Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical analysis of deformation and flow in the proximal area of the urethra

Rudyk R., Malinowski M., Mackiewicz A., Bedzinski R., Noszczyk-Nowak A., Skonieczna J., Madej J. P.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2020

|

Vol. 25, no. 2

130--141

EN

Pathological conditions of a male urethra, including fibrosis, have a mechanical background along the entire length of the urethra. They may be caused by excessive deformation of the urethra locally or globally. The condition of prolonged overload causes abnormal tissue remodelling and, consequently, the formation of a thick layer of scar tissue differentiated from the connective tissue of the urethra. This tissue, which has higher mechanical properties, is not highly deformable and therefore, causes a decrease in the diameter of the urethra, which results in conditions that disturb the natural flow of urine. In this paper, it was decided to determine the deformation conditions in the proximal part of the urethra. The study was conducted in three main stages. Transverse sections of the animal urethral tissues were prepared in order to examine mechanical properties and perform histological examinations. On the basis of these examinations, material models which fitted best for the experimental results were sought. Material constants of the Mooney-Rivlin material model with the best fit ratio were determined for further research. On the basis of histological photographs, a geometrical and numerical model of the urethra was developed. The urethra was tested in a flat state of deformation. The strain and stress fields of the Caucha tensor were examined. The methodology of testing the dynamics of the urine flow in the highly deformable urethra was proposed. This is important for the analysis of the influence of at excessive pressure on pathological tissue remodelling leading to fibrosis.

2

Badania właściwości mechanicznych staliwa LH556 i stali VP159 pod kątem zastosowania w osłonach balistycznych

Moćko W., Kowalewski Z. L., Wojciechowski A., Rudnik D.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2012

|

Vol. 61, nr 2

449-462

PL

Praca przedstawia charakterystyki naprężenie-odkształcenie stali austenitycznej VP159 oraz staliwa austenitycznego LH556, o dużej zawartości azotu, przy różnych prędkościach odkształcania. Do badań w zakresie obciążeń statycznych zastosowano serwohydrauliczną maszynę wytrzymałościową, natomiast w zakresie obciążeń dynamicznych metodę pręta Hopkinsona. Otrzymane rezultaty przedstawiono w formie wykresów naprężenia rzeczywistego w funkcji odkształcenia rzeczywistego. Na podstawie statycznej próby rozciągania wyznaczono również podstawowe parametry badanych materiałów, takie jak: E, R0,05, R0,2, Rm. Na podstawie badań stwierdzono, że stal VP159 ma znacznie lepszą ciągliwość niż staliwo LH556, natomiast pozostałe parametry i charakterystyki były zbliżone. Otrzymane wyniki można wykorzystać do wyznaczenia parametrów równań konstytutywnych opisujących termomechaniczne właściwości materiałów na potrzeby symulacji komputerowych.

EN

This work presents the stress-strain curves of the VP159 steel and LH556 cast alloy of high nitrogen content, at wide range of strain rates. At quasi-static deformation regime, the servohydraulic testing machine was applied, whereas for dynamic tests the Hopkinson bar was used. The results were presented as a true stress - true strain diagrams. The basic mechanical properties of materials, i.e., E, R0.05, R0.2, Rm were determined. The tests show that the VP159 steel exhibits a much better ductility than the LH556 cast alloy, whilst the other parameters were similar for both materials. The results create a base for determination of parameters appearing at different constitutive equations describing thermo-mechanical behavior of materials within finite element method codes.

3

Analiza emisji akustycznej zarejestrowanej podczas ściskania próbek piaskowca i węgla

