Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Insights Into Estimation of Sand Permeability: From Empirical Relations to Microstructure-based Methods

Bodak Bartłomiej, Sobótka Maciej

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2024

|

Vol. 46, nr 1

1--20

EN

This study evaluates various methods for estimating soil permeability using microtomographyderived data and compares them to the conventional laboratory approaches. Different methods, including measurement in custom-designed permeameter at micro- CT-compatible scale, empirical equations, simulated sifting, semi-theoretical equations, pore-network modeling, and lattice-Boltzmann simulations, were applied to samples of sandy soils with distinct microstructural properties. The empirical equations showed varied results, highly dependent on the method chosen. The simulated sifting method was able to adequately estimate the granulometric properties of the soil, allowing the use of empirical permeability formulations for substantially small samples. Semi-theoretical equations based on the microstructural properties presented reasonable agreement for some samples. The pore-network modeling approach demonstrated computational efficiency but lacked accuracy. The lattice-Boltzmann method required significant computational resources but did not provide substantially closer alignment with the measured hydraulic properties of some samples. None of the simulations was able to properly determine the permeability of silty and organically contaminated sand. The study highlights the complexity of permeability estimation, emphasizing the need for choosing volumes of interest, resolution of micro-CT scans, and methods that match specific soil characteristics and available computational resources.

2

Mechanical properties of ABS samples manufactured under different process conditions

Czyżewski Piotr, Marciniak Dawid, Sykutera Dariusz

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 1

art. no. e147065

EN

The purpose of this study is to determine the effect of manufacturing conditions on the mechanical properties and structure of ABS parts. Two sets of samples with the same geometric characteristics were produced by fused deposition modelling (FDM) and injection molding (IM). The molding pressure and cooling rate were found to have a significant effect on shaping the mechanical properties and structure of ABS products. The manufacturing method and adopted process parameters have a significant impact on the degree of packing of macromolecules in the volume of the product and thus determine its density. Selected mechanical properties were determined and compared with their specific gravity. The research was carried out using tools and machines, i.e. injection molds of unique design and standard measuring stations. Tensile and bending strengths and Young’s modulus were related to the density of products obtained under different process conditions and having gradient and solid structures. The results provide useful information for engineers designing products using FDM technology. Relating tensile and flexural strength and Young’s modulus to the specific gravity of the product. It was found that the value of product properties is closely related to various process conditions, which further provides a true description of the products.

3

Investigation on the degradation rate of PCL polymer scaffolds with bioglass and graphene additives using computer microtomography

Nikodem Anna, Wrona Joanna, Krukowska Anna, Rajzer Izabela

Engineering of Biomaterials

|

2021

|

Vol. 24, no. 163

111

4

The assessment of temperature amplitude arising during the implant bed formation in relation to variable preparation parameters – in vitro study

Kosior Piotr, Nikodem Anna, Kozuń Marta, Dudek Krzysztof, Janeczek M., Dobrzyński Maciej

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 3

163--173

EN

The main purpose of this study was to analyse the temperatures generated during the bone bed preparation, given the internal structure of the bone bed, the geometry of the hole, and the treatment parameters such as the type of cooling and the rotational speed of the drill. The investigated material was domestic pig ribs, in which holes were drilled three times using two drill bit systems used for Hiossen® and Paltop® dental implantation. The ThermaCAM® P640 thermal imaging camera was used for measurement of drilling temperatures. After the holes were drilled, each rib was examined using the 1172 SkyScan microtomograph, Bruker®, to compare the geometry of the machined holes. The presented study proved that larger diameter drill bits (Hiossen® drill bits) generate more heat during the machining process, as evidenced by higher temperatures obtained for the Hiossen system in each case. It was proved that rotational speed, drill bit diameter and cooling system have a significant effect on the amount of heat generated during bone tissue preparation. The density and type of bone tissue in which the hole is prepared are significant factors affecting the amount of heat generated.

