Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Safety management at the design stage of rotation node in mobile crane

Krynke Marek, Mielczarek Krzysztof

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2022

|

Vol. 4, nr 1

116-127

EN

The article analyzes the safety aspects related to the construction and operation of a mobile crane. The load-bearing capacity of the boom sub-assembly rotation node was tested in a mobile crane. When identifying the load, the uneven compliance of the supporting components was taken into account. The considerations are illustrated with an example of a mobile crane slewing bearing with a lifting capacity of 50 tons. The basic problems of building the computational model are discussed and the results of the load bearing capacity of the slewing ring bearing for different positions of the load-bearing component of the tested machine are presented. An analysis of the load of the rolling elements in a slewing ring bearing was carried out and the reasons for changes in the load capacity in relation to the methods of calculating the load capacity, assuming non-deformability of the bearing rings, were indicated. It has been shown that deformations of the supporting frames are so large that they significantly change the distribution of forces transmitted by individual bearing rollers.

2

Safety evaluation for a high signal operator with electric field exposure induced by contact wires

Yang Chang-Qiong, Lu Mai

Archives of Electrical Engineering

|

2021

|

Vol. 70, nr 2

431--444

EN

To evaluate the occupational safety of a high signal operator exposed to the electric field induced by contact wires with a frequency of 50 Hz and a voltage of 27.5 kV, this study established a model of a high signal operator working in the vicinity of single and double-track railways. The electric field distribution in the operator’s body and his head were calculated and analyzed during the operation using the finite element method (FEM). The calculated results were compared with the international standard occupational exposure limits formulated by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) and action levels (ALs), exposure limit values (ELVs) in Directive 2013/35/EU (EU Directive). In the case of a single-track railway exposure, the maximum electric field strength in the worker’s body, in the scalp layer, and inside the brain are 227 mV/m, 2.76 kV/m, and 0.14 mV/m, respectively. For a double-track railway exposure, the maximum internal electric field strength of the operator is 310 mV/m, which is 37.85% of the occupational exposure basic restriction limit. The maximum electric field strength in the head layers is 3.42 kV/m, which is 34.2% of the occupational exposure reference level and 34.2% of the low ALs. The maximum electric field strength of the brain is 0.19 mV/m, which is 0.19% of the occupational basic restriction limit and 0.135% of the sensory effects ELVs. Results show that the electric field exposure of the high signal operator to contact wires in single- and double-track railways is lower than the occupational exposure limits provided by the ICNIRP and EU Directive standards and is thus regarded as safe for workers.

3

Composite beams with indented construction joint – comparison of results of laboratory tests and numerical analysis

Sadowski Grzegorz, Wiliński Piotr, Halicka Anna

Budownictwo i Architektura

|

2020

|

Vol. 19, no 4

31--42

EN

The paper presents a comparative analysis of the behaviour of a composite beam, consisted of a precast element with indented surface and new concrete layer, subjected to 4-point bending. The results obtained from the virtual model of the beam created using the finite element method (Abaqus/CEA 2019 software) were compared with the laboratory test results obtained with use of the digital image correlation (DIC) method for identifying the crack pattern. The virtual model of composite beam was calibrated by the choice of interface parameters ensuring that the value of load resulting in delamination between concrete layers was close to that value obtained in the laboratory tests. The comparative analysis showed that the pattern of bending and shear cracks and the pattern of interface crack obtained with the finite element method reflect the laboratory test results properly. It can be assumed that the crack between concrete layers is related to the appearance and propagation of shear cracks. On the basis of FEM analysis it can be concluded that the phenomena identified as “shear friction” and “dowel action” are significantly activated after the interface cracking.