Gawryś J., Krzysztoń D.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2007

|

R. 31, z. 1

9-33

PL

Przeprowadzono badania eksperymentalne nad własnościami mechanicznymi i akustycznymi typowych skał karbońskich podczas jednoosiowego i trójosiowego ściskania. Próbki skalne ściskane były w sztywnej maszynie wytrzymałościowej MTS-810 New. W przypadku trójosiowego ściskania próbkę umieszczano w komorze ciśnieniowej 70 MPa. Parametrami eksperymentu były prędkość odkształcenia podłużnego próbki skalnej o wartości rzędu 10/-4 i 10/-2 s/-1 oraz ciśnienie okólne o wartości p = 0, 10, 20, 30 i 50 MPa. Wyniki pomiarowe przedstawiają wykresy całego procesu ściskania próbki i rejestracji emisji akustycznej. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki uzyskane z badań piaskowca drobnoziarnistego i węgla. Załączono wykresy uzyskane w jednoosiowym ściskaniu próbek skalnych, przy zastosowaniu dwóch różnych prędkości odkształcenia (10/-4 i 10/-2 s/-1) dla piaskowca i węgla, oraz wykresy trójosiowego ściskania przy dwóch różnych prędkościach odkształcenia dla piaskowca i węgla. Wykazano, że parametry charakteryzujące emisję akustyczną (liczba i amplituda impulsów) oraz ich rozkład względem charakterystyki naprężeniowo-odkształceniowej dla każdego typu litologicznego skały zależą od parametrów eksperymentu. Z przeprowadzonych badań wynika, że zjawiska akustyczne występujące podczas ściskania próbek skalnych mają inny przebieg w piaskowcu (w skałach płonnych) i w węglu. Analiza otrzymanych wyników wykazała, że na aktywność akustyczną mają wpływ zarówno ciśnienie okólne, jak i prędkość odkształcenia próbki. Wzrost tych parametrów wpływa na wzrost skumulowanej liczby impulsów w piaskowcu i na zmniejszanie się skumulowanej liczby impulsów w węglu.

EN

Experimental investigation on rock mechanical and acoustic properties during the uniaxial and conventional triaxial compression has been conducted. The typical Carboniferous rock samples collected from the Upper Silesian Coal Basin were tested. The rock samples of diameter 30 mm and height 60 mm were compressed in a stiff testing machine. In triaxial compression a 70 MPa pressure chamber was used. The parameters of experiments were the rate of longitudinal strain rate of samples (10/-4 and 10/-2 s/-1) and the confining pressure (0, 10, 20, 30, 50 MPa). The acoustic emission was registered by a Bruel and Kjaer device. The piezoelectric transducers were used for converting vibrations caused by fracture process during the uniaxial compression and triaxial compression. The output voltage of these transducers was proportional to the acceleration of vibrations. The results of measurements are shown in diagram of rock compression in a stiff testing machine and on a diagram of acoustic emission registration during the complete process of compression and failure. The results obtained from the investigation of fine-grained sandstone and coal are presented in this work. For each experiment the cumulated value of impulses and the energy expressed by a sum of squared amplitudes were determined. Those values were related to the strain of a sample at the assumption that 100% of strain corresponds to the value of critical load (pressure). It was shown that the parameters of acoustic emission (the number and amplitude of registered impulses) and their distribution in relation to the stress-strain characteristic depend on the parameters of experiment (strain rate and confining pressure) as well as on the type of the rock. The frequency analysis was conducted for the chosen impulses of the cumulated activity diagram, referred to the stress-strain characteristic. The values of the obtained magnitudes: amplitude of spectrum, dominant frequency and time of impulse duration are presented for sandstone and coal samples correspondingly in tables. The analysis of the obtained results has shown that the increase in strain rate and in confining pressure influence the increase of acoustic parameter in sandstone and on the contrary, the decrease of this parameter in coal. It was observed that the influence of strain rate on the investigated acoustic magnitudes is greater then that of the confining pressure.

4

Experimental Determination of Young's Modulus of Rubber from Static and Dynamic Measurements

Bartko R., Valášek R., Malicková P., Vavro J., Fandáková M.

Machine Dynamics Problems

|

2006

|

Vol. 30, No. 3

36-42

EN

One of the most fundamental relations governing the dynamic properties of materials is Hooke's law of elasticity. Hooke's law is a relationship between stress and strain. Hooke's law describes materials which have relatively low damping very accurately. Short theory needed for calculation of elastic modulus, shear modulus and Poison's ratio is presented in this paper. Static measurement stress-strain characteristics of rubber and dynamic tests were described. Calculation of elastic modulus, shear modulus and Poisson's ratio of rubber is shown. Then the influence of strain' velocity on elastic modulus was measured and calculated and complex elastic modulus was calculated from dynamic tests.

