PL
 |
EN
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 19

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Modelling and strength analysis of a mandible miniplate
Bańczerowski J., Wądołowski P., Krzesiński G., Gutowski P.
Inżynieria Powierzchni
|
2016
|
nr 1
30--40
EN
In the paper the strength analysis results of a mandible miniplate by means of the finite element method were presented. The main goal of the calculations was to find out the dependency between a technique of the miniplate fixation and the maximum allow-able stresses in a mandible bone tissue and in the miniplate itself. The analyses of three cases were conducted: the first one was focused on a simplified model, where the dependency between the inter-bone gap size and the maximum allowable stresses in the miniplate were examined; in the second case, the most fragile parts of a healthy mandible were determined on its realistic model; and in the third one the calculations of stresses and displacements for the miniplate fixed into a broken mandible were conducted. The last part of this paper describes an improvement process of a realistic model - the technique of modelling was changed and also a number of corrections in mandible bone tissue material properties were introduced.
PL
W artykule przedstawiono wyniki analizy wytrzymałościowej metodą elementów skończonych stabilizatora płytkowego żuchwy. Głównym celem obliczeń było wykazanie zależności między sposobem zamocowania stabilizatora a maksymalnym dopuszczalnym naprężeniem w żuchwie oraz samej płytce. Przeprowadzono analizy trzech przypadków: pierwszy dotyczył modelu uproszczonego, gdzie badano zależność między wielkością szczeliny międzykostnej a maksymalnym naprężeniem w stabilizatorze płytkowym; w drugim przypadku określono na realistycznym modelu zdrowej żuchwy jej najbardziej wrażliwe fragmenty, a w trzecim przeprowadzono obliczenia naprężeń oraz przemieszczeń dla stabilizatora umocowanego do żuchwy złamanej. Ostatnia część pracy opisuje proces ulepszenia modelu realistycznego -zmieniono sposób modelowania, a także wprowadzono szereg poprawek we właściwościach materiałowych żuchwy.
2
Symulacja komputerowa procesu napawania tarczy turbiny
Zagrajek T., Dacko A., Krzesiński G., Marek P.
Inżynieria Powierzchni
|
2015
|
nr 4
38--50
PL
W pracy przedstawiono procedurę obliczeniową metody elementów skończonych (MES) dla analizy nieustalonych pól temperatury i naprężeń resztkowych w trakcie napawania tarczy turbiny. Zbudowany został termomechaniczny model obliczeniowy MES, wykorzystujący pakiet programów ANSYS. Model ten posłuży l do wyznaczenia nieustalonych pól temperatury i naprężeń resztkowych występujących w trakcie wielowarstwowego napawania, wyżarzania (relaksacji naprężeń) i końcowego frezowania kształtowego (usunięcie części materiału). Wszystkie właściwości termomechaniczne są funkcjami temperatury. Model uwzględnia również zmiany objętości wywołane przemianami fazowymi materiału. Przeprowadzone analizy pokazują, że zaproponowana metoda symulacji złożonego procesu technologicznego prowadzi do prawidłowych jakościowo wyników. Otrzymane rezultaty pozwalają na sformułowanie interesujących wniosków dotyczących znaczenia różnych czynników dla końcowych naprężeń własnych w strukturze. Efektywność omawianych symulacji jest limitowana głównie przez brak wiarygodnych szczegółowych danych wejściowych dotyczących właściwości materiałowych oraz parametrów opisujących modele matematyczne analizowanych procesów technologicznych.
EN
In the paper a computational procedurę ofthe finite element method (FEM) is presented for the purpose of analyzing temperature fields and residual stress states in the course of pad welding of a steel turbine disk. A coupled thermo-mechanical three-dimensional (3-D) finite element model was developed on the basis of the ANSYS software. This model was used to evaluate the transient temperature and the residual stress fields during multi-pass pad welding, annealing (stress relaxation) and final profile milling (removing the part of the material). Ali thermo-mechanical material properties are functions of temperature. The model also takes into account volumetric expansion/shrinkage which occurs due to phase transitions. The performed analyses show that the proposed approach of simulation of the sophisticated technological processes provides the results which arę correct from the qualitative point of view. The obtained results enable to draw interesting conclusions concerning the importance of different factors for thermal residual stresses within the structure. The effectiveness of the discussed simulations is limited mainly because of the lack of reliable detailed input data concerning material properties and the parameters describing mathematical models of the analysed technological processes.
