The requirements imposed on modernized and new rail vehicles are increasing. They are related to safety and environmental protection, and aimed at improving the travel operational parameters and comfort. Therefore, the weight reduction of rail vehicles plays an increasingly important role in the designing process. The paper presents the construction of the chassis of modern passenger coaches and specification of the masses of particular components of the coach chassis. The directions of development of the passenger coach chassis are proposed, with a view to reduce its weight.
PL
Wymagania stawiane zarówno modernizowanym jak i nowym pojazdom szynowym są coraz większe. Dotyczą one bezpieczeństwa i ochrony środowiska, a z drugiej strony polepszenia parametrów eksploatacyjnych oraz komfortu podróżowania. Redukcja masy pojazdów szynowych odgrywa coraz większą rolę podczas procesu konstruowania. W artykule przedstawiono konstrukcję podwozi współczesnych wagonów osobowych, dokonano analizy mas poszczególnych elementów podwozia wagonowego oraz zaproponowano kierunki rozwoju budowy konstrukcji podwozi wagonów osobowych w odniesieniu do redukcji masy.
The subject of the paper is a beam with unsymmetrically varying mechanical properties in the depth direction. The nonlinear hypothesis of plane cross section deformation is assumed. Based on Hamilton’s principle, two differential equations of motion are obtained. The system of equations is analytically solved with a view to analyse the bending, buckling and free vibration problems of the beam. Moreover, the FEM model of the beam is developed and deflections, critical axial forces and natural frequencies of the beam are calculated. The results of these two methods are compared.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The subject of the paper is a seven layer beam with foam cores. The structure of the beam is symmetrical. The beam is composed of the main core, two inner sheets, two second cores and two outer sheets. The main core and two face cores are metal and polyurethane foams, while the sheets are metal. The analytical model of the beam is developed. The displacement and strain fields are formulated with consideration of the Zig-Zag hypothesis of deformation of a flat cross-section of the beam. The governing differential equations for the seven layer beam are obtained based on the stationary total potential energy. The detailed studies are devoted to deflections and stresses of the beams under a uniformly distributed load. The influence of the foam type of cores on the deflections and stresses of the beam is analysed. Moreover, the numerical FEM-model of the beam is developed. The analytical solution is compared to numerical calculations – FEM studies (ABAQUS System and SolidWorks Simulation). The results of the analysis are presented in Tables and Figures.
The paper is devoted to elastic buckling of symmetrical rhombic frame with cross-member under tensile in-plane load. Mathematical models of the frame for pre-buckling, in-plane buckling and lateral buckling states are formulated. The frame consists of four arms and one cross beam. Each arm is of the same rectangular cross section. Cross section of thin-walled rectangular pipe is for cross member. Load acts in joint of pair of arms. Analytical critical loads are calculated for these models. Numerical models in ANSYS and SolidWorks FEM systems are formulated. Numerical critical loads are calculated in FEM systems. The comparison of analytical and numerical results is presented in Tables and in Figures.
PL
Praca poświęcona jest wyboczeniu symetrycznej ramy rombowej z belką poprzeczną. Rama poddana jest obciążeniu rozciągającemu w jej płaszczyźnie. W pracy zostały sformułowane matematyczne modele wyboczenia ramy w dwóch prostopadłych płaszczyznach. Rama zbudowana jest z czterech ramion oraz poprzecznej belki. Każde z ramion ma przekrój prostokątny, podczas gdy belka poprzeczna ma kształt rury profilowanej prostokątnej. Obciążenie przyłożone jest w miejscu połączenia każdej pary ramion. W pracy wyznaczono analitycznie obciążenie krytyczne dla zdefiniowanych modeli. Zdefiniowano również numeryczny model ramy w systemach ANSYS i SOLIDWORKS Simulation w celu porównania wyników otrzymanych metodą elementów skończonych z rozwiązaniami analitycznymi. Wyniki zostały przedstawione w tabelach i na rysunkach.
The paper describes attempts to find advantageous shape and configuration of a manhole located in the upper part of a cylindrical pressure vessel. Manholes of circular and elliptical cross sections have been considered. The manhole is placed vertically and symmetrically with respect to the cylindrical vessel. Three variants of the manhole walls have been taken into account. In the first variant, the manhole wall reaches only the cylinder surface. The manhole walls in two other variants are elongated inside the cylindrical vessel to various lengths. In the case of elliptical manholes two other variants were been considered, i.e. with their major axes situated in parallel or perpendicularly to the axis of symmetry of the cylindrical vessel. Results of the numerical calculation are presented in figures and tables.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Two thin-walled trapezoidal corrugated cores of seven-layer sandwich plate constitute the subject of this study. Transverse shear moduli of these cores are analytically determined and FEM numerically studied with the use of SOLIDWORKS software. The results of both methods are compared using a plate model.