5

The influence of friction force on the post-critical failure of rock samples subjected to triaxial compression

Krzysztoń D.

Archives of Mining Sciences

|

2005

|

Vol. 50, no 4

517-536

EN

A typical friction experiment for determination of the friction force between a sliding rider of mass m and a rigid flat is presented in the paper (Fig. 1). The dependence between the friction force and the rider displacement was determined on the basis of experiments (Fig. 2 - Byerlee, 1978). Three values of friction forces were distinguished: initial (C), maximai (D) and residual (G) force. It was observed that after reaching the maximal value of friction force the rider displacement could be either stable or jerky. The jerky type of movement is known as a stick-slip (Byerlee, 1966; Byerlee & Brace, 1968; Paterson, 1978). When normal and shear stresses at the sample slip plane are known, the coefficients of friction cor responding to the initial, maximal and residual friction force are determined. As evidenced by Byerlee (1978), the straight line T = 0.85 [...] approximates the results for a variety of rock types for [...] 200 MPa (Fig. 3). The triaxial compression tests in a stiff testing machine at a confining pressure of 0-70 MPa were performed on Carboniferous rock samples collected from the Upper Silesian Coal Basin. The results showed that the post critical failures of waste rocks were congruent with smooth curves; failures of coals, however, were characterized by a stick-slip (Sanetra, 1994; Krzysztoń et al., 1998; Sanetra, 2004 - Fig. 5). The normal and shear stresses at the sample slip plane of known slope were calculated for the determined values of critical stress and residual stress in a uniaxial state of stress, and for a given confining pressure. The coefficients of maximal and residual frictions were also calculated, e.g. Table l. The obtained results shown in Figs. 6 and 7 were compared with the Byerlee law. Basing on foreign literature, the conditions at which stick-slip occurs were described and the method for determining normal stress (confining pressure), at which the transition from stable sliding to stick-slip takes place, was presented.

PL

W pracy przedstawiono typowy eksperyment dla określenia siły tarcia pomiędzy przesuwającą się próbką o masie m a sztywnym podłożem (rys. I). Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów uzyskano wykres przedstawiający zależność pomiędzy siłą tarcia a przemieszczeniem próbki (rys. 2 - Byerlee, 1978). Na wykresie wyróżniono trzy wartości siły tarcia: początkową, maksymalną i resztkową siłę tarcia. Po uzyskaniu maksymalnej wartości siły tarcia dalsze przemieszczenie próbki może zachodzić w sposób gładki lub w sposób szarpany, charakteryzujący drgania cierne (Byerlee, 1966; Brace i Byerlee, 1968; Paterson, 1978). Znając naprężenia normalne i styczne w płaszczyźnie poślizgu wyznacza się współczynnik tarcia odpowiadający początkowej, maksymalnej lub resztkowej sile tarcia. Byerlee wykazał, że dla maksymalnej siły tarcia prosta o równaniu, = 0,85 [...] dobrze aproksymuje wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych dla różnych rodzajów skał, gdy [...] 200 MPa (rys.3). Drgania cierne są również obserwowane w badaniach trójosiowego ściskania skał prowadzonych w sztywnej maszynie wytrzymałościowej, przy zastosowaniu ciśnienia okólnego o dużej wartości (Byerlee, 1966, 1967; Byerlee i Brace, 1968; Byerlee, 1975; Paterson; 1978; Shimada, 2000). W Laboratorium Geomechaniki Górniczej Zakładu Tąpań i Mechaniki Górotworu Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach prowadzone są trójosiowe badania skał w sztywnej maszynie wytrzymałościowej MTS 810 NEW przy zastosowaniu komory ciśnieniowej 70 MPa. W latach 1999-2002 prowadzono programowe badania nad wpływem ciśnienia okólnego na własności naprężeniowo-odkształceniowe typowych skał karbońskich Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Niektóre badania uwzględniały również pomiar kątów nachylenia płaszczyzny zniszczenia w trójosiowym ściskaniu próbek skalnych przy zastosowaniu ciśnienia okólnego w zakresie 0+50 MPa (Krzysztoń i in., 2002). W niniejszej pracy wykorzystano uzyskane wyniki i obliczono naprężenia normalne i naprężenia styczne w płaszczyznach poślizgu próbek skalnych badanych typów skał. W obliczeniach uwzględniono naprężenie krytyczne w jednoosiowym stanie naprężenia charakteryzujące skałę zwięzłą i naprężenie resztkowe odpowiadające skale spękanej. Kąty ścinania próbek nieznacznie różniły się dla badanych typów skał i obliczenia przeprowadzono dla jednego kąta ścinania, zależnego od ciśnienia okólnego zmieniającego się w zakresie 5+50 MPa (p = 5,10,20,30,50 MPa). Znając wartości naprężenia normalnego i stycznego w płaszczyźnie ścinania wyznaczono współczynniki tarcia i kąty tarcia wewnętrznego dla maksymalnej i resztkowej siły tarcia. Obliczenia współczynników tarcia dla skały zwięzłej i skały spękanej przeprowadzono tabelarycznie (np. Tab. 1). Uzyskane zależności miedzy naprężeniem ścinającym i naprężeniem normalnym w płaszczyznach ścinania badanych próbek zwięzłych i spękanych zaznaczono odpowiednio na rysunkach 6 i 7. Na rysunkach tych przedstawiono linią ciągłą zależność Byerlee'a. Na ogół zależność Byerlee'a aproksymuje wyniki eksperymentalne dla skał .zwięzłych (maksymalna siła tarcia) natomiast określa z nadmiarem wyniki dla skały spękanej (resztkowa siła tarcia) gdy resztkowe naprężenia normalne są większe niż 40 MPa. Drgania cierne są niebezpieczne, bo mogą powodować trzęsienia ziemi lub wstrząsy górotworu. Na podstawie literatury zagranicznej podano warunki, w jakich występują drgania cierne i sposób określenia naprężenia normalnego (ciśnienia okólnego), przy którym następuje przejście od statecznego poślizgu do drgań ciernych.