3
Content available Przykłady aplikacji pomiarowych opracowanych w zintegrowanym środowisku programistycznym
Sienkowski S., Krzesiński G., Lechki M.
Pomiary Automatyka Kontrola
|
2014
|
R. 60, nr 11
969--971
PL
Artykuł prezentuje przykłady aplikacji pomiarowych opracowanych w środowisku programowania LabVIEW firmy National Instruments. W artykule przedstawiono programy komputerowe przeznaczone do oceny niepewności wyniku pomiaru, pomiaru prędkości obrotowej, modelowania zjawisk i obiektów oraz wyznaczania charakterystyk tłumienia sygnałów zakłócających.
EN
This paper presents examples of the application of LabVIEW to develop the measuring applications. The computer programs were developed for the evaluation of measurement uncertainty, for measuring the rotational speed, for mathematical modeling the phenomena and objects and for determining the damping characteristics in the measuring instruments. Chapter 1 provides basic information concerning about the reasons for developing measurement applications. Fig. 1 presents the workstations, where the computer programs have been installed. In Chapter 2 the measurement applications are presented. Fig. 2 presents the blocks software of the measurement applications. The first block allows the communication with the measuring instrument. In the second block the configuration measurement functions and measurements are performed. In the third block the measurement results are presented. In the next part of the Chapter 2 the computer programs are described. Fig. 3 shows the main panel of the computer program for the evaluation of measurement uncertainty. Fig. 4 presents the main panel of the measuring application for measuring the rotational speed. Fig. 5 presents the main panel of the application for modeling the phenomena and objects. Fig. 6 presents the main panel of the program for determining the damping characteristics.
4
Metody symulacji komputerowej w badaniach reakcji tkanki kostnej na obciążenia i w projektowaniu implantów
Krzesiński G.
Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika
|
2012
|
z. 245
3-126
PL
W pracy omówiono wyniki badań zjawisk zachodzących w strukturach tkanka kostna-implant, prowadzonych metodami mechaniki konstrukcji i mechaniki ciał odkształcalnych. Zasadnicze rozważania dotyczą zagadnień identyfikacji stymulatora adaptacji funkcjonalnej (remodelingu) tkanki kostnej i relacji między różnymi hipotezami opisującymi to zjawisko, a także parametrycznych analiz wytrzymałościowych stabilizatorów i implantów. Przedstawiono tezę, że efektywnym podejściem, umożliwiającym porównywanie różnych hipotez przebudowy tkanki jako reakcji na obciążenie, jest sformułowanie bezwymiarowej miary stymulacji mechanicznej, dla której 0 odpowiada stanowi bez żadnego obciążenia mechanicznego, a 1 oznacza stan odpowiadający zniszczeniu tkanki kostnej. Zaproponowane przez autora metody określania wartości stymulatora mają charakter ogólny, kryteria uwzględniają ortotropowe właściwości kości i różnice w reakcji tkanki w zależności od kierunków i znaków obciążeń. Pokazano, że miara stymulacji może być określana w sposób jednolity, na podstawie znajomości standardowych danych określających właściwości mechaniczne i wytrzymałościowe tkanek, bez konieczności eksperymentalnego wyznaczania niezależnych parametrów opisujących hipotetyczny stymulator. Zbudowano i wykorzystano trójwymiarowy model metody elementów skończonych struktury kość-implant do porównań hipotez z zastosowaniem zaproponowanej bezwymiarowej miary stymulatora przebudowy tkanki kostnej. Metody symulacji komputerowej są niezastąpione w analizie oddziaływań implant-kość. W pracy przedstawiono wyniki analiz wytrzymałościowych stabilizatorów zewnętrznych i implantów oraz możliwości wykorzystania metod komputerowych do optymalnego tych urządzeń. Omówiono koncepcję konstrukcji typu custom design. Zbudowano parametryczne modele obliczeniowe, ułatwiające analizę wpływu wybranych parametrów konstrukcyjnych i montażowych na zachowanie się aparatu Ilizarowa i jego poszczególnych części. Przedstawione badania prowadzą do wniosków, które mogą być użyteczne przy analizach, projektowaniu wytrzymałościowym i wykorzystaniu stabilizatorów tego typu.