5

Charakterystyka utworów czerwonego spągowca w aspekcie badań rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej i mikroskopii optycznej

Dohnalik Marek, Ziemianin Konrad

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 11

765--773

PL

Artykuł prezentuje wyniki analiz mikrotomograficznych oraz petrograficznych piaskowców czerwonego spągowca pobranych z materiału rdzeniowego z otworów wiertniczych zlokalizowanych na obszarze monokliny przedsudeckiej, w jej części środkowej iźpółnocnej, oraz na granicy monokliny przedsudeckiej i synklinorium mogileńsko-łódzkiego. Do badań wytypowano 3 rejony: Czarna Wieś–Parzęczewo (19 próbek), Środa Wielkopolska–Kromolice (21 próbek) oraz Siekierki–Miłosław (21 próbek). Celem przeprowadzonych badań petrologicznych oraz mikrotomograficznych było zbadanie, w jaki sposób odmienne właściwości zbiornikowe piaskowców znajdą odzwierciedlenie w wynikach zastosowanych metod. Wykazano zdecydowane zróżnicowanie pomiędzy próbkami z rejonu Środa Wielkopolska–Kromolice a pozostałymi przebadanymi obszarami. Dla wspomnianego obszaru otrzymano najwyższą średnią wartość porowatości efektywnej, najwyższy średni udział podsystemów zaliczanych do VII klasy objętości porów, trzykrotnie większą średnią wartość współczynnika porowatości CT oraz największą długość średniej cięciwy. Również pod kątem petrograficznym (skład szkieletu ziarnowego, typ cementu) jest to region, gdzie zaznaczają się wyraźne różnice, zwłaszcza w porównaniu z rejonem Czarna Wieś–Parzęczewo. Na podstawie uzyskanych wyników możliwe było uszeregowanie przebadanych rejonów pod kątem własności zbiornikowych – od najgorszych (Czarna Wieś–Parzęczewo) do najlepszych (Środa Wielkopolska–Kromolice). Wyciągnięte wnioski znajdują także potwierdzenie w innych analizach petrofizycznych (np. porozymetria rtęciowa, analizy przepuszczalności). Połączenie otrzymanych wyników mikrotomograficznych i petrograficznych pozwoliło na uzyskanie pełnej charakterystyki badanych próbek – zarówno pod kątem składu mineralogicznego szkieletu ziarnowego, jak też wykształcenia przestrzeni porowej. Dane te, zwłaszcza w połączeniu z wynikami analizy gęstości i porowatości metodami piknometrii helowej oraz porozymetrii rtęciowej, otwierają szereg możliwości przeprowadzenia różnego typu modelowań (porowatość, przepuszczalność) zarówno w skali samej próbki, jak też w skali otworu lub nawet całego basenu, co ma kluczowe znaczenie dla tworzenia strategii poszukiwań złóż węglowodorów.

EN

The article presents the results of microtomographic and petrographic investigations of Rotliegend sandstones collected from core material from wells located in the area of the Fore-Sudetic Monocline in its central and northern parts and also on the border of the Fore-Sudetic Monocline and the Mogilno - Łódź Synclinorium. Three areas were selected for the study: Czarna Wieś–Parzęczewo (19 samples), Środa Wielkopolska–Kromolice (21 samples) and Siekierki–Miłosław (21 samples). The aim of the petrologic and microtomographic studies was to investigate how the different reservoir properties of sandstones will be reflected in the results of the methods used. Strong differences between samples from the region of Środa Wielkopolska–Kromolice and the other studied areas have been demonstrated. In the case of this area several key factors were noticed: the highest average value of effective porosity; the highest average content of pores belonging to class VII (pore volume subsystem classification); three times higher average value of the CT porosity coefficient and the largest length of the average chord. Also in terms of petrography (composition of grains, cement type) it is a region where major differences, especially compared to the region of Czarna Wieś–Parzęczewo, can be seen. Based on the obtained results, it was possible to rank the examined regions in terms of their reservoir properties – from the worst (Czarna Wieś–Parzęczewo) to the best (Środa Wielkopolska–Kromolice). These conclusions are also confirmed by other petrophysical analyses (eg. mercury porosimetry, permeability analysis). Combination of the obtained microtomographic and petrographic results allowed to obtain a full characterization of the investigated samples – both in terms of the mineralogical composition of grains, as well as the development of the pore space. These data, especially in combination with the results of density and porosity analyses (helium pycnometry and mercury porosimetry), open up a number of possibilities to carry out different types of modeling (porosity, permeability) both on the scale of the sample itself, as well as the scale of a single well or even the whole basin, which is crucial for creating a hydrocarbon exploration strategy.