The paper is devoted to analysis of a dished head of a pressure vessel subject to internal uniform pressure and provided with a nozzle. A short survey of optimal design of the pressure vessel and its head is presented. The vessel head of a selected optimized shape is then completed by a nozzle, and the equivalent stress pattern is observed and recorded. The axis of symmetry of the nozzle is parallel to that of the vessel. The nozzle is placed in various distances from the axis of symmetry of the vessel. The dimensionless distance e between both axes varies from 0 (i.e. axisymmetric location) up to 0.8 (assuming that the radius of cylindrical part of the vessel is equal to 1). Results of numerical calculation are presented in plots and figures.
The article compares the energy intensity of ductile iron precision castings manufacturing process with the 0.5% C steel locking mechanism element made with forging die. During the analysis variations of manufacturing processes were taken into account and also additional comparison of energy intensity connected with the machining of the steel blank was made. The influence of the manufacturing processes on the environment was evaluated.
PL
W artykule porównano energochłonność wytwarzania odlewu precyzyjnego wykonanego z żeliwa sferoidalnego z odkuwką matrycową dla widełek mechanizmu blokującego ze staliwa 0,5 % C. Uwzględniono różne warianty procesów wytwarzania oraz porównano je z energochłonnością wyrobu otrzymanego z półfabrykatu hutniczego otrzymanego metodą obróbki skrawaniem. Oceniono wpływ procesów wytwarzania na środowisko.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ocena procesu produkcyjnego w aspekcie jego jakości i dokładności, nie jest możliwa bez zastosowania stabilnego i zdolnego, a zatem przydatnego systemu pomiarowego. W przemyśle światowym ocenę taką przeprowadza się na bazie tzw. MSA (ang. Measurement System Analysis - analiza systemu pomiarowego). Wysokie wymagania stawiane systemom pomiarowym wynikają z bardzo szybkiego postępu technologicznego, co związane jest z uzyskiwaniem bardzo wysokich dokładności produkowanych wyrobów. Dodatkowym aspektem są coraz większe wymagania klientów, którzy oczekują, że otrzymane przez nich produkty są wynikiem nie tylko precyzyjnych procesów technologicznych, ale również precyzyjnych procesów pomiarowych. Wymagania dotyczące potwierdzenia metrologicznego i realizacji procesów pomiarowych zawarte są praktycznie w każdym certyfikowanym systemie zarządzania jakością.
EN
The gage and measuring system capability indices, used in machine manufacturing processes, are defined in the article. These indices have been little investigated and are rarely used in practice. A methodology for capability analyzing has been proposed, based on three procedures and Cg and Cgk indices. Practical calculation examples are shown with interpretation of the results.
This research paper will present and analyze selected testing of wax patterns - bending strength test, test of resistance to creep and penetration hardness test. Evaluation of these tests will be carried out in terms of the shape accuracy of wax patterns. Additionally, statistical evaluation will be carried out of relationships between selected parameters of previously mentioned tests. Standard bending tests will be statistically evaluated and compared with two other test methods conducted on corresponding patterns. Particular attention will be given to creep resistance, which is a very useful test method for assessing changes in the shape of complex patterns in the function of time and temperature. At the same time an evaluation of hardness tests of wax patterns will be carried out with usage of appropriate samples or by direct examination of the production patterns.
W referacie przedstawiono analizę parametrów powodujących anizotropię właściwości fizycznych form ceramicznych wpływającą na jakość odlewów z aluminium. Przeprowadzono ocenę oryginalnych badań takich, jak przepływ gazów przez ścianki formy, trzypunktowa ocena wytrzymałości formy na zginanie, stan warstwy wierzchniej formy w aspekcie jej zwilżalności przez ciekły metal oraz sprawdzono porowatość formy ceramicznej w badaniach z użyciem tomografu komputerowego. Przeprowadzono ocenę wpływu właściwości form ceramicznych na jakość odlewów w aspekcie ich wytwarzania.