EN
Proper load transfer at the implant-bone interface is one of the most significant determinants of long-term performance of orthopaedic endoprostheses. The study presents the problems of stress analysis of bones and computational simulation of bone-implant structures using analytical and numerical methods of mechanics of structures. The first part of the work concerns the models of mechanical reaction of bone tissue to applied loads and the discussion of bone functional adaptation - especially potential mechanical stimuli of the phenomenon. A dimensionless, normalized measure of the stimulus is proposed and discussed. It may be applied to the most general 3D orthotropic model of the bone tissue. In this approach, the application of each of the hypotheses requires only the standard elastic and strength parameters of the bone tissue. The selected criteria: maximum strain, maximum stress, strain energy density, Tsai-Wu, are expressed using the specified dimensionless index. The hypotheses are compared analytically for the typical orthotropic model of the bone tissue and simple loading cases. The conclusions drawn from the comparisons were confirmed using the corresponding 3D FE analysis of the femur head implant. The study presents also the basic questions concerning stress analysis of bone-implant systems, application of finite element analysis, parametric models and optimisation techniques. The models of implants for the use in orthopaedics, spine, dental and maxillofacial surgery and the problems of parametric modelling and optimal design are discussed. Special attention is paid to Ilizarov-type stabilizers. The influence of the assembly procedure and geometrical and material parameters of the device on the mechanical behaviour of the bone implant structure and the healing process is discussed. The analysed models help in better understanding of various clinical situations, provide information helpful for improving implant design and may be useful in the process of custom design.
5
Content available remote Finite element analysis of artificial disc with an elastomeric core in the lumbar spine
Borkowski P., Marek P., Krzesiński G., Ryszkowska J., Waśniewski B., Wymysłowski P., Zagrajek T.
Acta of Bioengineering and Biomechanics
|
2012
|
Vol. 14, no. 1
59-66
EN
This paper presents the application of finite element method in an artificial disc modelling. The prosthesis consisted of two metal plates and a flexible elastomeric core made of the nanocomposite polyurethane. Two types of connections between the plates and the core were compared: the device with an integral inlay and the device with a separate inlay coming into contact with the plates. The artificial disc with a separate inlay imitated better the human intervertebral disc. The main target of this paper was to evaluate the characteristics of force-displacement and moment-angle for the new design of the prosthesis with a separate inlay under compression, sagittal bending, shear and axial rotation. For some analyzed cases except the axial rotation and shear, where the prosthesis was too flexible, the results were roughly similar to those observed in the human spinal segment. The material effort in the prosthesis under compressive load was comparable in both types of connections between the plates and the core.
6
Content available remote Modelowanie metodą elementów skończonych połączeń centralna struktura nośna - cewki w reaktorze syntezy jądrowej Wendelstein 7X
Krzesiński G., Marek P., Zagrajek T., Borkowski P.
Górnictwo Odkrywkowe
|
2010
|
R. 51, nr 3
21-24
PL
Celem pracy było opracowanie parametrycznych modeli metody elementów skończonych kompletu złożonych połączeń śrubowych reaktora syntezy jądrowej (stellatora) montowanego w Greifswaldzie w Niemczech [1]. Wybrane wymiary modeli, właściwości materiałowe, warunki oddziaływań kontaktowych, obciążenia, a także prezentacja wyników zdefiniowane zostały w sposób parametryczny. Takie podejście pozwala na szybka analizę porównawczą różnych alternatywnych modyfikacji połączeń. Opracowane modele są wykorzystywane dla określenia końcowych rozwiązań projektowych, sił naciągu śrub, akceptowalnych tolerancji wykonania i klinów stabilizujących oraz innych detali połączeń.