6

Zastosowanie mikrotomografii komputerowej do badania orientacji klastów w glinach lodowcowych

Hermanowski Piotr, Duda Piotr

Przegląd Geologiczny

|

2019

|

Vol. 67, nr 8

653--661

EN

Limitations of macroscopic measurements and observations of glacial tills, no matter how informative they are, have contributed to the development of micromorphological analysis first in thin sections, since the 80’s using X-ray computed tomography, and recently X-ray computed microtomography (μ-CT). The цCT has found wide applications in science including earth sciences where is used for imagining various geological samples in the 3D view. The sampling procedure and preparation of samples do not generate much effort, and eventually, allow analysis of samples with a preserved undisturbed structure. Herein, we present a short review and methodology of μCT as well as its application to the study of glacial tills. For example, we analyzed a subglacial till sample from the lee side of a drumlin located in the Stargard drumlin field area, NW Poland. The results show a distinctive bimodal pattern of clast fabrics which is interpreted as a result of subglacial till squeezing. Smaller clasts are obliquely oriented to the major direction of the ice flow whereas the larger clasts orientation is approximately in accordance with the major shear stress direction. Overall, our data emphasize the potential of the μ-CT in glacial till studies.

7

Geometrie modelling of bone structures using computed microtomography

Jankowski K., Kokot G., Skalski K., Makuch A., Pawlikowski M.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 3

17--24

EN

The article presents the algorithm for geometric modelling of bone structures. The images obtained during a microtomography test (fiCT) and the specialist engineering software allow to make 3D models of these structures and their application in further studies using the finite element method. Conducting the appropriate treatment of the derived models it is possible to improve the quality of the finite element mesh and to reduce the number of elements of which it is composed. This simplifies and accelerates the further numerical analysis conducted on bone models.

PL

Artykuł przedstawia algorytm postępowania przy modelowaniu geometrycznym struktur kostnych. Obrazy uzyskane podczas badania mikrotomografem oraz specjalistyczne oprogramowanie inżynierskie umożliwiają wykonywanie modeli 3D tychże struktur oraz wykorzystanie ich w dalszych badaniach z użyciem metody elementów skończonych. Przeprowadzając odpowiednią obróbkę uzyskanych modeli możliwa jest poprawa jakości siatki elementów skończonych oraz zmniejszenie liczby elementów, z których się składa. Ułatwia to i przyśpiesza dalszą analizę numeryczną prowadzoną na modelach kości.

8

Mineral composition of shales and the results of triaxial compression tests – a case study from the Ordovician and Silurian rocks of Poland

Dohnalik M., Kowalska S., Mikołajewski Z., Domonik A., Tabor Z.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 6

355--360

EN

Hydraulic fracturing is needed to extract hydrocarbons from shale rock formations. The efficiency of fracturing depends on many factors, but the mechanical properties of rocks are one of the most important of them. This paper presents the results of studies of the influence of the mineral composition of rocks on their mechanical properties. The investigated cores represent different formations from the Silurian-Ordovician basin from the polish part of the East–European Platform. X-ray diffractometry (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) methods were used to establish the composition of the studied rocks, whereas the mechanical parameters were derived from triaxial compression tests. Correlation was conducted between the mineral composition and the mechanical parameters. The X-ray microtomography (micro-CT) method was used in order to visualize the structural changes in the rocks caused by triaxial compression. As a result of the research, a discussion on the influence of the rock matrix composition on its mechanical properties is presented.

PL

Szczelinowanie hydrauliczne jest niezbędnym zabiegiem w celu wydobywania węglowodorów z formacji skał łupkowych. Efektywność szczelinowania zależy od wielu czynników, między innymi od właściwości mechanicznych skał. W artykule przedstawiono wyniki badań nad wpływem składu mineralnego skał na ich właściwości mechaniczne. Badane rdzenie reprezentują utwory syluru i ordowiku z polskiej części skłonu platformy wschodnioeuropejskiej. W celu określenia składu próbek wykorzystano metodę dyfraktometrii (XRD) i fluorescencji (XRF) rentgenowskiej, a parametry mechaniczne próbek skał uzyskano z wytrzymałościowych testów trójosiowego ściskania. W artykule opisano korelacje uzyskane pomiędzy składem mineralnym, a parametrami mechanicznymi. Dodatkowo wykorzystano metodę rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej (micro-CT) w celu wizualizacji zmiany struktury próbek skał spowodowanej testem trójosiowego ściskania.

