Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of mechanical and anticorrosive properties of ZrC coatings deposited by magnetron sputtering technique

Szparaga Ł., Mydłowska K., Dobruchowska E., Bartosik P., Gilewicz A., Ratajski J.

Engineering of Biomaterials

|

2018

|

Vol. 21, no. 148

73

2

Modelowanie stanu odkształceń w gradientowych powłokach CrN/CrCN

Szparaga Ł., Bartosik P., Gilewicz A., Kwaśny W., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

488--492

PL

Celem pracy było zbadanie różnic w stanach odkształceń własnych powstałych na skutek zadanych obciążeń mechanicznych w powłokach CrN/CrCN z gradientową warstwą przejściową pomiędzy CrN i CrCN. Powłoki zostały osadzone techniką PVD (Physical Vapour Deposition), metodą katodowego odparowania łukowego na podłożu ze stali 42CrMo4. Całkowita grubość osadzonych powłok wynosiła 8 μm, a gradientowa warstwa przejściowa pomiędzy CrN a CrCN miała grubość 2 μm. W modelu matematycznym warstwa gradientowa była reprezentowana przez tzw. funkcje przejścia opisujące przestrzenną zmianę parametrów materiałowych warstwy, takich jak: moduł Younga, współczynnik Poissona, współczynnik rozszerzalności cieplnej, granica sprężystości i moduł wzmocnienia. Rozważono dwa typy warstw gradientowych o różnych profilach zawartości węgla opisywanych przez funkcje potęgowe. Wykorzystując znajomość naprężeń własnych w powłokach po procesie osadzania (pomiar metodą dyfrakcji rentgenowskiej), wykazano na drodze symulacji numerycznych za pomocą MES różnice w stanach efektywnych odkształceń plastycznych powstałych na skutek obciążeń zewnętrznych. Pokazano na przykładzie, iż warstwy gradientowe reprezentowane przez potęgowe funkcje przejścia o wykładniku p > 1 cechują się mniejszymi strefami dużych odkształceń plastycznych na granicy działania obciążeń zewnętrznych w porównaniu z warstwami gradientowymi o p < 1. Wynika z tego, iż powłoki z warstwami gradientowymi mające p > 1 cechuje większa odporność na kruche pękanie.

EN

The aim of the study was to analyse differences in the states of internal deformation, caused by mechanical loads, in the coatings CrN/CrCN with a gradient transition layer between CrN and CrCN. The coatings were deposited using PVD technique (Physical Vapour Deposition) by cathodic arc evaporation on a substrate made from 42CrMo4 steel. The total thickness of the deposited coatings was 8 μm, and the gradient transition layer between CrN and CrCN had a thickness of 2 μm. In mathematical model, gradient layer was represented by the so called transition functions, describing the spatial change of the layer’s material parameters, such as Young’s modulus, Poisson ratio, coefficient of thermal expansion, yield strength and tangent modulus. In particular, were considered two types of gradient layers with different profiles of carbon concentration described by a power function. Using knowledge of the residual stress in the coating after the deposition process (measured by X-ray diffraction), has been shown by numerical simulation based on FEM, the differences in the states of effective plastic strain, caused by external loads. In particular, was shown on the example that the gradient layer represented by a power transition functions of the exponent p > 1 are characterized by smaller zones of high plastic strain on the boundary of applied external loads in comparison to the gradient layers with p < 1. This fact indicates, that the coatings with gradient layers with p > 1 are characterized by an larger fracture toughness.

3

Optimization Of Multi-Module CrN/CrCN Coatings

Szparaga Ł., Bartosik P., Gilewicz A., Ratajski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

1037--1043

EN

In the paper was proposed optimization procedure supporting the prototyping of the geometry of multi-module CrN/CrCN coatings, deposited on substrates from 42CrMo4 steel, in respect of mechanical properties. Adopted decision criteria were the functions of the state of internal stress and strain in the coating and substrate, caused by external mechanical loads. Using developed optimization procedure the set of optimal solutions (Pareto-optimal solutions) of coatings geometry parameters, due to the adopted decision criteria was obtained. For the purposes of analysis of obtained Pareto-optimal solutions, their mutual distance in the space of criteria and decision variables were calculated, which allowed to group solutions in the classes. Also analyzed the number of direct neighbors of Pareto-optimal solutions for the purposes of assessing the stability of solutions.