EN
Che aim of this work was to develop FE parametric models of the set of complex bolted connections of the W7X stellator assembleded in Greifswald, Germany [1]. In the models the selected dimensions, materiałproperties, contact conditions, loads as well as results presentation are defined in a parametric way. This allows for a ąuick variant analyses of many modification alternatives. The devełoped models are usedfor the definition of the finał connections design: bolts preloadforces, acceptable tok nmces and wedges stabilizing the connections etc.
7
Content available remote Modelowanie metodą elementów skończonych metody penetratora do badań naprężeń własnych
Głowacki D., Krzesiński G., Marek P., Zagrajek T.
Górnictwo Odkrywkowe
|
2010
|
R. 51, nr 3
298-303
PL
Celem pracy jest zbadanie przydatności symulacji numerycznej metodą elementów skończonych do analizy naprężeń własnych, a w szczególności do oceny i doskonalenia nieniszczącej metody penetratora. Metoda ta została zaproponowana przez J.H. Underwooda w 1973 [7], a następnie rozwijana na Politechnice Warszawskiej przez M. Bijak-Żochowskiego [1]. Istota metody polega na wciskaniu w badany element stęmpla do momentu pojawienia się odpowiedniej wielkości plastycznego wypływu. Składowe tensora naprężenia, jakie panują w badanym elemencie, szacujemy na podstawie kształtu wypływu, a w szczególności z wielkości wzniosu wypływki jaki powstaje na zewnętrznej stronie odcisku. W symulacjach numerycznych pokazano silną zależność kształtu wypływu od wielkości naprężeń własnych w materiale oraz dużą zgodność z danymi doświadczalnymi. W pracy pokazano również symulację procesu wciskania rolki w próbkę cylindryczną z wstępnie wywołanymi, wskutek obróbki hartowaniem, naprężeniami własnymi. Pokazano wpływ tego wciskania na zmianę rozkładu naprężeń własnych.
EN
The subject of this paper is the application of FE modelling for development of the penetration method and improvement of its accuracy. The method was proposed by J.H. Underwood [7] and later developed by M. Bijak-Żochowski [1, 2]. It is based on the phenomenon that the residual surface deformation around an indentation of an axisymmetrical punch (a bali, a cone etc.) is strongly dependent on the state of stress in the surface layer of the material. The detailed finite element simulation may provide information about this dependence reducing the number of necessary experiments and improving the accuracy of the stresses measurements. The presented analyses confirm the reliability of FEM and show the conformity of the numerical and experimental results.
8
Content available remote Modelowanie MES podatnej protezy krążka międzykręgowego w kręgosłupie lędźwiowym
Borkowski P., Marek P., Krzesiński G., Wymysłowski P., Zagrajek T.
Górnictwo Odkrywkowe
|
2010
|
R. 51, nr 4
79-83
PL
Praca zawiera analizę numeryczną MES protezy krążka z podatną wkładką, oddziałującą z płytami zewnętrznymi na zasadzie kontaktu. W wyniku symulacji uzyskano charakterystyki zachowania się implantu przy obciążeniu siłą ściskającą i momentem zgięcia w płaszczyźnie strzałkowej oraz wyznaczono rozkłady przemieszczeń, odkształceń i naprężeń w protezie. Dla przypadku ściskania zbadano wpływ sztywności wkładki na zachowanie się sztucznego krążka.
EN
This paper presents application of the finite element method for an artificial disc modelling. The prosthesis consisted of two metal plates with a flexible elastomeric core contacting with the plates. The compressive force -displacement and the moment of flexion - rotation angle characteristics of the artificial disc were evaluated. Displacements, strain and stress fields were obtained in the prosthesis. The influence of the inlay stiffness on the behavior of the artificial disc was investigated for the compressive load.
9
Content available remote Hypothetical fracture at fibber-matrix interface in Cu-SiC composite due to thermal stresses
Czarnocki P., Krzesiński G., Marek P., Zagrajek T.
Archive of Mechanical Engineering
|
2008
|
Vol. LV, nr 1
57-66
EN
The Copper-SiC composite was investigated with the help of FEM. The authors modeled and analyzed the effect of relaxation of thermal stresses due to seasoning at room temperature after the manufacturing process together with the effect of thermal stresses induced by reheating the material to a service temperature. Especially, hypothetical fracture at interface was of interest. It was shown that, for a fixed temperature, a single crack emanating at 0° or 45° azimuth would develop only along a portion of fiber perimeter, and a further growth would require stress increase in the fiber surrounding.
