Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of artificial neural networks in modelling the contact area of grain seeds

Frączek J., Francik S., Ślipek Z., Knapczyk A.

Agricultural Engineering

|

2016

|

Vol. 20, No. 4

27--37

EN

The objective of the research was to create a model which defines the relation between a fundamental contact area of a seed and the pressure force, water content in a seed and its geometrical dimensions with application of artificial neural networks (SSN). Computer program Statistica Neural Networks v. 6.0. was used for formation of a neural model. Tests were carried out on Roma wheat seed and Dańkowskie Złote rye with six various water contents: 0.11 0.15 0.19 0.23 0.28 0.33 (kg⋅kg-1 dry mass). Caryopses were loaded with eight values of compression force - from 41 N to 230 N. Multiplicity of iterations was 5. Seed material was moistened to obtain a specific water content. Each seed was loaded with compression force with respectively growing values: 41N, 68N, 95N, 122N, 149N, 176N, 203N and 230N. A four-layer network of Perceptron type with 10 neurons in the first and 8 neurons in the second hidden layer was selected as a model which the best defines the contact area of grain seeds loaded with axial force at various moisture levels. This network has 4 inputs (water content, pressure force, thickness and length of caryopses) and one output (elementary contact area of rye and wheat seeds). Comparison of the neural model with empirical formulas obtained from nonlinear estimation proved a considerable higher precision of the first one.

PL

Celem badań było utworzenie modelu określającego zależności między elementarną powierzchnią kontaktu ziarna, a siłą nacisku, zawartością wody w ziarnie oraz jego wymiarami geometrycznymi, przy wykorzystaniu sztucznych sieci neuronowych (SSN). Do tworzenie modelu neuronowego wykorzystano program komputerowy Statistica Sieci Neuronowe v. 6.0. Badania przeprowadzono na ziarnie pszenicy Roma oraz żyta Dańkowskie Złote, przy sześciu różnych zawartościach wody: 0,11 0,15 0,19 0,23 0,28 0,33 (kg⋅kg-1 s.m.). Ziarniaki obciążano ośmioma wartościami siły ściskającej – od 41N do 230N. Krotność powtórzeń wynosiła 5. Materiał ziarnisty nawilżano aby uzyskać określoną zawartość wody. Każde ziarno obciążano siłą ściskającą o kolejno rosnących wartościach: 41N, 68N, 95N, 122N, 149N, 176N, 203N i 230N. Jako model najlepiej określający powierzchnię styku ziarna zbóż obciążanego siłą osiową, przy różnej wilgotności wybrano czterowarstwową sieć typu Perceptron o 10 neuronach w pierwszej i 8 neuronach w drugiej warstwie ukrytej. Sieć ta posiada 4 wejścia (zawartość wody, siła nacisku, grubość i długość ziarniaka), i jedno wyjście (elementarna powierzchnia kontaktu ziarna żyta i pszenicy). Porównanie modelu neuronowego z formułami empirycznymi uzyskanymi z estymacji nieliniowej wykazało zdecydowanie większą dokładność pierwszego z nich.

2

Wykorzystanie współczynnika odbicia fal ultradźwiękowych do oceny kontaktu powierzchni chropowatych

Starzyński G., Mackiewicz S., Szelążek J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 2