PL

W pracy została zaproponowana procedura optymalizacyjna wspomagająca dobór geometrii wielomodułowych powłok CrN/CrCN, osadzonych na podłożu ze stali 42CrMo4, pod kątem właściwości mechanicznych. Przyjęte kryteria decyzyjne były funkcjami stanu naprężeń oraz odkształceń wewnętrznych w powłoce i podłożu, powstałych na skutek mechanicznych obciążeń zewnętrznych. Wykorzystując opracowaną procedurę uzyskano zbiór optymalnych wartości parametrów geometrii powłok (rozwiązania Pareto-optymalne), ze względu na przyjęte kryteria decyzyjne. Do celów analizy otrzymanych rozwiązań określono ich wzajemne odległości w przestrzeni kryteriów i zmiennych decyzyjnych, co umożliwiło pogrupowanie rozwiązań w klasy. Analizowano również liczbę bezpośrednich sąsiadów rozwiązań Pareto-optymalnych w celach oceny stabilności rozwiązań.

4

Mechanical properties of antiwear Cr/CrN multi-module coatings

Ratajski J., Gilewicz A., Bartosik P., Szparaga Ł.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 75, nr 1

35--45

EN

Purpose: The goal of this paper is to investigate the influence of thicknesses of Cr and CrN layers in Cr/CrN module of multi-module coatings, on their mechanical properties. Design/methodology/approach: The objects of research are systems composed of steel substrate and Cr/CrN multi-module coatings, deposited using PVD (Physical Vapour Deposition) method, via CAE (Cathodic Arc Evaporation) technique. Mechanical properties of the substrate/coating systems were determined using scratch test, Vickers indentation, while wear of the systems was investigated via ball on disk method. Internal strain and stress states in substrate/coating systems, arising during indentation, were calculated using FEM (Finite Element Method) computer model. Findings: For two different geometries of Cr/CrN multi-module coatings mechanical properties (hardness, fracture toughness, wear and adhesion forces) were examined. Additionally, in Rockwell indentation test, the states of first principal stress and effective plastic strain states were calculated. Research limitations/implications: The coatings were deposited using CAE, which results in occurrence of various defects (eg. droplets) inside coatings. This fact has its consequences, ie. perturbations in layers structure, resulting in stochastic, spatial changes of physico-chemical properties of the coatings. This defects may be reduced by special modifications of CAE (eg. active filters) techniques, but the overall mechanical properties of the coatings will not be highly improved. Practical implications: Investigations of the influence of architecture and geometry of multi-module Cr/CrN coatings on their mechanical properties is crucial, because of their wide range of industry applications. Originality/value: The main value of the paper is an experimental case study of mechanical properties of Cr/CrN multi-module coatings referenced to CrN/CrCN coatings. Moreover, using FEM model of the indentation, the differences between residual stresses and strains were discussed.

5

Numerical determination of materials characteristics for the needs of simulation and analysis of stalk cutting processes

Kukiełka K., Patyk R., Kukiełka L., Bohdal Ł., Bartosik P.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 1

72--76

EN

The aim of this work is to develop a numerical application to determine the materials characteristics and to simulate the phenomena of cutting process by a single stalks and a few stalks as well as to present the possibilities of its application for simulation of the cutting process under real conditions - occurring in cutting assemblies of typical agricultural machinery. An example of use of this application to the modelling of cutting process of stalks in the cutting system of the harvester Bizon is presented. The next stage will be to develop a methodology to enable better design of the knife units used in a variety of agricultural and forestry machinery and their optimization.

PL

Celem niniejszej pracy jest opracowanie aplikacji numerycznej do wyznaczania mechanicznych charakterystyk materiałowych i symulacji zjawisk podczas procesu cięcia pojedynczego źdźbła oraz kilku źdźbeł oraz przedstawienie możliwości jej zastosowania do symulacji procesu cięcia w warunkach rzeczywistych – występujących w zespołach tnących typowych maszyn rolniczych. Podano przykład zastosowania tej aplikacji do modelowania procesu cięcia źdźbła w nożycowym zespole tnącym kombajnu zbożowego Bizon. Dalszym etapem będzie opracowanie metodyki umożliwiającej lepsze projektowanie zespołów tnących stosowanych w różnych maszynach rolniczych i leśnych oraz ich optymalizacja.