EN
The paper presents analysis of parameters affecting the anisotropy of ceramic moulds physical properties which affect quality of aluminum castings. An evaluation of original research, such as the permeability of mould surface, three-point bending strength, the state of mould surface layer in terms of wettability by the liquid metal, and ceramic molud porosity tested in studies using a CT (computerized tomography) scanner. Investigation of impact made by ceramic mold properties on casting quality in terms of their production was also made.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper is devoted to a dished head of a pressure vessel subject to internal uniform pressure. A short survey of optimal design of a pressure vessel and its head is presented. The problem of shaping of middle surface of a dished head with the use of trigonometric series is depicted. As a criterion of the shaping process the continuity of curvatures of the surfaces in the joint of the circular cylindrical shell and the dished head is assumed. Results of the numerical calculation for optimal shapes of head are presented in figures.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the work, research has been taken up on the problem of lead elimination from presently very popular technical Journal Composites [1] presented a paper by T. Niezgoda and M. Klasztorny, giving predicted values of elastic constants for a special case of balanced laminates. The present paper is influenced by the idea from the mentioned work, where the described case can be obtained without the use full methods of the theory of lamination, employing instead simple engineering techniques, which in turn can be solved symbolically and can bring a better understanding of the problems of lamination. The relations given here show the step by step procedure of obtaining the necessary elasticity relations and stress values. The main aim in presenting this paper is twofold. Primarily the employed methods are easy to understand and useful in the cases of first contact with the theory of lamination. Secondly, the method of obtaining presented results for diagonal-ply laminates, using a simple rotation of coordinates, is unique and to the Authors knowledge has not been published up to now. There are also other reasons for presenting this paper for not only there are insufficient data to follow the original procedure but also there is an error in the called literature, which now here is presented as [2]. Unfortunately this paper obtained by personal communication does not help much. Another item in this presentation is giving the exact, useful values of material constants for a diagonal laminate, together with values of acting stresses for this case, which may be of further use. As a result the present paper gives a detailed explanation of the procedure used in the homogenization process, shows application of this method to another commonly used composite and presents useful values of internal stresses, which decide on strength of the structure.
PL
Czasopismo Kompozyty [1] przedstawiło pracę T. Niezgody i M. Klasztornego, podającą przewidywane wartości stałych sprężystości specjalnego typu zrównoważonych laminatów. Praca obecna jest wywołana pomysłem pochodzącym z wymienionej publikacji, z którego wynika, że w specjalnych przypadkach możliwe jest przewidywanie własności laminatu, używając prostych metod inżynierskich, bez uciekania się do pełnej teorii laminowania. Przedstawienie niniejszej pracy ma dwa cele. Po pierwsze, zdaniem Autorów, zaprezentowana metoda jest bardzo przydatna, szczególnie w przypadku pierwszego kontaktu z teorią laminowania kompozytów i może być z pożytkiem stosowana podczas początkowych zajęć dydaktycznych z tych zagadnień. Przedstawiono krok po kroku proces tworzenia zależności opisujących wartości stałych sprężystości laminatu oraz wartości poszczególnych naprężeń. Celem drugim jest pokazanie wyjątkowo prostej metody uzyskiwania wyników w opisie laminatów diagonalnych, polegającej na prostym obrocie układu współrzędnych, nieznanej dotychczas zdaniem Autorów, z innych publikacji. Innym powodem opracowania obecnej pracy jest to, że ani z publikacji [1], ani z publikacji [2], błędnie cytowanej w wymienionej pracy przez obu autorów, a uzyskanej drogą osobistego przekazu, nie wynika jasno metoda postępowania, prowadząca do przedstawionych wyników. W efekcie tych stwierdzeń powstała niniejsza praca, pokazująca pełną drogę postępowania w badanych prostych przypadkach, co być może ułatwi przekazanie istoty aspektów teorii laminowania w prostej formie. Niezależnie od tego rozważono inny, równie prosty przypadek szczególny często występującego w praktyce laminatu, a także podano zależności umożliwiające określenie wartości naprężeń wewnętrznych, decydujących o wytrzymałości laminatu. Wreszcie w przypadkach prób oceny wpływu poszczególnych składników kompozytu czy laminatu na własności powstałego materiału zależności podane w formie symbolicznej okazują się bardzo przydatne.
The paper is devoted to a dished head of a pressure vessel subject to internal uniform pressure. A short survey of optimal design of the pressure vessel and its head is presented. The problem of shaping of the middle surface of the dished head with the use of trigonometric series is depicted. As a criterion of the shaping process, the continuity of curvatures of the surfaces in the joint of the circular cylindrical shell and the dished head is assumed. Results of the numerical calculation for optimal shapes of the head are presented in figures.