6

Badania pełnej charakterystyki napręzenie-odkształcenie oraz aktywności akustycznej skał z ZG Rudna.

Cyrul T.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2003

|

R. 48, nr 12

573-579

PL

Przeanalizowano pełną charakterystykę naprężenie-odkształcenie w konfrontacji z pomiarami aktywności akustycznej skaty w procesie obciążania. Celem było stwierdzenie istotnej różnicy w charakterystykach akustycznych badanych skał w przypadku skał klasy I i klasy II zachowań pokrytycznych. Skaty klasy II wykazują własność nadtąpliwośći [1], której geneza przypisywana jest strukturze skał, bądź warunkom brzegowym, np. prędkości obciążania Zauważalna różnica charakterystyk sejsmoakustycznych skał odmiennych klas zachowań, szczególnie w fazie przedkrytycznej mogłaby być wykorzystana dla celów prognostycznych tąpań. Badania obejmowały testy jednoosiowego ściskania walcowych próbek skalnych. W czasie obciążania mierzono równocześnie siłę, odkształcenia podłużne i poprzeczne oraz emisję akustyczną skał. Wśród zbadanych skał stwierdzono zarówno zachowania klasy I, jak i klasy II. Rozkłady czasowe parametrów emisji akustycznej uzyskane dla skał zakwalifikowanych do odmiennych klas zachowań pokrytycznych (klasa I lub klasa II)

EN

Full strain-stress characteristics of a rock under load were examined and related to the results of measurements of its acoustic behaviour. The aim of this study was to confirm an essential difference between acoustic characteristics of the rocks in dependence on whether they belong to class I or class II of the post-critical behaviour. The class II rocks exhibit an excessive bump feature [I], which can be attributed to the rocks structure or to such boundary conditions as, for example, loading rate. A clear difference between seismo-acoustic characteristics of the rocks belonging to different behaviour classes, particularly in a pre-critical phase, might be used to forecast rock bumps. Tests were made with uniaxial compressing of cylindrical rock samples, and the force applied, longitudinal and transverse strain and acoustic emission of the rocks were measured during their loading. Behaviours belonging both of the first and the second class were observed. Clear differences were found between time-dependent distributions of the acoustic emission parameters obtained for rocks assigned to different classes of post-critical behaviour (class I or class II).