PL

W pracy przedstawiono analizę porównawczą zachowania się belki zespolonej składającej się z prefabrykatu z powierzchnią ukształtowaną z wrębami oraz betonu uzupełniającego, poddanej czteropunktowemu zginaniu. Otrzymane wyniki z wirtualnego modelu belki zespolonej wykonanego za pomocą metody elementów skończonych (Abaqus/CEA 2019) porównano z wynikami badań laboratoryjnych, w których dla identyfikacji obrazu zarysowania użyto metody obrazowej (DIC – digital image correlation). Wirtualny model belki zespolonej został skalibrowany (przez zmianę parametrów styku pomiędzy betonami) w taki sposób, aby odspojenie pomiędzy betonami powstało przy tym samym obciążeniu, co w badaniach laboratoryjnych. Analiza porównawcza wykazała, że obraz zarysowania od zginania, ścinania oraz obraz rozwoju rys w styku uzyskany metodą elementów skończonych dobrze odzwierciedla rzeczywiste wyniki badań. Można przypuszczać, że zarysowanie pomiędzy betonami związane jest z pojawieniem się i propagacją zarysowania od ścinania. Na podstawie analizy MES można stwierdzić, że zjawiska identyfikowane jako „shear friction” oraz „dowel action” w znacznym stopniu uaktywniają swoje działanie po zarysowaniu styku.

4

Zastosowanie numerycznej metody wykorzystującej punkty aktywne w obliczeniach naprężeń spawalniczych

Lonkwic Paweł, Molski Szymon

Obróbka Metalu

|

2019

|

nr 3

56--59

EN

In this paper the finite element method (FEM) for numerical modeling of bracket type elements obtained by welding was presented. The use of active points for optimization of calculation and reduction maximum stress values accumulated in small areas of the model element, and thus obtaining more uniform distribution, was described.

PL

W artykule przedstawiono wykorzystanie metody elementów skończonych (MES) do modelowania numerycznego części typu wspornik wykonanego spawaniem. Opisano możliwość wykorzystania punktów aktywnych naprężeń do optymalizacji obliczeń, w wyniku czego zmniejszeniu ulegają obliczone wartości naprężeń maksymalnych, skumulowanych w niewielkich obszarach modelowanego elementu, a tym samym uzyskanie bardziej równomiernego ich rozkładu.

5

Analysis of Roll Wear Costs During Multi-Strand Rolling of Ribbed Bars Using New Slitting Pass System

Strycharska Dominika

New Trends in Production Engineering

|

2019

|

Vol. 2, Iss. 2

267-278

EN

The paper presents a modification of the slitting pass system, which ensured a reduction in roll wear during three-strand rolling of ribbed bars with a diameter of 16 mm, and thus reduced the associated costs. The theoretical and experimental research on the rolling process of ribbed bars with a diameter of 16 mm rolled in three-strand technology was carried out on a D350 18-stand continuous bar rolling mill conditions. To determine the cost of slitting pass wear, the results of numerical calculations of the frictional force unit of work obtained using the Forge2011® computer program was used, as well as empirical calculations.

6

Verification of FEM modelling of composite materials based on the results of static strength test

Gojny Katarzyna

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 2

131--139

EN

The article presents the verification of FEM modelling of composite materials based on the results of static strength test. The aim of the work was to examine whether the applied modelling of composite materials is correct and verify it with finite element method (FEM). The composite structure of the PW-6U glider was used as a model. In the program the numerical model (geometry and finite element mesh) of the glider’s wing was created. The wing is made of glass fabrics and a spar with flanges with a glass roving. The composite structure of the wing, including composition, layout and thickness of laminate layers, fiber arrangement was exactly modelled in the program and then subjected to loads. Having the measurements from the static strength tests of the glider, the numerical results were compared with the experimental results. Thanks to the applied modelling, the obtained numerical results were satisfactory and very close to the experimental results from the structural static tests of the glider. Therefore, it can be concluded that the conducted verification of FEM modelling of composite materials is correct. Nowadays application of composite materials is increasingly expanding. Therefore, the modelling of composites becomes a significant issue. FEM modeling allows verification of the structure. At the stage of modelling modifications can be implemented and thus time and costs associated with subsequent changes in the production process may be saved. This is a very good solution which already at the design stage of the structure allows examination of its strength.