9

Study on Liquid Moisture Transport of Knitted Fabrics by Means of MMT, Thermography and Microtomography Systems

Nemcokova R., Glombikova V., Komarkova P.

Autex Research Journal

|

2015

|

Vol. 15, no. 4

233--242

EN

Liquid moisture transport of textile structures has been studied in order to manage human perspiration well. This article deals with investigation of dynamic moisture transport of knitted fabrics by sophisticated methods, such as moisture management tester (MMT), thermography and microtomography systems. Three groups of knitted fabrics were analysed by the above-mentioned methods. Specifically, the distribution of liquid drops on samples was compared with the results of vertical wicking of tested materials and the parameter of three-dimensional fabric porosity. Both dynamic spreading of liquid drops on the surface of samples (from top and bottom sides simultaneously) and vertical wicking behaviour of textiles were analysed by the combination of thermography and image analysis system. Further, the results from MMT and porosity analysis by microtomography system were investigated to specify the interaction between structure parameters of knitted fabrics and their liquid transport properties which influence total wear comfort.

10

Zwiększenie możliwości wyznaczania parametrów zbiornikowych skał z wykorzystaniem rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej

Dohnalik M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2014

|

nr 193

1--162

PL

Niniejsza praca obejmuje ocenę możliwości zastosowania rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej do opisu struktury porowej skał. Do realizacji badań wykorzystano mikrotomograf Benchtop CT160Xi firmy X-tek (Nikon). W pracy omówiono podstawy rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej i opisano zjawiska zachodzące podczas przechodzenia promieniowania X przez materię badanego ośrodka. Następnie przedstawiono metodykę przetwarzania obrazu w programach ImageJ i AVIZO oraz analizę obrazu w programie MAVI. Badania wykonane podczas realizacji pracy zostały przeprowadzone na próbkach piaskowca czerwonego spągowca facji rdzenia wydmy. Próbki pochodziły z trzech rejonów: Czarna Wieś-Parzęczewo, Siekierki-Miłosław i Środa Wielkopolska-Kromolice. Za pomocą badań laboratoryjnych obejmujących pomiary: spektrometrem jądrowego rezonansu magnetycznego, porozymetrem rtęciowym, piknometrem helowym oraz przepuszczalnościomierzem stwierdzono występowanie znacznych różnic we właściwościach zbiornikowych pomiędzy próbkami pochodzącymi z poszczególnych rejonów. Wszystkie otrzymane wyniki zostały przedstawione w formie tabelarycznej. Dla uzyskanych parametrów wyznaczono macierze współczynników korelacji. Następnie sprawdzono, w jakim stopniu wartości otrzymane z analizy obrazu korelują z parametrami uzyskanymi innymi sprawdzonymi metodami badawczymi.

EN

The research is focused on evaluating the application of computed roentgen microtomography in description of the rock pore structure. The X-tek (Nikon) Benchtop CT160Xi microtomograph was used in the analyses. The working principles of microtomography and the phenomena taking place during the passing of X-rays through the studied sample are described in this research; the methodology of image processing in ImageJ and AVIZO software and image analysis in MAVI are also presented. The studies were made on samples of sandstones representing the dune core facies of the Rotliegend from three areas: Czarna Wieś-Parzęczewo, Siekierki-Miłosław and Środa Wielkopolska-Kromolice. Laboratory analyses including measurements with: nuclear magnetic resonance spectrometer, mercury porosimeter, helium pycnometer and permeabilitymeter have indicated the presence of significant differences in the reservoir properties in samples from different areas. All the obtained results have been presented in tables. Matrices of the correlation coefficients have been constructed for the obtained parameters. Next, the values obtained from image analysis were compared with parameters obtained using mentioned classical study methods.

11

A multistep approach for micro tomography obtained medical image segmentation

Buczkowski M., Saeed K.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2014

|

Vol. 23

69--76

EN

This paper presents a multistep approach for segmentation of micro tomography images. Various images of porous structures were studied. Proper segmentation of that images is necessary to create 3D models of these structures. The introduced algorithm concerns finding the proper way of image filtering before the use of Canny-Deriche edge detection to obtain the best possible segmentation.