6

Wyznaczanie geometrii ziarna ściernego w modelu numerycznym na podstawie jego obrazów

Forysiewicz M., Bartosik P., Kukiełka L.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 5

464-467

PL

Celem pracy jest przedstawienie metod generowania kształtu modelu numerycznego ziarna ściernego w oparciu o analizę obrazów ziarna rzeczywistego. Przedstawiono metodykę generowania kształtu ziarn ściernych, dla trzech różnych sposobów analizy obrazów ziarn rzeczywistych, z wykorzystaniem programu Matlab 7.0. Uzyskane geometrie zastosowano w symulacjach numerycznych procesu szlifowania pojedynczym ziarnem ściernym w programie Ansys.

EN

The aim of this work is to present the methods for abrasive grain numerical model geometry generation based on analysis of real grain pictures. There is presented the methodology of abrasive grain shape generation for three different image analysis methods. The flowchart of the abrasive grain model generation algorithm for method No. 2 is shown in Fig. 4. Fig. 5 presents the flowchart for method No. 3. The retrieved geometries (Fig. 7) were used in numerical simulations of the single abrasive grain machining process. A significant difference in the approach proposed by the authors is a possibility of reproduction efficiency of the real abrasive grain geometry. The proposed new method for abrasive grain geometry generation is based on analysis of real grain images and creation of its numerical representation. This ensures irregular geometries of abrasive grains. The possibility of implementation of irregular numerical grain models in the ANSYS program will allow modelling and numerical simulation of the machining process at higher accuracy of numerical results (a numerical model will have reduced simplifications in relation to the real machining process). It is expected that three dimensional modelling and numerical simulation results will affect the further progress of science associated with efficiency increase of modeling machining operations processes. The numerical results will be subjected to experimental verification and may provide a basis for further modelling studies in this field.

7

Optymalizacja statyczna procesu odwadniania osmotycznego i przechowywania truskawek

Bartosik P., Plawgo A., Kukiełka L.

Inżynieria Rolnicza

|

2011

|

R. 15, nr 5

15-21

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące określenia wpływu parametrów odwadniania osmotycznego na następujące cechy truskawek: zawartość ekstraktu, kwasowość ogólną, wielkość wycieku rozmrażalniczego oraz masę suchej substancji. Proces usuwania wody prowadzony był w roztworach sacharozy o stężeniach 30, 47,5 i 65% przez 6, 15 i 24 h. Następnie owoce zostały zamrożone i przechowywane przez 3 miesiące. Wyznaczono modele cech produktów w funkcji czasu przechowania zamrażalniczego oraz zbiór rozwiązań polioptymalnych (niezdominowanych) ze względu na różne kryteria optymalizacji.

EN

The paper presents the results of the research concerning the influence of osmotic dehydration parameters on the following properties of strawberries: extract content, general acidity, volume of thawing spill and mass of dry matter. The water removal process was carried out in sucrose solutions (concentration 30, 47,5 and 65%) for 6, 15 and 24 hours. Then, the fruit were frozen and stored for 3 months. The experimental models of products properties in storage time function and the set of poly-optimal (undominated) results in view of various optimization criteria were determined.

8

Three dimensional modeling and numerical simulations of shot peening process of engine parts

Bartosik P., Kukiełka L.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2011

|

R. 12, nr 5

44-53

EN

Computer modeling and numerical simulation of shot peening process were the aim of this work. The mixed explicit-implicit method of plastic stress determination was proposed and presented. Incremental Lagrange formalism and adequate measures of strains and stresses were used in the paper. The physical, mathematical and numerical models of shot peening process were presented. The surface layer of object was treated as an elastic/viscous-plastic body with nonlinear mixed hardening. Although the shot was considered as ideally rigid or elastic body. The examples of numerical simulations were presented.

PL

Praca dotyczy modelowania i symulacji komputerowej procesu kulowania. Autorzy zaproponowali i przedstawili łączoną dynamiczno-statyczną metodę wyznaczania naprężeń plastycznych. Zastosowano przyrostowy, uaktualniony opis Lagrange'a oraz adekwatne miary odkształceń i naprężeń. Przedstawiono modele fizyczny, matematyczny i numeryczny procesu dynamicznego nagniatania. Materiał przedmiotu nagniatanego traktowano jako ciało sprężysto/lepko-plastyczne z nieliniowym umocnieniem mieszanym, natomiast śrut jako ciało idealnie sztywne lub sprężyste. Przedstawiono przykładowe wyniki analiz numerycznych.