71--79

PL

Dla zrozumienia wielu procesów zachodzących na styku dwóch elementów (tarcia, zużycia, połączeń skurczowych) niezbędna jest możliwość wyznaczenia lub obliczenia rzeczywistej powierzchni styku oraz sztywności kontaktowej. Jedną z technik stosowanych w badaniach kontaktu jest badanie odbicia fal ultradżwiękowych od kontaktujących się pod obciążeniem powierzchni. Gdy fala ultradźwiękowa pada na granicę kontaktujących się chropowatych powierzchni, część jej energii przechodzi do drugiego ośrodka, a część odbija się od pustych przestrzeni. Z literatury znana jest zależność miedzy współczynnikiem odbicia fali ultradźwiękowej a sztywnością kontaktową. W pracy przedstawiono unikatowe W Polsce urządzenie do jednoczesnego mierzenia odkształcenia stykowego i współczynnika odbicia dla fali podłużnej (L), jak i fali poprzecznej (T), padającej na kontaktujące się powierzchnie. Korzystając z niego, można obliczyć sztywność normalną (na podstawie wyników pomiarów za pomocą fal podłużnych) oraz styczną (na podstawie pomiarów za pomocą fal poprzecznych) w funkcji stykowego obciążenia normalnego. W pierwszym etapie badań współczynnik odbicia fali ultradźwiękowej był mierzony na próbkach ze stali 45 po trzech różnych obróbkach powierzchniowych: kulowanych (Sa = 5,2 um), frezowanych (Sa = 2,6 um) i piaskowanych (Sa = 0,65 um). Powierzchnie te były obciążane w granicach od 0 do 800 MPa przez sztywną, bardzo gładką powierzchnię stempla, a następnie odciążane. Pomiary dla fali poprzecznej i podłużnej prowadzono zarówno podczas obciążania, jak i odciążania. Z pomiarów i późniejszych obliczeń uzyskano zależności sztywności kontaktowej w funkcji normalnego obciążenia i odciążenia powierzchni. Sztywność kontaktowa rośnie z obciążeniem i osiąga największe Wartości (rzędu 6 GPa/um) dla najmniej chropowatej powierzchni piaskowanej i jest ponad 10 razy większa od sztywności powierzchni kulowanej. Kolejna część eksperymentu dotyczyła oceny wpływu rodzaju materiału na sztywność kontaktową. Wykonano próbki z trzech różnych stali: węglowej 45, chromowo manganowej 40HM oraz konstrukcyjnej S235 o znacząco różniących się granicach plastyczności. Badania wykazały, że fale poprzeczne nie reagują na zmianę właściwości wytrzymałościowych stali, a fale podłużne są wyraźnie wrażliwe na zmianę granicy plastyczności i wytrzymałości materiału próbek. Różne przebiegi sztywności kontaktowej dla fali podłużnej i poprzecznej, uzyskane na próbkach o takiej samej chropowatości, ale różnej granicy plastyczności, dowodzą możliwości wykorzystania techniki ultradżwiękowej do przybliżonej, nieniszczącej oceny tego ważnego parametru materiałowego.

EN

The ability to determine or calculate the real contact area and interfacial (contact) stiffness to understand many of the processes taking place at the interface between two elements (friction, wear, Shrink connections) is required. One of the techniques used in the study of contact is monitoring of the ultrasonic wave reﬂection coefﬁcient from the contacting surfaces under load. When the ultrasonic waves strikes the border contacting rough surfaces, part of its energy is transmitted into a second medium and the other part is reﬂected from the cavities. From the literature the dependence reﬂection coefﬁcient - interfacial stiffness is known. The paper presents a device unique in Poland for simultaneous measurement of the contact strain and reﬂection coefﬁcient of longitudinal waves (L) and transverse wave (T) striking the surfaces of two solids in contact. The normal stiffness can be calculated (from longitudinal waves measurement) and tangential stiffness (from transverse waves measurement) as a function of the contact normal load. In the ﬁrst stage of the study, an ultrasonic wave reﬂection coefﬁcient was measured on the samples of steel 45 after three different surface treatments: shot peened (Sa = 5.2 um), mifled (Sa = 2.6 um), and sandblasted (Sa = 0.65 um). These surfaces were loaded up to 800 MPa by a rigid, very smooth stamp surface and then unloaded. Measurements of the transverse and longitudinal waves reﬂection were realized during both loading and unloading. The interfacial stiffnesses were obtained from the measurements and subsequent calculations as a function of normal loading and unloading. The interfacial stiffness increases with load and reaches the highest value (about 6 GPa/um) for the sandblasted surface and is 10 times higher compared to the stiffness of the shot peened surface. In the second stage of the experiment, the inﬁuence of the material mechanical properties on the contact stiffness was evaluated. Three types of samples were manufactured ofdifferent steel: carbon 45, chrome and manganese 40HM and construction steel S235 with signiﬁcantly different yield limits. The studies have shown that transverse waves do not respond to changes in the mechanical properties of steel, but the longitudinal waves are sensitive to changes in the yield strength of the samples. Different values of interfacial stiffness for longitudinal and transverse waves, obtained from samples of the same roughness but different yield show the possibility of ultrasonic evaluation of this important material parameter in a non-destructive way.

3

Wpływ kształtu nasion na wartość powierzchni kontaktu

Frączek J.

Inżynieria Rolnicza

|

2003

|

R. 7, nr 9

81--88

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących określenia wpływu kształtu nasion na wartość powierzchni kontaktu. Wykazano, iż wpływ ten w sposób najdokładniejszy można uwzględnić przy pomocy współczynników sferyczności km=a/c oraz kw=b/c. Stwierdzono, że zarówno zawartość wody, siła nacisku jak i geometria nasion mają wpływ na wartość powierzchni kontaktu pojedynczych nasion z płaszczyzną. Zmianę tej powierzchni, powodowaną uwzględnionymi czynnikami można opisać równaniem postaci potęgowej.

EN

The paper presents the results of research concering the determination of the seed shape upon hte contact area value.It was proved that this influence may be - in the most precise way - taken into account when applying spherical ratios km=a/c and kw=b/c.It was determined that both water contents, pressure force and seed geometry have influence upon the contact area value of indyvidual seeds with the surface.A change in this area, caused by the factors taken into account, may be describe with a power equation.