PL
Praca dotyczy dna wypukłego walcowego zbiornika ciśnieniowego obciążonego równomiernym ciśnieniem wewnętrznym. Zamieszczono krótki przegląd problemu optymalnego projektowania zbiornika i jego dna. Przedstawiono problem kształtowania środkowej powierzchni wypukłego dna z zastosowaniem szeregu trygonometrycznego. Warunek ograniczający kształt południka dna dotyczy ciągłości krzywizn w miejscu połączenia z powłoką walcową. Poszukiwano rozwiązania optymalnego, w którym głębokość dna jest minimalna przy ograniczeniu warunkiem wytrzymałości. Wyniki numerycznych obliczeń optymalnych kształtów dna przedstawiono na rysunkach.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono rozwiązanie problemu nieswobodnego skręcania cienkich, zamkniętych profili kompozytowych. Zagadnienie to, opracowane dla materiałów izotropowych, nie znalazło dostępnych rozwiązań teoretycznych dla gwałtownie rozwijających się konstrukcji kompozytowych, powodując nie zawsze uzasadnione użycie metod numerycznych. W pracy wykorzystano monografie dotyczące materiałów izotropowych, używając podanych tam rozwiązań i metod, do których kieruje się czytelnika, po czym wprowadzono opisy materiałów kompozytowych (anizotropowych). Rozwiązanie polega na wyprowadzeniu zależności analitycznych pozwalających na wyznaczenie rozkładu naprężeń stycznych i normalnych w ściankach profilu, a także kątów skręcenia z uwzględnieniem nieswobodnego spaczenia profilu. Dla uzyskania pełnego opisu problemu rozwiązano kolejno problem skręcania swobodnego, problem ścinania siłami poprzecznymi i skręcanie nieswobodne. Efektem analizy skręcania swobodnego (ze swobodnym spaczeniem profilu) jest wprowadzenie pojęcia uogólnionej współrzędnej wycinkowej, które to pojęcie ma zasadnicze znaczenie w analizie właściwego skręcania nieswobodnego. Rozwiązanie problemu ścinania prowadzi do wyznaczenia środka sił poprzecznych, wokół którego odbywa się właściwe skręcanie. Analiza skręcania nieswobodnego dała końcowe zależności analityczne opisujące problem. Uzyskane zależności różnią się od analogicznych zależności dla izotropii wielkościami charakteryzującymi materiały kompozytowe. Pracę zakończono przykładem rozwiązania.
EN
The paper presents a theoretical solution for torsion of thin, closed composite sections. Such problems, known for isotropic materials are not easily accessible for anisotropic composite structures despite quick development of these materials. This enforces use of not always justifiable laborious numeric methods. Constrained torsion problems and solutions were posed and developed to a great extent in the Soviet Union, starting at the begining of the thirties in the previous century and greatly, without the use of computers and applied mostly by the military aviation industry during the World War II. The presented solution is an exact extension of the known results, to which the reader is directed, to the case of anisotropic polymeric composites, using methods of description presented in several monographs, two of which can be found in the literature list. The solution is based on formulation of analytical relations, allowing for determination of normal and shear stress distributions in the wall of the tube and the angle of torsion, taking into account the warp of the profile. To obtain the full solution the problems of pure torsion, shear by transverse forces and finally the constrained torsion had to be investigated. Analysis of free torsion (with unrestricted warp possibility) led to introduction of a new quantity - the sectorial coordinate, a convenient area description in the cases of constrained torsion, replacing the possible use of higher order moments of inertia. Solution of the shear problem gave coordinates of the axis of rotation of the profile, while the case of constrained torsion allowed for calculation of normal stresses, not existing in pure torsion. Results for composite structures differ from isotropic cases only by the influence of anisotropic elasticity constants and use these values in weighted averages describing material properties. The proposed theory is used in an exemplary solution of an engineering problem, showing the straight applicability in simple cases.
The paper deals with cold-formed thin-walled beams with the Z-, S- and Clothoid-section. A short survey of optimal designs of thin-walled beams with open cross-sections is given. Geometric properties of three cross- sections are described. Strength, local and global buckling conditions for thin-walled beams are presented. The optimal design criterion with a dimensionless objective function as a quality measure is defined. Results of numerical calculations for optimal shapes of three cross-sections are presented in tables and figures.