9

Zastosowanie zasady Bellmana do optymalizacji dynamicznej procesu - przykład

Szparaga Ł., Tarnowski W., Bartosik P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 6

610-612

PL

Celem pracy jest omówienie i porównanie metody analitycznej oraz numerycznej rozwiązywania zagadnień optymalizacji wieloetapowych procesów decyzyjnych Markowa. Procedury obliczeniowe zilustrowane są na przykładzie zadania optymalizacji izotermicznej kaskady reaktorów. Opisana została również procedura numeryczna umożliwiająca optymalizację procesu opartą na zasadzie optymalności Bellmana. Wskazane są również wady i zalety każdej z metod jak i zakres ich stosowalności.

EN

The aim of this work is to present and to compare the analytical and numerical method of optimization multilevel Markov processes. For the sake of the integrity of the work an essence of optimality principle for Markov processes and short derivation of Bellman's equation is given. Calculation procedures are illustrated on an example of isotherm cascade of reactor optimization. Analytical solution of the problem was given by S. Sieniutycz and Z. Szwast [5]. The main goal of this work is to present a simple numerical optimization procedure based on Bellman's principle and to compare the numerical results with an analytical solution from the literature [5]. Tables 1-3 shows respectively a comparison of values of state and decision variables and values of optimal functions for the 3-level process obtained in the numerical and in the analytical way. Figure 2 shows an evolution of the state variable for different initial states and known fixed final state. Obtained numerical results comply with analytical ones. The sim-plicity of the presented method is an undeniable advantage and gives a great opportunity of application.

10

Influence of Chosen Parameters of Dynamic Burnishing on Residual Stresses Pattern in Object Surface Layer

Bartosik P., Kukiełka L.

Machine Dynamics Research

|

2010

|

Vol. 34, No. 2

5-13

EN

Computer modelling and numerical analysis of dynamic burnishing (shoot peening) process in object surface layer internal stresses pattern aspect were the aims of the work. The influence of chosen process parameters on state of stresses was determinate. Incremental Lagrange formalism and adequate measures of stresses and strains were used in the paper. The application in ANSYS program, which allows to determinate the stains of stresses and strains in any point of surface layer of object and any time during the process, was created. The surface layer material was treated as an elastic/viscous-plastic body with nonlinear mixed hardening. Although the shoot was considered as ideally rigid or elastic body. Simulations were carried out basis on three levels experiment design. Simulations results were approximated by regression equations in square polynomial form. Compromising solutions sets for substitute optimization criterion were defined.

11

Optymalizacja procesu kulowania strumieniowego ze względu na naprężenia wynikowe

Kukiełka L., Bartosik P., Szyc W.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2010

|

Vol. 30, nr 1

117-126

PL

Artykuł dotyczy komputerowego modelowania i analizy numerycznej procesu kulowania strumieniowego oraz jego optymalizacji ze względu na kryteria rozkładu naprężeń wynikowych. Zastosowano przyrostowy, uaktualniony opis Lagrange'a oraz adekwatne do przyjętego opisu przyrostowego miary odkształceń i naprężeń. Opracowano aplikację w systemie ANSYS, która pozwala określać stany odkształceń i naprężeń w dowolnym punkcie przedmiotu i w dowolnej chwili procesu kulowania. Kuleczki traktowano jako ciało idealnie sztywne lub sprężyste, nato-: miast materiał przedmiotu obrabianego jako ciało sprężysto/lepko-plastyczne z nieliniowym umocnieniem mieszanym. Badania wykonano zgodnie z trójpoziomowym planem eksperymentu. Wyznaczono rozkłady naprężeń własnych (ściskających) w warstwie wierzchniej wyrobu. Wyniki symulacji aproksymowano równaniami regresji w postaci wielomianów drugiego stopnia. Określono zbiór rozwiązań kompromisowych dla zastępczych kryteriów optymalizacji.

EN

Computer modeling, numerical analysis and optimization of shoot peening process in control possibility of stresses distribution aspect were the aims of the work. Incremental Lagrange formalism and adequate measures of stresses and strains were used in the paper. The application in ANSYS program, allowed determination the stains of stresses and strains in any point of surface layer of object and any time during the process, was created. The surface layer material was: treated as a elastic/viscous-plastic body with nonlinear mixed hardening. Although the shoot was considered as ideally rigid or elastic body. Simulations were carried out basis on three levels experiment design. Simulations results were approximated by regression equations in square polynomial form. Compromising solutions set for substitute optimization criterion were defined.