PL

Artykuł prezentuje weryfikację modelowania MES materiałów kompozytowych na podstawie wyników statycznej próby wytrzymałościowej. Celem pracy było zbadanie, czy zastosowane modelowanie kompozytów jest prawidłowe, i zweryfikowanie tego metodą elementów skończonych (MES). Jako modelu użyto konstrukcji kompozytowego szybowca PW-6U. W programie wykonano model obliczeniowy (geometrię oraz siatkę elementów skończonych) skrzydła szybowca. Skrzydło jest zbudowane ze szklanych tkanin oraz dźwigara z pasami z włókna szklanego. Kompozytową strukturę skrzydła, opisaną m.in. przez rozmieszczenie, układ i grubość warstw oraz ułożenie włókien, dokładnie zamodelowano w programie, a następnie poddano obciążeniom. Na podstawie pomiarów ze statycznych prób wytrzymałościowych szybowca porównano wyniki numeryczne z wynikami eksperymentalnymi. Dzięki zastosowanemu modelowaniu uzyskano zadowalające wyniki numeryczne, bardzo zbliżone do wyników eksperymentalnych z prób statycznych szybowca. Dlatego można stwierdzić, że przeprowadzona weryfikacja modelowania MES materiałów kompozytowych jest prawidłowa. W dzisiejszych czasach zastosowanie materiałów kompozytowych coraz bardziej się rozszerza. Dlatego modelowanie kompozytów staje się istotnym zagadnieniem. Modelowanie metodą elementów skończonych pozwala na weryfikację konstrukcji. Na etapie modelowania można dokonać jeszcze ewentualnych modyfikacji i tym samym zaoszczędzić czas oraz ograniczyć późniejsze koszty związane ze zmianami w procesie produkcji. Jest to bardzo dobre rozwiązanie, które już w fazie projektowania konstrukcji pozwala na zbadanie jej wytrzymałości.

7

Tests and calculations of structural element of temporary bridges

Ganyukov A., Kadyrov A., Balabekova K., Kurmasheva B.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2018

|

Vol. 17, no. 3

215--226

EN

The new concept of mobile temporary bridge overcrossing intended for a reduction of traffic jams is presented in the paper. After discussing the bridge structure details, the optimum length of the module of the bridge overcrossing is determined and then calculation of the orthotropic plate of the bridge carriageway and its supporting structure are presented. In the calculations elements of the mathematical analysis, method of finite elements FEM and method of finite differences FDM as well as analytical displacement method were applied. Reliability of results is confirmed by coincidence of deflections obtained by both, FEM and FDM, methods. The solution matrix of the FDM obtained in this work allows to calculate any plate with wide variety of its geometrical dimensions, and also for different parameters of the plate and reinforcing elements flexural stiffnesses. The analysis of the bridge overcrossing spatial frame is performed by precise method of displacement taking into account the bending and torsion of its elements.

PL

Celem badań było przedstawienie nowej koncepcji mobilnego wiaduktu tymczasowego, umożliwiającego skuteczne zmniejszenie zatorów drogowych. W artykule omówiono konstrukcję mostu, określono optymalną długość modułu wiaduktu mobilnego, przeprowadzono obliczenia wytrzymałościowe płyty ortotropowej jezdni wiaduktu i jego konstrukcji wsporczej. W obliczeniach zastosowano elementy metody analizy matematycznej, metodę elementów skończonych, metodę różnic skończonych i metodę przemieszczeń. Zgodność uzyskanych różnymi metodami wyników obliczenia ugięć potwierdziła ich wiarygodność Wyznaczona w artykule macierz metody różnic skończonych umożliwia obliczanie dowolnych płyt w szerokim zakresie ich wymiarów geometrycznych i przy różnych wartościach sztywności elementów giętnych i wzmacniających płyty. Wykorzystując metodę przemieszczeń przeprowadzono obliczenia ramy przestrzennej wiaduktu, uwzględniając zginanie i skręcanie jej elementów konstrukcyjnych.

8

Wykorzystanie sprzężonych pakietów obliczeniowych COMSOL Multiphysics® i MATLAB® do optymalizacji w wybranych zagadnieniach pola elektromagnetycznego