PL
W pracy analizowano stan naprężeń cieplnych w kompozycie Cu-SiC, wynikających ze spadku temperatury od temperatury wytwarzania do temperatury pokojowej oraz relaksacji naprężeń w okresie sezonowania w tej temperaturze a następnie podgrzaniu kompozytu do temperatury przewidywanej pracy. Szczególną uwagę zwrócono na możliwości rozwoju pęknięć na granicy włókna i spoiwa w temperaturze pracy. Rozpatrywano dwie lokalizacje 0 i 45 stopni. Stwierdzono, iż w obu przypadkach, w ustalonej temperaturze hipotetyczna propagacja pęknięć będzie stabilna w tym sensie, iż rozwiną się one jedynie na pewnej długości obwodu włókna a ewentualny dalszy ich rozwój będzie wymagał wzrostu naprężeń w jego otoczeniu.
10
Content available remote Symulacja numeryczna zachowania się kompozytu metalowego o osnowie metalicznej w warunkach obciążeń cieplnych
Krzesiński G., Ludwikowski T., Marek P., Zagrajek T.
Górnictwo Odkrywkowe
|
2006
|
R. 48, nr 5-6
218-221
PL
W artykule przedstawiono efekty symulacji metodą elementów skończonych zachowania się struktury kompozytu miedziowego zbrojonego włóknem z węglika krzemu pod wpływem obciążeń zewnętrznych, mechanicznych, cieplnych. W analizach uwzględniano zależność wszystkich właściwości termomechanicznych materiałów składowych kompozytu od temperatury. W szczególności rozpatrzono obciążenia typu szok cieplny. Określono rozkład naprężeń własnych, będących efektem procesu wytwarzania. Przedstawiono koncepcję projektowania struktury kompozytu za pomocą homogenizacji - znajdowania zastępczych właściwości struktury i określania optymalnych właściwości zastępczego jednorodnego ośrodka.
EN
The numerical models of fiber-reinforced metal matrix composites (MMC) are considered in the paper. Such composites are nowadays a subject of special interests because they include a combination of the following properties: anisotropic behavior, high strength and elasticity modulus, low sensitivity to temperature changes, high thermal and electrical conductivity. The paper presents some results of FE analyses and describes questions of micro and macro modeling of the composites using representative single cell.
11
Content available remote Metody CAD/FEM w analizie i projektowaniu implantów
Borkowski P., Kędzior K., Krzesiński G., Marek P., Zagrajek T.
Górnictwo Odkrywkowe
|
2006
|
R. 48, nr 5-6
38-41
PL
Artykuł dotyczy zagadnień modelowani numerycznego połączeń kości z implantami, które przeprowadzono za pomocą metody elementów skończonych (MES). Symulacji poddano biomechaniczne modele implantów stosowanych w chirurgii kończyn dolnych i kręgosłupa. Uzyskane wyniki mogą być pomocne przy projektowani oraz wytwarzaniu nowych rozwiązań endoprotez.
EN
The study presents the problems of numerical modelling of bone-implant structures and some results obtained using three-dimensional finite element analyses. In the paper the biomechanical computational models of implants for use in orthopeadics and spine surgery investigated. The presented analyses show that the advanced FE technique helps in better understanding of various clinical situations, can provide information helpful for improving implant design and may be especially useful in the process of manufacturing of custom design implant.
12
Content available remote Analizy MES w projektowaniu platformy nośnej symulatora lotu
Krzesiński G., Marek P., Zagrajek T.
Górnictwo Odkrywkowe
|
2006
|
R. 48, nr 5-6
222-225
PL
Przedyskutowane zostały kolejne etapy komputerowo wspomaganego projektowania wytrzymałościowego platformy górnej symulatora lot. Zbudowany model MES wstępnej wersji platformy wykazał zbyt dużą jej podatność. W celu poszukania nowego rozwiązania zbudowano model uproszczony, łatwo poddający się modyfikacjom. Model ten pozwolił na szybką weryfikację proponowanych zmian i wypracowanie ostatecznej koncepcji rozwiązania. Zbudowany pełny model MES ostatecznej wersji platformy symulatora wykazał poprawność przyjętej koncepcji. Krytyczne węzły konstrukcyjne przeanalizowano stosując technikę submodeling. W podmodelach uwzględniono wpływ oddziaływań kontaktowych i możliwość uplastycznienia materiału.