12

Root Canal System Analysis with a Group of First Permanent Molars of Upper and Lower Jaw

Mroczek K., Szlązak K., Jodkowska E., Święszkowski W., Kurzydłowski K.J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

629--632

EN

A progressive bacteria invasion on tooth tissues leads to pulp inflammation, microabscesses of the pulp, destruction and in consequence inflammation of periapical tissues. Therefore the aim of endodontic treatment is three dimensional debridement of a root canal from the vent in pulp chamber to the physiological narrowing. Therefore the aim of the study is analysis of root canal configuration, number of canals, presence of lateral canals and canal delta with the group of first permanent molars. At the same time the accuracy of the radiological examination (x-ray images) is estimated due to comprehension of X-ray images performed before teeth preparation with root canal system and after observation of transversal cuts by means of light microscopy and microtomography. This establishment is presented through the differences in conventional radiological image and clinical assessment.

PL

Postępująca inwazja bakteryjna w tkankach zęba prowadzi do zapalenia miazgi, powstawania w niej mikroropnii, zniszczenia a w konsekwencji do zapalenia ozębnej. Z tego względu celem leczenia endodontycznego stało się trójwymiarowe oczyszczenie kanału korzeniowego od jego ujścia do przewężenia fizjologicznego. Dlatego celem pracy jest analiza konfiguracji, ilości kanałów korzeniowych, istnienia kanałów bocznych oraz delty korzeniowej w grupie pierwszych zębów trzonowych stałych w uzębieniu ludzkim. Jednocześnie ocenie poddawana jest dodatkowo swoistość badania radiologicznego (zdjęcia zębowe), poprzez porównanie zdjęć rentgenowskich wykonanych przed preparacją zębów z obrazem systemu kanałowego uzyskanego na podstawie mikrotomografii oraz po wykonaniu szlifów poprzecznych i ich obserwacji na mikroskopie świetlnym. Celem tej oceny jest zaprezentowanie rozbieżności pomiędzy oceną radiologiczną systemu kanałowego a kliniczną.

13

Computed microtomography in the analysis of fiber migration in yarn

Toda M., Grabowska K.E.

Autex Research Journal

|

2013

|

Vol. 13, no. 1

28--32

EN

This study is a short analysis of the use of computer microphotography in fiber migration testing as a modern nondestructive testing method. Microtomography operates similarly to X-ray computed tomography systems used in medicine, but with much better resolution owing to the use of a smaller radiation spot. The internal structure is reconstructed as a series of two-dimensional cross-sections that are then used to create 2D and 3D morphological objects. This process is non-destructive and does not require special preparation of a testing material.

14

Identyfikacja porowatości w kompozytach węglowo i szklano/epoksydowych metodą mikrotomografii komputerowej

Majerski K., Bieniaś J., Ostapiuk M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 2

98-102

PL

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa jest nieniszczącą metodą badawczą umożliwiającą wykrywanie oraz trójwymiarowe obrazowanie nieciągłości strukturalnych wewnątrz kompozytowych materiałów polimerowych. Celem pracy było wykorzystanie mikrotomografii do określenia poziomu porowatości oraz kształtu i rozmieszczenia porów w strukturze kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami. Materiał badawczy stanowiły wytworzone metodą autoklawową kompozyty polimerowe wzmacniane tkaniną szklaną oraz węglową. W pracy podjęto próbę określenia ilościowej zawartości porowatości oraz przedstawiono wyniki rekonstrukcji dwu i trójwymiarowej materiału badawczego. Dodatkowo w ramach pracy wykonano i porównano przestrzenne modele binarne obrazujące rozmieszczenie oraz rozmiar nieciągłości struktury w objętości badanych materiałów. W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono występowanie porowatości w badanych materiałach na poziomie poniżej 1%.

EN

X-ray computed micro-tomography is a non-destructive test method that allows detection and three-dimensional imaging of structural discontinuities within the composite polymer materials. The aim of this study was to use micro-tomography to determine the level of porosity and pore shape and distribution in the structure of fiber reinforced polymer composites. The studied material was produced by autoclaving method as polymer composites reinforced with glass and carbon fabric. This paper attempts to quantitatively determine the porosity content and the results of two-and three-dimensional reconstruction of the research materials. In addition, the work performed and compared the spatial distribution models of binary imaging and size structure of the discontinuity in the volume of test materials. The materials porosity was determined at less than 1%.