Dudziak K., Stawicki K., Brykalski A.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2018

|

No. 93

77--88

PL

W artykule autorzy opisują proces modelowania czujnika indukcyjnego i optymalizacji wybranych parametrów oraz wymiany danych między pakietami obliczeniowymi COMSOL Multiphysics [5] i Matlab [6]. W zaprezentowanych przypadkach program COMSOL, wykorzystujący Metodę Elementów Skończonych (MES), posłużył do obliczania pola elektromagnetycznego, natomiast w programie Matlab została przeprowadzona optymalizacja z wykorzystaniem Algorytmu Genetycznego (AG). Układ wykorzystany w pracy składa się z trzech współosiowych cewek, umieszczonych w pewnej odległości od siebie (rys. 3). Jest to przykład przetwornika wiroprądowego, który ma służyć do określania rodzaju materiału z jakiego zbudowany jest badany obiekt, umieszczany pomiędzy cewkami. W tym modelu optymalizacji podlegają wymiary geometryczne cewek. Funkcja celu została zdefiniowana w taki sposób, aby napięcie różnicowe między cewkami odbiorczymi było możliwie najbliższe zera, gdy nie ma obiektu.

EN

In the article, the authors describe the process of modeling the inductive sensor and optimization of selected parameters with data exchange between COMSOL Multiphysics and Matlab calculation packages. In the presented cases, the COMSOL program was used to model the electromagnetic field with the Finite Element Method (FEM), while the Matlab program was used to optimize the sensor using the Genetic Algorithm (AG). The system used in the work consist of three coaxial coils placed at a distance from each other. In the space between the coils an object can be placed. This is an example of the eddy current transducer, which is to be used to determine the type of material from which the tested object is made. In this model, the geometrical dimensions of the coils are subject to optimization. The objective function has been defined in such a way that the differential voltage on the receiver coils should be as close to zero as possible when there is no object.

9

Modelowanie i obliczenia projektowe – referat generalny

Cudny M.

Inżynieria Morska i Geotechnika

|

2018

|

nr 3

151--156

PL

Ogólne omówienie artykułów zakwalifikowanych do sesji „Modelowanie i obliczenia projektowe” XVIII Krajowej Konferencji Mechaniki Gruntów i Inżynierii Geotechnicznej. Grupy tematyczne artykułów: analizy próbnych obciążeń pali pojedynczych, analizy numeryczne z wykorzystaniem MES, analizy oparte na modelowaniu belek na podporach sprężystych, projektowanie oparte na obowiązujących normach, obliczenia klasyczne, zagadnienia dynamiki gruntów oraz zagadnienia teoretyczne. Krótka dyskusja dotycząca tematyki prezentowanej w każdej grupie.

EN

A brief report of articles qualified to the session “Modelling and Design Calculations” at the XVIII National Conference of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Thematic groups of the articles: analyses of single pile loading tests, numerical analyses with FEM, analyses based on the modelling with beam on elastic springs concept, geotechnical design with standards, classical design methods, soil dynamics problems and theoretical problems. A short discussion regarding the presented problems in each thematic group.

10

Stanowisko do badania wytrzymałości konstrukcji nośnej pojazdów, zgodnie z wymaganiami zawartymi w Regulaminie EKG ONZ nr 66

Barszcz Z., Podkowski K.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2018

|

R. 19, nr 12

289--292

PL

W artykule omówione zostało stanowisko do badania wytrzymałości konstrukcji nośnej pojazdów pasażerskich – głównie autobusów, zgodnie z wymaganiami zawartymi w Regulaminie EKG ONZ nr 66.

EN

The article discusses the stand for testing the strength of the super-structure of passenger vehicles – mainly buses, in accordance with the requirements of UN ECE Regulation No. 66.

11

Finite element analysis of influence of flank wear evolution on forces in orthogonal cutting of 42CrMo4 steel

Madajewski M., Nowakowski Z.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2017

|

Vol. 37

58--64

EN

This paper presents analysis of flank wear influence on forces in orthogonal turning of 42CrMo4 steel and evaluates capacity of finite element model to provide such force values. Data about magnitude of feed and cutting force were obtained from measurements with force tensiometer in experimental test as well as from finite element analysis of chip formation process in ABAQUS/Explicit software. For studies an insert with complex rake face was selected and flank wear was simulated by grinding operation on its flank face. The aim of grinding inset surface was to obtain even flat wear along cutting edge, which after the measurement could be modeled with CAD program and applied in FE analysis for selected range of wear width. By comparing both sets of force values as function of flank wear in given cutting conditions FEA model was validated and it was established that it can be applied to analyze other physical aspects of machining. Force analysis found that progression of wear causes increase in cutting force magnitude and steep boost to feed force magnitude. Analysis of Fc/Ff force ratio revealed that flank wear has significant impact on resultant force in orthogonal cutting and magnitude of this force components in cutting and feed direction. Surge in force values can result in transfer of substantial loads to machine-tool interface.