EN
In the paper the computer aided strength design process of the platform of the flight simulator has been presented. The FE model of the initial platform design has showed the structure to be too flexible. To find new solution the simplified FE model has been built, easy for modifications. The model has enabled quick verification of new concepts. The final FE model has showed correctness of the new design. The fully nonlinear FE submodel has been built to check the stress level in the main joint.
13
Analiza pęknięć w złożonych problemach technicznych z zastosowaniem metody submodelingu
Krzesiński G., Marek P., Zagrajek T.
Przegląd Mechaniczny
|
2005
|
nr 3
44-47
PL
Modelowanie pęknięć metodą elementów skończonych wymaga użycia specjalnej dyskretyzacji w rejonie szczeliny. W artykule przedstawiono zastosowanie submodelingu w celu istotnego zmniejszenia nakładów pracy związanej z budową modelu w złożonych zadaniach analizy pęknięć elementów konstrukcji, przy zachowaniu dobrej dokładności uzyskiwanych wyników. Przedstawiono techniczny przykład zastosowania submodelingu do analizy pęknięć w dysku sprężarki. Przeprowadzono obliczenia dla całej rodziny pęknięć o różnej geometrii, dla przypadku różnych współczynników tarcia i odchyłek geometrii obiektu. Przedstawiony sposób analizy pęknięć okazał się bardzo skuteczny i pozwolił na znaczne uproszczenie budowy modeli numerycznych. Opisana metoda może być polecana w przypadku złożonych, praktycznych zadań mechaniki pękania.
EN
Fracture modeling using MES method requires special digitalization in the crack region. There are presented submodeling application in order to reduce amount of work connected with model creation in complex tasks of fracture analysis of structure elements preserving results accuracy. Application of submodeling of fracture analysis of compressor disk was presented as an example of submodeling application.
14
Content available remote Finite element modelling of the residual stresses in the ceramic-elastomer composites
Boczkowska A., Konopka K., Babski K., Krzesiński G., Kurzydłowski K. J.
Materials Science Poland
|
2005
|
Vol. 23, No. 2
529--534
EN
Ceramic-elastomer composites are obtained by the infiltration of porous ceramics by an elastomer prior to the curing reaction at elevated temperatures. Because the elastomer and the ceramic have different expansion coefficients thermal stresses are generated during cooling to ambient temperature. In addition the elastomer contracts as it transforms from a mixture of the substrates in the liquid state to the solid state polymer with a covalently bonded network structure. These two phenomena result in the development of residual stresses in the composite. Residual stresses are of significant concern because they can cause damage in the form of cracks in the ceramic and delamination between the ceramic and the elastomer. They can also have an effect on the mechanical properties of the composite. The aim was to model in 3D space the residual stresses in the composites with two different interpenetrating phases. The Finite Element Method (FEM) was used to calculate the stresses.
15
Content available remote Określanie naprężeń własnych metodą elementów skończonych kompozytów ceramicznych infiltrowanych elastomerami
Babski K., Boczkowska A., Konopka K., Krzesiński G., Kurzydłowski K.