15

Identyfikacja nieciągłości w kompozytowych panelach sandwiczowych z wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej

Ostapiuk M., Bieniaś J., Jakubczak P., Surowska B.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 2

93-97

PL

Kompozytowe konstrukcje sandwiczowe są stosowane na szeroką skalę w konstrukcjach lekkich. W lotnictwie wewnątrz paneli stosowane są niemetaliczne struktury sandwiczowe zawierające wypełniacz ulowy Nomex jako standardowy rdzeń. Niektóre z defektów takie jak nieciągłości, pustki lub deformacje w ściankach wypełniacza ulowego mogą powstawać podczas procesu wytwarzania, stąd niezbędna staje się ocena jakości struktury. Nieciągłości w kompozytowych panelach sandwiczowych wykonywanych na pokrycia śmigłowca zostały poddane analizie wykorzystując technikę rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. Szczegółowe obserwacje struktury wykazały obecność nieciągłości w obszarze przejścia z wypełniacza ulowego do laminatu oraz w przekrojach ukośnych wypełniacza. Wydłużone nieciągłości stanowiły powyżej 80% defektów, wykazując tym samym charakter delaminacji. Rozmiar i ilość defektów przekroczył dopuszczalny poziom akceptowalności przyjętej w lotnictwie.

EN

Composite sandwich constructions are widely used in various lightweight structures. The non-metallic sandwich structures containing Nomex honeycomb as a standard core are used for interior panels for aircraft. Some defects as discontinuities, voids or deformation of honeycomb walls can be formed during manufacture, so the quality inspection of the structure is necessary. The discontinuities in a composite sandwich panel of helicopter cover were analyzed using X-ray computed microtomography techniques. The detailed observations of the structure showed the discontinuities presence in the area with diagonally cut across honeycomb and in the laminate. Elongated of the discontinuities constitute above 80% of the defects. They have a delamination character. The size and amount of manufacturing defects exceed acceptable limits in aerospace technology.

16

Analiza związków prędkości propagacji fal sprężystych z przestrzenią porową skały odzwierciedloną w obrazie 3D

Cebulski D., Madejski P.

Nafta-Gaz

|

2012

|

R. 68, nr 9

566-574

PL

Właściwości porowatych ośrodków skalnych zależą przede wszystkim od morfologii przestrzeni porowej i fazy stałej. Bezpośredni pomiar 3D struktury wewnętrznej skał jest teraz łatwo dostępny dzięki pomiarom komputerowej mikrotomografii rentgenowskiej. W pracy przedstawiono wykonane badania mikrotomograficzne przykładowych struktur porowatych, poddano je przetworzeniu w siatki numeryczne, a następnie, w oparciu o modelowanie ciśnienia akustycznego, wykonano analizy rozchodzenia się fali akustycznej w ośrodku porowatym.

EN

Properties of porous rocks depend primarily on the morphology of the pore space and solid phase. Direct measurement of the 3D internal structure of rocks is now easily accessible by measuring the X-ray microtomography (micro-CT). The paper presents research carried out on samples of micro-CT porous structures, subjected to processing in the numerical grids and then, based on sound pressure model performed the analysis of acoustic wave propagation in a porous medium.

17

Analiza porównawcza kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami zawierających mikropory

Bieniaś J., Surowska B., Ostapiuk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