PL
W artykule rozważane są belki o przekrojach poprzecznych w kształcie Z-, S- oraz w kształcie klotoidy. Zamieszczono krótki przegląd zagadnień optymalnego projektowania belek cienkościennych o przekrojach otwartych. Opisano właściwości geometryczne trzech rozważanych przekrojów. Zapisano warunki wytrzymałości oraz lokalnej i ogólnej stateczności belek cienkościennych. Sformułowano kryterium optymalizacyjne z wykorzystaniem bezwymiarowej funkcji celu będącej miarą jakości przekroju. Wyniki numerycznych obliczeń optymalnych zarysów przekrojów poprzecznych przedstawiono w tablicach i na rysunkach.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Bridge over the Warta River consists of 4 bridge structures with total length of 1,5 km: E5, E7 and E8 flyovers and M6 bridge over the Warta River. The project assumed the execution of the multi-span two-roadway flyovers, which were made of prestressed concrete, and the girder bridge of extradosed type. Construction works were consigned to the consortium of Hydrobudowa-6 S.A. - PPRM S.A. - WPRD S.A. As a result of the cooperation with the firm Freyssinet Polska, the technology of longitudinal launching for either flyovers or bridge over the Warta River was applied. Due to this technology the execution of long superstructures was possible in one place. That was done in the place of precasting, where the segments of flyovers were produced and taken out from the form creating long superstructure. The project of execution technology together with the schedule of incremental launching allowed to optimalize the technological cycle. It was possible to put the reinforcement, concreting, guarantee the time for curing of concrete and then prestress the central cables and launch three of 30 meters long bridge segments (E5, E7, E8) and 40 meters long girder segment of M6 bridge. The selection of the proper execution technology of the superstructures allowed to keep magnificent speed of works: app. 130 meters of ready structure per week as well as terminable finishing of the investment in less than 2 years.
Celem opracowania jest pokazanie możliwości zastosowania prostszego modelu pręta traktowanego jako belka w analizie płyt prostokątnych zginanych walcowo. Pręty, traktowane jako belki, są stosowane do określenia modułu E sprężystości wzdłużnej różnych materiałów, w tym kompozytów polimerowych, wyciętych wzdłuż głównych kierunków sprężystości. Jeżeli jest to pręt o przekroju prostokątnym zachodzi pytanie, dla jakich stosunków długości pręta do jego szerokości może on być traktowany jako belka, a dla jakich powinien być traktowany jako płyta prostokątna. Praca ta może być bardzo użyteczna w praktyce obliczeniowej, podając zależności prostsze od wynikających z teorii płyt. W tej pracy podaje się wyniki analiz i wnioski z nich wynikające.
EN
The paper presents a possibility of applying of a simple beam bending model, in comparison with the results obtained from plate bending relations, for calculation of some important properties. Particularly, this possibility was used to determine elastic properties of a test material, namely polymeric composite. In this case, the use only specimens cut in the material principal directions must be observed. The main topic of this work is the problem of determining the influence of width differences of a plate and a beam.
Opisano rozwiązanie konstrukcyjne mostu. Przedstawiono stan zaawansowania robót przed montażem wspornikowym przęsła głównego o rozpiętości 375 m. Omówiono szczegółowo technologię montażu poszczególnych jednostek montażowych, a także czynniki wpływające na jego przebieg. Masa jednostek montażowych (długości 22,5 m) wynosiła 251,4 t. Jedna jednostka (długości 24,1 m) miała masę 265,5 t.
EN
The assembly method of 375 m long main-stream span has been described in detail. The single assembly units were 22,5 m long and weigted 251,4 t.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The work is devoted to a horizontal tank composed of cylindrical shell closed with ellipsoidal heads and supported at the ends. The tank is loaded with internal and external pressure. For the first load case, a strength condition was formulated, for the other one - the condition of stability of the structure. An optimization model was formulated, in which the mass of the tank subject to the strength and stability conditions was assumed as an adjective function. Optimal proportions of geometric dimensions for a family of the tanks of various capacities provided with heads of various convexities were determined. The results were presented in the form of plots. A function was proposed that approximated the solution and could be useful for purposes of designing of the tanks.
PL
Poziomy zbiornik zbudowany jest z walcowej powłoki zamkniętej elipsoidalnymi dnami i podparty na obu końcach. Uwzględnione są dwa przypadki obciążenia zbiornika ciśnieniem wewnętrznym lub zewnętrznym. Dla pierwszego przypadku sformułowano warunek wytrzymałości, dla drugiego natomiast - warunek stateczności. Sformułowano również model matematyczny optymalizacji, w którym jako funkcję celu przyjęto masę zbiornika. Obszar rozwiązań dopuszczalnych ograniczają warunki wytrzymałości i stateczności. W badaniach numerycznych wyznaczono optymalne proporcje geometrycznych wymiarów rodziny zbiorników o różnych pojemnościach, wyposażonych w dna o różnych głębokościach. Wyniki przedstawiono w postaci wykresów. Zaproponowano funkcję przybliżającą rozwiązanie, które może być przydatne w praktycznym projektowaniu takich zbiorników.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.