12

MES w analizie pracy pali zagłębionych w utworach skalistych

Kwiecień S., Sękowski J., Szustak J.

Geoinżynieria : drogi, mosty, tunele

|

2016

|

nr 2

22--25

PL

Na przykładzie działań przeprowadzonych w ramach przebudowy stadionu sportowego zaprezentowany został przykład wykorzystania MES do odwzorowania zależności obciążenie – osiadanie pali zagłębionych w utworach skalistych, poddanych próbnym obciążeniom statycznym. W ten sposób uzyskano skrajne wartości modułu Younga podłoża skalnego. Uzyskane wartości wykorzystano w pracach projektowych, m.in. do oszacowania osiadań, różnic osiadań i sił wewnętrznych w konstrukcji zadaszenia widowni stadionu sportowego, posadowionej na palach w utworach skalistych (zwietrzelinach piaszczystych i gliniastych).

EN

Activities performed during alteration of a sports stadium were used to create an example of using the FEM to map the load vs settlement relationship of piles inserted into rock formations and subjected to static test loads. This allowed to determine the extreme values of the rock formation Young’s modulus. These values were in turn used to i.a. evaluate the settlement, settlement differences and internal forces in the stadium’s roof structure which rests on piles inserted into rock formations (clay and sand eluvia).

13

Zastosowanie radialnych funkcji bazowych do analizy pola akustycznego wnętrz pojazdów

Majkut L.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

1183--1187

PL

W artykule opisano możliwości zastosowania jednej z tzw. metod bezsiatkowych do analizy pola akustycznego wnętrza pojazdu. Do analizy wybrano metodę kolokacyjną z bazą globalnych funkcji radialnych. W kolejnych punktach pracy opisano wykorzystywaną metodę analizy i jej zastosowanie do wyznaczenia częstości drgań własnych i charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych wnętrza przykładowego pojazdu. Charakterystyki wyznaczono w dwóch układach źródła: jedno źródło zlokalizowane na środku przedniej części pojazdu (układ siso) i dwa źródła umieszczone po bokach pojazdu (układ miso). Wartości częstości własnych porównano z analizą Metodą Elementów Skończonych.

EN

The work concerns the in acoustics of an vehicle interior with the Radial Based Functions. The collocation method was used for determination eigenvalues and frequency response functions of the car interior. All eigenvalues were compared with Finite Element Analysis results. All results indicate that using of multiquadric (MQ) RBF provide a results with very high accuracy in comparison to numerical results in acoustic analysis of 3D close domain.

14

FEM model of induction hardening of gear of mixture material

Hodek J., Shykula P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 71, nr 2

87--92

EN

Purpose: The purpose of this article is to describe the construction of an FEM model for computing residual stresses generated by induction hardening of a high-carbon steel gear. Design/methodology/approach: The 3D FEM model comprised two parts. The first one which dealt with induction heating was prepared using MSC Marc commercial software. The second one, a model of temperature and deformation fields, was developed with the aid of DEFORM 3D commercial software. Material data was considered to be temperature-dependent. In the second part of the model, the material data was defined on the mixture basis: a separate temperature-dependent data set was specified for each phase, including transformation rules. The data was obtained in part by measuring and in part by calculation using JMatPro commercial software. Temperatures during heating and cooling were measured by means of thermocouples. The convection heat transfer coefficient was determined and the model of induction heating validated using the measured data. The thickness of the martensitic layer upon heat treatment was measured to validate the model. Findings: The 3D FEM model described here predicts the temperature distribution during heat treatment and the thickness of the martensitic layear upon heat treatment accurately. It was thus deduced that this material model was defined correctly and that the calculation of residual stresses would correspond to the reality. Practical implications: Future work should focus on refining the model, e.g. on incorporating transformation plasticity and on analysing the relationship between the residual stress distribution upon heat treatment and the part’s fatigue. Originality/value: The material model described in this article takes into account phase transformations which have a substantial impact on the post-treatment distribution of residual stresses. The 3D FEM model with this type of definition of material provides good predictions of residual stress distribution in the gear.