655--658

PL

W pracy porównano jakościowo i ilościowo porowatość w kompozytach polimerowych wzmacnianych włóknami szklanymi i węglowymi ocenianą trzema metodami: analityczną, mikroskopową na mikroskopie świetlnym z oprogramowaniem do analizy obrazu Image Pro Plus i mikrotomografii na rentgenowskim mikrotomografie komputerowym SkyScan 1174 z oprogramowaniem CT Analyser. Badania miały na celu sprawdzenie przydatności tych metod do oceny stopnia nieciągłości struktury materiałów kompozytowych, niezbędnej w kontroli jakości wyrobów. Przedmiotem badań były panele kompozytowe o osnowie z żywicy epoksydowej wzmacniane włóknami szklanymi oraz węglowymi w postaci tkanin o splocie krzyżowym, po dwie sztuki każdego rodzaju. Panele z włóknami szklanymi składały się z 16 warstw tkaniny, natomiast z włóknami węglowymi z 18. Materiały wytworzono metodą autoklawową. W metodzie analitycznej dla obu paneli wzmacnianych włóknem szklanym uzyskano bardzo małą porowatość, czego nie potwierdziły pozostałe metody (rys. 1). Lepszą zgodność uzyskano dla paneli wzmacnianych włóknem węglowym (rys. 2). Obserwacje mikroskopowe ujawniły obecność porów o różnej geometrii przekroju (rys. 3 i 4). W kompozycie epoksydowo/szklanym ich kształt jest zbliżony do okrągłego, natomiast w epoksydowo/węglowym obserwuje się również pory wydłużone. Z wykonanych obliczeń dla paneli szklanych otrzymano, według klasyfikacji Purslowa, średnią jakość, a dla paneli węglowych dobrą (C1) i doskonałą (C2), przy około 50% błędzie względnym pomiarów. Mikrotomografia komputerowa stanowi najdokładniejszą z wybranych metod identyfikacji nieciągłości w kompozytach polimerowych, pozwalając na zobrazowanie struktury 2D i 3D oraz obliczenie udziału porów. Uzyskano dobrą dokładność pomiarów w porównaniu z pozostałymi metodami, błąd względny wyniósł około 15%. Uwzględniając rozrzut wartości pomiarów (wielkości średnie i odchylenie standardowe) można uznać, że uzyskano porównywalne wyniki z mikrotomografii oraz mikroskopii świetlnej (rys. 1 i 2). Stwierdzono, że metoda mikrotomografii komputerowej jest dobrym narzędziem do określania nieciągłości w kompozytach polimerowo/włóknistych i docelowo powinna wyeliminować metodę analityczną stosowaną w laboratoriach przemysłowych. Ponadto może zastąpić metodę mikroskopową, skracając czas badań i dając dokładniejsze, dwu- i trójwymiarowe obrazy struktury.

EN

The paper contains a qualitative and quantitative comparison of porosity character in glass and carbon fibre reinforced polymeric composites. This character was evaluated by means of three methods: analytical method, micro scopic method using light microscope with Image Pro Plus software dedicated for image analysis and microtomography method using X-ray microfocus CT scanner (SkyScan 1174) with CT Analyser software. The purpose of the study was to verify the usability of these methods for evaluation of the degree of structural discontinuity of composite materials, as required in products quality inspection. The tests were carried out on composite panels consisting of epoxy resin matrix reinforced with cross woven glass and carbon fibres, two pieces of each type of fabric. The panels with glass fibres consisted of 16 fabric layers and the panels with carbon fibres consisted of 18 layers. The composite materials have been produced using autoclave technique. The value of porosity obtained by means of analytical method for the both panels reinforced with glass fibres was very low but this result was not confirmed by means of other methods (Fig. 1). The results were more consistent in case of the panels reinforced with carbon fibres (Fig. 2). The microscopic observations revealed the presence of pores characterized by diversified cross-section geometry (Fig. 3 and 4). Their shape in an epoxy/ glass composite is almost circular but in case of an epoxy/carbon composite elongated pores are also observed. According to calculations carried out for glass panels, their quality was medium and the quality for carbon panels was good (C1) or perfect (C2) in Purslow’s classification, the relative error of measurements was equal to about 50%. The computed microtomography is the most accurate method from among selected methods of discontinuity identification in polymeric composites and makes it possible to display 2D and 3D structure images and to calculate a percentage of porosity. The accuracy of obtained measurements was satisfactory in comparison to other methods; the relative error was equal to about 15%. Considering the scatter of the measurements values (mean values and standard deviation) it can be concluded that the results obtained by means of microtomography and optical microscopic methods were comparable (Fig. 1 and Fig. 2). It has been found that the computed microtomography is an useful tool for the determination of discontinuities in fibre reinforced/polymeric composites and that finally the analytical method used in industrial laboratories should be eliminated by CMT technique. Furthermore the microscopic method can be replaced by CMT reducing the time of tests and giving more precise 2D and 3D structure images.

18

Correlations between structural and mechanical properties of human trabecular femur bone

Nikodem A.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2012

|

Vol. 14, no. 2

37-46

EN

In this article, the author presents mathematical relationships between the structural and mechanical properties of cancellous human bone tissue obtained by experimental analysis of specimens. Bone tissue material can adjust its internal structure to the existing loading conditions. The mechanical properties affect the structural properties but changes in structural properties likewise cause changes in the mechanical properties of the tissue. In normal tissue, the processes of tissue construction, destruction, and reconstruction are mutually balanced and complementary; if that balance is disturbed, lesions can occur. Therefore, normal bone tissue and pathologically changed tissue (osteoporosis and osteoarthrosis) coming from the area of human femoral head were examined. The structural properties of cancellous tissue specimens were determined non-destructively for three-dimensional reconstructions with the use of modern micro-CT methods. The mechanical properties of the specimens were determined by an uniaxial compression test in three orthogonal directions. Next, in order to specify the compressive strength, a failure test was conducted in the direction perpendicular to the neck-shaft angle of the hip joint.

