycznego złożonego z równolegle połączonych dwójników szeregowych RLC. Analizę sterowania drganiami przeprowadzono dla pierwszej częstotliwości drgań oraz jednocześnie dla czterech pierwszych częstotliwości rezonansowych.

18

Thermo-mechanical fatigue testing: methods of conducting tests and measuring the material behaviour.

Minichmayr R., Riedler M., Eichlseder W.

Archive of Mechanical Engineering

|

2005

|

Vol. LII, nr 4

341-351

EN

Two different principles of TMF-testing were investigated for the wrought aluminium alloy AlCuBiPb (2011). In the first testing method the specimens are clamped in a stiff load frame. A cyclic temperature load is applied, which leads to an out-of-phase (OP) TMF loading. The local strain is measured within the parallel cross section of the specimen. The second series of OP-TMF tests are conducted using closed loop strain control on a servo-hydraulic TMF testing system, which guarantees a rigid restraint condition within the parallel section of the specimen. To compare these two principles of TMF-testing, additional experiments were conducted with different mechanical strain amplitudes. The two experiments can be compared well, when the local strains are taken into account. Therefore, the method of the rigid clamped specimen can be used to get experimental data in a wide range of strain amplitudes.

PL

Badano dwie różne metody termomechanicznych testów zmęczeniowych (TMF) dla stopów aluminiowych do obróbki plastycznej AlCuBiPb (2011). W pierwszej z badanych metod próbki materiału są mocowane w sztywnej ramie obciążeniowej. Stosuje się cykliczne obciążenie temperaturowe, które wywołuje niezsynchronizowane fazowo obciążenie termomechaniczne (OP TMF). Lokalne naprężenia są mierzone w obrębie równoległego przekroju próbki. W drugiej z przeprowadzonych serii testów OP TMF zastosowano zamkniętą pętlę sterowania naprężeniem w systemie serwomechanizmu hydraulicznego do termomechanicznych badań zmęczeniowych, co gwarantowało sztywne spełnienie warunku granicznego w równoległym przekroju próbki. Aby porównać dwie wymienione zasady testów TMF przeprowadzono dodatkowe eksperymenty przy różnych amplitudach naprężeń mechanicznych. Obydwa eksperymenty dają porównywalne wyniki, gdy uwzględni się naprężenia lokalne. Metoda, w której próbki mocuje się w sztywnej ramie, może więc być użyta dla uzyskania danych eksperymentalnych w szerokim zakresie amplitud naprężenia.

19

Projektowanie narzędzi do ultradźwiękowego zgrzewania tworzyw sztucznych z wykorzystaniem metody elementów skończonych

Górczyński J., Chodnikiewicz K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2002

|

Vol. 43, nr 11

43-46

PL

Częstotliwość drgań własnych narzędzia do zgrzewania ultradźwiękowego tworzyw sztucznych musi pokrywać się z częstotliwością drgań własnych pozostałych części układu ultradźwiękowego, przy czym postać tych drgań powinna być taka, aby amplituda drgań roboczej powierzchni narzędzia była jednakowa wzdłuż jego długości. W przypadku narzędzi o nietypowym kształcie [np. wydłużonych] spełnienie obydwu tych warunków jest bardzo trudne, a próby skonstruowania narzędzia na podstawie doświadczenia nabytego podczas konstruowania narzędzi o prostszym [np. cylindrycznym] kształcie zawodzą. Projektowanie nietypowych narzędzi można skutecznie ułatwić stosując metodę elementów skończonych, która pozwala obliczyć częstotliwości i postacie drgań własnych wielu wersji narzędzia. Metoda elementów skończonych została zastosowana do projektowania narzędzia, którego powierzchnia robocza miała kształt prostokąta o wymiarach 404 x 40 mm. Wyniki pomiarów narzędzia, które wytypowano do wykonania na podstawie analizy numerycznej metodą elementów skończonych potwierdziły celowość jej zastosowania.

EN

The natural frequency of vibrations of any tool for ultrasonic plastic welding has to coincide with that of other elements of the ultrasonic system. At the same time, the mode of vibrations should be such that the amplitude of vibrations of the tool working surface should remain uniform along its length. In the case of untypical [e. g. elongated] ultrasonic welding tools it is very difficult to meet both the above conditions; an experience gathered due to design and construction of simpler [e. g. cylindrical] tools is for such a case not enough. Designing process of untypical welding tools can be significantly facilitated when using the Finite Element Method. This method, which enables computation of natural frequencies and modes of vibrations, was used for designing of one elongated ultrasonic welding tool which had the working surface of about 404 x 40 mm. Numerical analysis referred to numerous tools equipped with different number of vertical openings and different number of resonators of different dimensions. An influence of a distance between resonators was also investigated. Experiments with the tool which construction was based on numerical analysis using the Finite Element Method proved that the use of the Finite Element Method was very promising.