15

Kalibracja i walidacja procedury Mathara za pomocą Metody Elementów Skończonych

Augustyniak M., Augustyniak B., Jaworski M., Mężyk D.

Energetyka

|

2015

|

nr 1

21--26

PL

Metoda pomiaru naprężeń powierzchniowych przy pomocy rozet tensometrycznych i kontrolowanych odwiertów (metoda otworkowa) jest stosowana powszechnie w odniesieniu do stali izotropowych oraz silnie anizotropowych laminatów, natomiast nie została rozpoznana jej stosowalność do umiarkowanie anizotropowych stopów metali. W artykule opisano odniesienie wyników pomiarów wykonanych na płytach ze stali duplex do modelu numerycznego MES oraz wzorów normatywnych (norma E837). Obserwowane różnice między wynikami doświadczalnymi a numerycznymi mogą wynikać z przybliżonych stałych kalibracyjnych we wzorze konstytutywnym, a także niedoskonałości geometrycznej układu pomiarowego. Nieregularność geometrii – skręcenie próbki względem głównej osi – okazuje się istotnie wpływać na odkształcenia ścinające, wprowadzając do układu dodatkowe naprężenia. Iteracyjne zastosowanie obliczeń MES pozwala na wykazanie i ilościową korektę obu efektów. Wyznaczone są stałe kalibracyjne dla rozety niestandardowej oraz wielkość błędu popełnianego przy stosowaniu wzorów izotropowych do materiału (stali duplex) o ortotropii modułów Young w zakresie 190-210 GPa. Stwierdza się, że realne niepewności pomiarowe znacznie przekraczają błąd związany ze stosowaniem wzorów izotropowych, stąd korekta pod kątem ortotropii rzędu 5%, jakkolwiek możliwa przy użyciu modelu MES, nie jest konieczna.

EN

The method of surface stress measuring with the help of tensometric rosettes and controlled drilling (pinhole method) is commonly used for isotropic steels and strongly anisotropic laminates whereas its applicability for moderate anisotropic metal alloys has not yet been recognized. Described is here the reference of results of measurements made on duplex steel plates to a FEM numerical model and normative patterns (E837 standard). The observed differences between experimental and numerical results can arise from approximative calibration constants in the constitutive pattern as well as from geometric imperfection of a measuring system. Geometric irregularity – sample torsion in relation to the main axis – has a significant influence on shear strains by introducing additional strains into the system. Iterative application of FEM calculations enables demonstration and quantity correction of both effects. Determined are calibration constants for a non-standard rosette as well as the magnitude of an error made when there are applied the isotropic formulae for materials (duplex steel) of the Young’s modulus ortotrophy in the range of 190-210 GPa. Ascertained is that the real measurement uncertainties considerably exceed the error connected with the application of isotropic formulae. So, the ortotrophy correction of 5%, though possible with the use of FEM model, is not necesary.

16

Numerical And Experimental Analysis Of Fracture Of Athrombogenic Coatings Deposited On Ventricular Assist Device In Micro-Shear Test

Kopernik M., Milenin A., Kąc S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

795--800

EN

The Polish left ventricular assist device (LVAD – RELIGA_EXT) will be made of thermoplastic polycarbonate-urethane (Bionate II) with deposited athrombogenic nano-coatings: gold (Au) and titanium nitride (TiN). Referring to the physical model, the two-scale model of LVAD developed in the previous works in the authors’ finite element code is composed of a macro-model of blood chamber and a micro-model of wall: TiN, Au and Bionate II. The numerical analysis of stress and strain states confirmed the possibility of fracture based on localization of zones of the biggest values of triaxiality factor. The introduction of Au interlayer between TiN and polymer improved the toughness of the connection, and increased the compressive residual stress in the coating what resulted in reduction of stress and strain close to the boundary between substrate and coating. However, the proper design of multilayer wall of the medical device requires the introduction of the real stress and strain states in the deposited coatings. The characteristics of TiN nano-coating such as residual stress, material model and fracture model were determined in the previously completed studies such as experimental and numercial nanoindentation tests, profilometry studies and in situ SEM’s micro-tension tests. The experimental in situ SEM’s micro-shear test was performed in the present paper and the corresponding numerical model of the test was also developed, and then, interpreted. The critical strains taken from experiment and considered as the effective strains in the model of test are the values which are the function of triaxiality factors for the tested samples. The developed in the authors’ FE code model of multilayer wall of VAD enriched with critical strain determined in the present paper enables prediction of fracture.