19

Evaluation of Carbonate Rock Permeability, with the Use of X-ray Computed Microtomography

Kaczmarczyk J., Dohnalik M., Zalewska J.

Nafta-Gaz

|

2011

|

R. 67, nr 4

233-239

EN

In this paper the results of finite element method nitrogen flow simulations are presented. Finite element mesh wascreated on the basis of carbonate rock X-ray computed microtomography images. Nitrogen flow was simulated in COMSOL Multiphysics 3.5. Calculated permeability was consistent with the permeability measured with the use of gas permeability test. The results have shown that combined X-ray computed microtomography and the finite element method are appropriate ways to evaluate rock permeability. This means that porosity and permeability - the most important reservoir parameters for rocks - may be estimated with the use of microtomography.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki symulacji przepływu azotu, wykonanej przy użyciu metody elementów skończonych. Siatki elementów skończonych zostały przygotowane na podstawie obrazów mikrotomograficznych skał węglanowych. Przepływ azotu symulowano w programie COMSOL Multiphysics 3.5. Obliczona w ten sposób przepuszczalność była zbieżna z wyznaczoną za pomocą testu przepuszczalności gazowej. Zaprezentowane wyniki pokazały, że mikrotomografia rentgenowska połączona z metodą elementów skończonych może służyć do wyznaczenia przepuszczalności skały. Oznacza to, że poprzez badania mikrotomograficzne można wyznaczyć dwa najważniejsze parametry zbiornikowe skał: porowatość i przepuszczalność.

20

Badania przestrzeni porowej kamieni cementowych za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej

Kut Ł., Zalewska J.

Nafta-Gaz

|

2011

|

R. 67, nr 1

40-45

PL

Metoda mikrotomografii rentgenowskiej (micro-CT) jest nieniszczącą techniką badawczą, która umożliwia wizualizację właściwości budowy wewnętrznej obiektów nieprzezroczystych - takich jak skały, cementy, itp. Metoda opiera się na zapisywaniu projekcji promieniowania X badanej próbki pod różnymi kątami. Wizualizowanym parametrem jest współczynnik tłumienia liniowego, który zależy od energii promieniowania X, liczby atomowej oraz gęstości badanej próbki. Metoda ta jest stosowana zarówno do jakościowej wizualizacji wewnętrznych właściwości cementów, jak również do pozyskiwania danych ilościowych. Zestawienie szeregu kolejnych "plastrów" dwuwymiarowych (2D) umożliwia rekonstrukcję rozkładów 3D. Im większa jest ilość projekcji, tym wyższa rozdzielczość cech w zrekonstruowanej objętości. Celem tego artykułu jest przybliżenie możliwości badawczych mikrotomografii rentgenowskiej, która dostarcza ilościowych informacji o budowie struktury sieci porowej i wszystkich połączonych przestrzeniach porowych próbek cementów. W artykule zaprezentowano przykład wyników badania mikrostruktury cementu oraz jej zmian w czasie (1 do 28 dni od związania zaczynu cementowego), przy zastosowaniu metody micro-CT. Wyniki pokazują ogromne możliwości tej techniki do trójwymiarowego badania materiałów cementowych. Główną zaletą metody jest dostęp do realnie tworzącej się sieci porowej i obserwacja jej rozwoju w czasie oraz możliwość badania in situ zjawisk związanych z rozwojem uwodnienia zaczynu cementowego. Dostęp do trzeciego wymiaru przestrzeni pozwala na badanie nowych cech, takich jak przewodność przestrzeni porowej.

EN

Microtomography, like tomography, uses X-rays to create cross-sections of a 3D-object, that later can be used to recreate a virtual model without destroying the original model. The term .micro. is used to indicate that the pixel sizes of the cross-sections are in the micrometer range. These pixel sizes have also resulted in the terminology micro-computed tomography, micro-CT, micro-computer tomography, high resolution X-ray tomography and similar terminologies. All of these names generally represent the same class of instruments.