Kompozyty
|
2005
|
R. 5, nr 3
40-44
PL
Przedmiotem badań był kompozyt ceramiczno-elastomerowy wytwarzany w procesie infiltracji porowatej ceramiki elastomerem. Charakteryzuje się on znacznie większą odpornością na kruche pękanie i wyższą wytrzymałością na ściskanie niż porowata ceramika. Dzięki wysokoelastycznym odkształceniom elastomeru oraz perkolacyjnej strukturze kompozytu nie ulega on katastroficznemu zniszczeniu i zachowuje zdolność przenoszenia obciążeń w warunkach wysokich odkształceń. W procesie wytwarzania kompozytu płynna mieszanina substratów elastomeru jest wprowadzana w pory materiału ceramicznego w warunkach obniżonego ciśnienia i podwyższonej temperatury. Reakcja utwardzania elastomeru prowadzona jest w porach materiału ceramicznego w temperaturze 120°C. Różnice współczynników rozszerzalności termicznej elastomeru i ceramiki powodują powstawanie naprężeń własnych (NW) w trakcie chłodzenia kompozytu do temperatury otoczenia. Dodatkowym czynnikiem generującym naprężenia może być skurcz elastomeru podczas jego utwardzania. Generowane naprężenia mogą mieć istotny wpływ na właściwości mechaniczne kompozytu. Opracowano modele kompozytu oraz przeprowadzono symulacje komputerowe z użyciem metody elementów skończonych (MES) w celu analizy NW powstających w procesie wytwarzania kompozytu. W modelach uwzględniono uproszczony współczynnik kształtu cząstek elastomeru jako zmianę z kształtu kulistego do eliptycznego. Udział objętościowy elastomeru był stały dla wszystkich przypadków i wynosił 0,4. Opracowane modele poddano symulacji chłodzenia kompozytu od temperatury wytwarzania (120°C) do temperatury otoczenia (20°C). Obliczenia prowadzone były w programie Ansys. Stwierdzono, że zmiany temperatury prowadzą do powstawania wysokich naprężeń o charakterze rozciągającym w elastomerze oraz o charakterze rozciągającym i ściskającym w ceramice. Przeprowadzono symulacje obciążenia termicznego i rozciągania kompozytu. Stwierdzono korzystny wpływ NW na wytrzymałość kompozytu przejawiający się głównie obniżeniem maksymalnych wartości naprężeń rozciągających w ceramicznej osnowie. Stwierdzono wpływ kształtu cząstek na lokalny wzrost naprężeń ściskających, który może korzystnie wpływać na odporność na pękanie ceramiki.
EN
The ceramic-elastomer composites obtained via infiltration of porous SiO2 ceramics by urea-urethane elastomer were obtained and studied (Fig. 1). Such composites are distinguished by the high compression strength and ability to achieve large deformations. The liquid mixture of the substrates is incorporated into ceramic pores using the vacuum pressure and temperature of 120°C. Since the thermal expansions of the elastomer and ceramics are different upon cooling to ambient temperature thermal stresses are generated (Tab. 1). Moreover, the elastomer shrinks as a consequence of its transformation from the mixture of substrates in the liquid to the solid states. These two phenomena result in buildup of residual stresses in the composite what can affect on the composite mechanical properties. In this work numerical models of composite were developed and analysis of the residual stresses arising during fabrication process was reported. To calculate the residual stresses the Finite Element Method (FEM) was used. In the models the shape ratio was involved with a change of elastomeric particles shape from spherical to ellipsoidal (Fig. 2). The volume fraction was constant for all cases and equal to 0.40. The unit cells were subjected to thermal load simulating the cooling from fabrication (120°C) to room temperature (20°C). The stresses distributions in dual phases component material were calculated using Ansys software. The analysis of distribution of principal stresses shows that change of temperature leads to buildup of high tensile stresses in elastomeric phase and tensile and compressive stresses in ceramic phase (Fig. 3). The simulation of both thermal and tensile load of unit cell were made. It was found that the thermal stresses present in composite mostly reduce the maximum values of tensile stresses in ceramic (Fig. 5), The elastomeric particles shape changes can lead to local increase of compressive stresses on parallel direction to ceramic-elastomer interface (Fig. 6). It can be advantageous from the mechanical point of view and can lead to increasing of the resistance for brittle cracking and composite strength.
16
Content available remote A nonlinear analysis of the human vertebral column and medical recommendations that follow
Dietrich M., Kędzior K., Borkowski P., Krzesiński G., Skalski K., Zagrajek T.
Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences
|
2005
|
Vol. 53, nr 3
179-194
EN
The analysis of mechanical behaviour of spinal column is until now still a challenge, in spite of the great amount of research which has been conducted over the last years. It is a particularly complex structure considering number of components, their shapes and mechanical characteristics. The objectives of the presented investigations are to understand the mechanisms of the mechanical behaviour of the spine structure and the role of its components, as well as the factors of its dysfunctions as scoliosis discopathy, spondylolisthesis. Also some mechanical effects of surgical interventions by total disc replacement is considered. To account for the 3D character of the spine system including vertebrae, discs, ligaments, muscles etc. the finite element method (FEM) formulation was used throughout the paper. Some specific features of the structure are included in the models as non-conservative loads and muscular tension control performed by the nervous system. The finite element method together with CAD programs and experimental validation was used in investigations of a new type of artificial disc for lumbar spine. The stress analyses were performed for the prostheses being in clinical use and for some original new designs. The conclusions concern most important determinants of the mechanical behaviour of the system and the quality of the intervertebral disc prosthesis.
17
Content available Numerical investigation of a new type of artificial lumbar disc
Borkowski P., Kędzior K., Krzesiński G., Skalski K. R., Wymysłowski P., Zagrajek T.
Journal of Theoretical and Applied Mechanics
|
2004
|
Vol. 42 nr 2
253-268
EN
The replacement of a damaged lumbar disc by an artificial organ is still not satisfactorily solved problem of surgery. In the study, the finite element method together with CAD programs and experimental validation was used in investigations of a new type of artificial disc for lumbar spine. The present 3D parametrical FE models take into account nonhomogenous properties of tissues, contact with friction between the parts of the analysed systems, large strains and large displacements. The stress analyses were performed for the prostheses being in clinical use and for some new designs. The conclusions concern most important determinants of the mechanical quality of the intervertebral disc prosthesis.
PL
Zastąpienie lędźwiowego krążka miedzykręgowego przez protezę jest wciąż nie w pełni rozwiązanym problemem chirurgii. W pracy zastosowano metodę elementów skończonych, techniki CAD oraz metody weryfikacji eksperymentalnej do poszukiwania konstrukcji nowego typu sztucznego krążka dla odcinka lędźwiowego kręgosłupa. Prezentowane modele metody elementów skończonych uwzględniają niejednorodne właściwości tkanek, występowanie dużych deformacji oraz oddziaływania między poszczególnymi częściami analizowanej struktury. Analizy przeprowadzono dla protez stosowanych obecnie w praktyce klinicznej oraz dla kilku nowych propozycji konstrukcji. Wnioski dotyczą najważniejszych czynników o charakterze mechanicznym, które wpływają na jakość sztucznych krążków międzykręgowych.
18
Residual stress in particulate Al2O3/Mo composites.
Matysiak H., Krzesiński G., Strzeszewski J., Olszyna A.
Inżynieria Materiałowa
|
2001
|
R. XXII, nr 5
620-623
PL
W prezentowanej pracy badano wpływ Mo na wartość naprężeń resztkowych w kompozytach ziarnistych Al2O3/Mo. Wartości średnich naprężeń resztkowych badano metodą piezoelektroskopową i porównywano z wartościami uzyskanymi za pomocą obliczeń numerycznych, metodą elementów skończonych.
EN
The present study is cncerned with the effect of Mo on the magnitude of residual stresses in the granular Al2O3/Mo composites. The average magnitudes of these stresses were determined by the piezospectroscopic method and compared with the values obtained numerically using the finite element method.
19
Kryteria doboru rodzaju materiału i obróbki powierzchniowej na endoprotezy stawu biodrowego.
Gierzyńska-Dolna M., Krzesiński G., Rajchel B.
Inżynieria Materiałowa
|
1999
|
R. XX, nr 5
553-557
PL
W pracy zwrócono uwagę na konieczność optymalizacji doboru materiału trzpienia endoprotezy w aspekcie występujących naprężeń w układzie: implant-cement-kość. Ważny problem stanowi także ograniczenie ilości produktów zużycia polietylenowej panewki. Jedną z metod poprawienia własności tribologicznych polietylenu jest implantacja jonów. Dobre wyniki uzyskano po implantacji jonami boru.
EN
In the paper the necessity of optimisation of material selection for endoprosthesis stem regarding stresses in the system: implant-cement-bone was underlined. Limitation of the amount of polyethylene wear products is of a great importance for successful alloplasty. One of the methods of improving the tribological properties of polyethylene is ion implantation. Particularly interesting results were obtained after boron ion implantation.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.