PL

Polska lewa komora wspomagania pracy serca (LVAD – RELIGA_EXT) zostanie wykonana z termoplastycznego poliwęglano-uretanu (Bionate II) z naniesionymi atrombogennymi powłokami: złota (Au) i azotku tytanu (TiN). W odniesieniu do modelu fizycznego, dwuskalowy model komory LVAD opracowany we wcześniejszych pracach w autorskim kodzie elementów skończonch jest złożony z modelu makro czaszy krwistej i z mikro-modelu ściany: TiN, Au i Bionate II. Analiza numeryczna stanów naprężenia i odkształcenia potwierdziła prawdopodobieństwo pękania poprzez zlokalizowanie stref o największej wartości współczynnika naprężenia trójosiowego. Wprowadzenie międzywarstwy złota pomiędzy TiN i polimer poprawiło wytrzymałość tego połączenia i powiększyło ściskające naprężenie własne w powłoce, co doprowadziło do redukcji naprężenia i odkształcenia blisko granicy pomiędzy podłożem i powłoką. Jednakże, właściwy projekt wielowarstwowej ściany urządzenia medycznego wymaga wprowadzenia rzeczywistych stanów naprężeń i odkształceń w naniesionych powłokach. Charakterystyki powłok TiN takie jak naprężenie własne, model materiału i model pękania zostały określone we wcześniej wykonanych badaniach takich jak doświadczalne i numeryczne testy nanoindentacji, badania profilometryczne, i testy mikrorozciągania prowadzone pod elektronowym mikroskopem skaningowym. W niniejszej pracy przeprowadzono doświadczalny test mikrościnania pod skaningowym mikroskopem elektronowym, opracowano model numeryczny tego testu, a następnie go zinterpretowano. Odkształcenia krytyczne otrzymane z doświadczenia i określone w modelu testu jako intensywność odkształcenia są wartościami będącymi funkcją współczynników naprężeń trójosiowych dla badanych próbek. Opracowany w kodzie własnym model elementów skończonych wielowarstwowej ściany komory VAD wzbogacony o określone w niniejszej pracy odkształcenia krytyczne umożliwia przewidywanie pękania.

17

Modeling of the tension and compression behavior of sintered 316L using micro computed tomography

Doroszko M., Seweryn A.

Acta Mechanica et Automatica

|

2015

|

Vol. 9, no. 2

70--74

EN

This paper describes the method of numerical modeling of the tension and compression behavior of sintered 316L. In order to take into account the shape of the mesostructures of materials in the numerical modeling, X-ray microtomography was used. Based on the micro-CT images, three-dimensional geometrical models mapped shapes of the porosity were generated. To the numerical calculations was used finite element method. Based on the received stress and strain fields was described the mechanism of deformation of the materials until fracture. The influence of material discontinuities at the mesoscopic scale on macromechanical properties of the porous materials was investigated.

18

Modelowanie MES procesu azotowania części maszyn

Ratajski J., Olik R., Szparaga Ł.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

nr 2

3--11

PL

W artykule zamieszczono przykłady zastosowania MES do obliczeń czasoprzestrzennego rozkładu stężenia azotu w azotowanych modelowych elementach o kształcie kubicznym oraz w modelowym kole zębatym. W tym celu zaimplementowano model kinetyki wzrostu warstwy azotowanej Fe(N) w środowisku Comsol Multiphysic, dla tych dwóch rozważanych obiektów modelowych. Do dyskretyzacji obiektu zastosowano element skończony typu Lagrange-Quadratic o kształcie tetragonalnym. Wyniki obliczeń zobrazowano w postaci: mapy rozkładów stężeń, izopowierzchni stężenia, klasycznych profili rozkładów stężenia azotu w funkcji odległości od powierzchni oraz zmiany stężenia azotu w formie wykresu trójwymiarowego we współrzędnych: stężenie, czas oraz odległości od powierzchni.