12

Analiza możliwości sterowania rozkładem naprężeń wynikowych w warstwie wierzchniej zęba kultywatora po kulowaniu w aspekcie wytrzymałości zmęczeniowej

Bartosik P., Szyc M., Kukiełka L.

Inżynieria Rolnicza

|

2009

|

R. 13, nr 9

7-14

PL

Praca dotyczy komputerowego modelowania i analizy numerycznej procesu kulowania strumieniowego w aspekcie możliwości sterowania rozkładem naprężeń wynikowych, ze względu na wytrzymałość zmęczeniową zęba kultywatora. Zastosowano przyrostowy, uaktualniony opis Lagrange'a oraz adekwatne miary odkształceń i naprężeń. Opracowano aplikację w systemie ANSYS, która pozwala określać stany odkształceń i naprężeń w dowolnym punkcie zęba i w dowolnej chwili trwania procesu kulowania. Materiał zęba traktowano jako ciało sprężysto/lepko-plastyczne z nieliniowym umocnieniem mieszanym, natomiast śrut jako ciało idealnie sztywne lub sprężyste. Badania przeprowadzono zgodnie z trójpoziomowym planem eksperymentu. Wyznaczono rozkłady naprężeń własnych (ściskających) w warstwie wierzchniej zęba. Przedstawiono przykładowe wyniki analiz numerycznych. Wyniki symulacji aproksymowano równaniami regresji w postaci wielomianów stopnia drugiego. Określono zbiór rozwiązań kompromisowych dla zastępczego kryterium optymalizacji.

EN

Computer modeling and numerical analysis of shoot peening process in control possibility of stresses distribution (for the sake of fatigue strength of spring-tine) aspect were the aims of the work. Incremental Lagrange formulation and adequate measures of stresses and strains were used in the paper. The application in Ansys program, allowed determination the stains of stresses and strains in any point of spring-tine and any time during the process, was created. The spring-tine material was treated as a elastic/viscous-plastic body with nonlinear mixed hardening. Although the shoot was considered as ideally rigid or elastic body. Simulations were carried out basis on three levels experiment design. Examples of numerical analysis results of compressing stresses distributions in spring-tine surface layer were shown. Simulations results were approximated by regression equations in square polynomial form. Compromising solutions set for substitute optimization criterion were defined.

13

New Trinomials Xⁿ + X + 1 and Xⁿ + X ² + 1 Irreducible over GF(2)

Bartosik P., Paszkiewicz A.

Electronics and Telecommunications Quarterly

|

2009

|

Vol. 55, No 2

355-361

EN

We extend the limit of investigations for trinomials irreducible over GF(2), having the form Xⁿ + g(X), where deg (g(X)) = 1 or deg (g(X)) = 2 and complete the existing list of irreducible trinomials with that form by a dozen of new elements. We checked all degrees n below 500000 while searching for that polynomials. A large part of computations were performed by a new programming package developed especially for computations in finite fields with characteristic two. This package is a bit more than twice faster than Shoup's NTL package for trinomials and about six times faster than NTL in the case of pentanomials. We also complete the list of Mersenne irreducible polynomials for which a trinomial does not exist by pentanomials and irreducible polynomials which are lexicographicaly youngest.

14

Badania wielomianów nierozkładalnych wysokich stopni nad GF(2) - narzędzia i wyniki

Bartosik P., Paszkiewicz A.

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2008

|

R. 81, nr 12

1059-1065

PL

Przedstawiono metody i techniki przyspieszenia arytmetyki modularnej w ciałach skończonych o charakterystyce 2. Wprowadzone poprawki sprawiają, że używany pakiet jest szybszy od znanego pakietu NTL. Dzięki temu można zwiększyć zakres badań wielomianów nierozkładalnych, najmłodszych leksykograficznie aż do stopnia n równego 30 000.

EN

In the paper we present some methods and techniques that accelerate mo-dular arithmetic in finite fields with characteristic two. The improvements make our library faster than the well known packet NTL. This made possible to extend the area of computation of all irreducible polynomials which are lexicographically youngest up to the degree n equal to 30000.