EN

FEM application examples are given for calculations of concentration distributions of nitrogen in function of time and spatial coordinates in the nitrided model cubic-shaped elements and gear-wheel model. For this purpose, the model of nitrided layer growth kinetics Fe(N) was implemented in Comsol Multiphysic environment for these two model objects considered. For discretization were used a finite element of Lagrange-Quadratic type of tetragonal shape. The results of the calculations illustrated in the form of map distributions of nitrogen concentration, concentrationisosurfaces, classic profiles of nitrogen concentration distributions as function of a distance from the surface and of the changes nitrogen concentration in form of a three-dimensional graph coordinates: concentration, time and distance from the surface.

19

Failure Simulation of Metal-Composite Joints

Derewońko A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2013

|

Vol. 21, no. 5 (101)

131--134

EN

The paper presents a numerical analysis method allowing the determination of the degree of failure of an adhesive joint with the use of CAE software. The results of an experimental test are used to describe properties of the joint parts. Described herein is the behaviour of a multi-stepping lap joint of metal with a multilayered fibre composite that is often used in the aircraft industry. Modelling of the contact problem between the metal surface and layer of the composite enables determination of the value of the external tensile load at which the process of failure of the joint begins. The author also proposes a simple method to shape solid finite elements which allows the elimination of the singularity around finite element vertices. The method has been applied to numerical analysis of the joint, in which the layers were stacked at various angle orientations. The influence of the step length of the metal part on the joint strength was also considered. The results of numerical analysis were compared with those of experimental investigations of the joint strength, giving satisfactory agreement.

PL

W pracy przedstawiono metodę analizy numerycznej umożliwiającej określenie stopnia zniszczenia połączenia przy użyciu oprogramowania CAE, z wykorzystaniem wyników testów eksperymentalnych. Opisano zachowanie trójstopniowego połączenia zakładkowego metalu z wielowarstwowym kompozytem włóknistym, które jest często wykorzystywane w przemyśle lotniczym. Odwzorowanie zagadnienia kontaktu między powierzchnią metalu i warstwą kompozytu pozwala określić wartość obciążenia zewnętrznego, przy którym rozpoczyna się proces niszczenia połączenia, który jest wywołany rozciąganiem. Zaproponowano sposób ukształtowania bryłowych elementów skończonych, który pozwala wyeliminować nieciągłości występujące w obszarach naroży. Metoda została zastosowana do analizy numerycznej połączenia, w którym wielowarstwowy laminat utworzono z prepregu ułożonego pod różnymi kątami. Przeanalizowano wpływ wymiarów stopnia części metalowej na wytrzymałość połączenia. Wyniki analiz numerycznych porównano z rezultatami badań eksperymentalnych uzyskując zadowalającą zgodność.

20

Analiza rozkładu naprężeń/odkształceń w skojarzeniu żeliwo-kompozyt w warunkach smarowania olejem za pomocą MES

Bąkowski H.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2012

|

z. 74

5-10

PL

W artykule przedstawiono model występujący zarówno w skojarzeniu pierścień tłokowy–tuleja cylindrowa, jak i tłok–tuleja cylindrowa. Rzeczywisty kształt i wielkość fazy zbrojącej (Al2O3) określono na podstawie badań metalograficznych i statystycznych. W ten sposób odzwierciedlono rzeczywisty kształt twardych cząstek fazy zbrojącej. W badanym skojarzeniu wprowadzono medium smarne w postaci oleju. Przeprowadzone badania symulacyjne miały na celu określenia rozkładu i wartości naprężeń/przemieszczeń w warunkach ekstremalnej eksploatacji.

EN

In this paper presented model occurring in piston ring – cylinder linear and piston – cylinder liner. The materials in these contacts were made from composites and casts iron. The real shape and size of reinforcement phases (Al2O3) in composite were determined on the basis of metallographic and statistic examination. On the basis of these examination could be reconstruction the real shape of reinforcement phase hard particles. The main aims of the simulation research were determination of stresses and strains in extreme service condition.