Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Technological methods of strengthening elements of engines and aggregates for special equipment

Marchenko A., Tkachuk M., Kravchenko S., Veretelnyk O.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2018

|

z. 1/115

73--80

EN

The paper presents the results of experimental and numerical studies of contact interaction of rubbing bodies after technological processing – discrete hardening. Experimental studies were carried out on the example of the contact pair "crankshaft of an internal combustion engine - liners". Numerical simulation was carried out using generalized parametric modeling of complex mechanical systems. To determine the stress-strain state of the elements being studied, the finite element method was chosen. Based on the results of the conducted studies, the efficiency of the proposed method of technological processing of contacting bodies – discrete hardening - was demonstrated.

PL

W pracy przedstawiono wyniki eksperymentalnych i numerycznych badań kontaktu ciał trących po obróbce technologicznej - dyskretnym utwardzaniu. Badania eksperymentalne przeprowadzono na przykładzie pary kontaktowej "wał korbowy silnika spalinowego - wkładki". Symulacja numeryczna została przeprowadzona przy użyciu uogólnionego parametrycznego modelowania złożonych układów mechanicznych. Aby określić stan naprężenie-odkształcenie badanych elementów, wybrano metodę elementów skończonych. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań wykazano skuteczność proponowanej metody technologicznej obróbki ciał stykowych - dyskretne utwardzanie.

2

Discrete-continual strengthening of contacting structural elements: mathematical and numerical modeling

Marchenko A., Kravchenko S., Tkachuk M., Tkachuk M., Saverska M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2018

|

z. 2/116

143--153

EN

Discrete-continual hardening is proposed for contacting elements of machines. The method suggests that one part is hardened in a discrete manner while the other one is hardened continually over the entire surface. The resulting contact pair acquires positive qualities from each of the employed hardening techniques. Performance of the proposed technology is evaluated by means of stress analysis of the treated fragments. Unlike traditional hardening technologies the new one implements negative feedback mechanisms in the system "loading - contact interaction - friction - wear". This results in a positive integral effect which outperforms the individual contributions of each of the hardening technologies involved. It provides more favorable contact conditions in particular contact pressure distribution. This leads to decrease in wear, which in turn it prevents dramatic increase of the working loads. Consequently, the stabilization of investigated processes occurs. Enhancement of contact conditions of hardened bodies is demonstrated by structural analysis of a representative fragment of the studied system. The results of the numerical modeling confirm the technology design premises. The locally hardened zones do actually bear major loads. Nevertheless, friction and wear in the hardened zones are reduced due to the enhanced tribomechanical properties of the material compared to the remaining part of the body. Continual treating of the response part further amplifies this effect. In particular, metal materials like aluminum are covered by a thin layer of oxides formed by application of strong electric current in a special medium. The consolidated oxide phase form surface layers that perform structural role. Together with the discretely hardened surface of the response part they form a contact pair that is characterized by higher strength of components, anti-friction and anti-wear properties.

PL

Dyskretno-ciągłe hartowanie jest proponowane dla powierzchni stykających się elementów maszyn. Metoda sugeruje, że jedna część jest utwardzana w dyskretny sposób, a druga jest utwardzana w sposób ciągły na całej powierzchni. Uzyskana para kontaktów uzyskuje pozytywne cechy z każdej z zastosowanych technik hartowania. Działanie proponowanej technologii ocenia się za pomocą analizy naprężeń badanych fragmentów. W przeciwieństwie do tradycyjnych technologii hartowania, w nowym systemie zastosowano mechanizmy ujemnego sprzężenia zwrotnego w systemie "obciążenie - interakcja stykowa - tarcie - zużycie". Skutkuje to dodatnim efektem integralnym, który przewyższa indywidualne wpływ każdej z zastosowanych technologii hartowania. Zapewnia bardziej korzystne warunki kontaktu, w szczególności rozkład naprężeń kontaktowych. Prowadzi to do zmniejszenia zużycia, co z kolei zapobiega dramatycznemu wzrostowi obciążeń roboczych. W konsekwencji następuje stabilizacja badanych procesów. Zwiększenie warunków kontaktu hartowanych elementów wykazano za pomocą analizy strukturalnej reprezentatywnego fragmentu badanego układu. Wyniki modelowania numerycznego potwierdzają zalety tej technologii. Lokalnie utwardzone strefy rzeczywiście przenoszą duże obciążenia. Niemniej jednak, tarcie i zużycie w utwardzonych strefach są zmniejszone dzięki ulepszonym właściwościom tribomechanicznym materiału w porównaniu z pozostałą częścią obiektu. Ciągłe testowanie próbki dodatkowo wzmacnia ten efekt. W szczególności materiały metalowe, takie jak aluminium, są pokryte cienką warstwą tlenków utworzoną przez zastosowanie silnego prądu elektrycznego w specjalnym medium. Skonsolidowana faza tlenkowa tworzy warstwy powierzchniowe spełniające rolę strukturalną. Wraz z dyskretnie hartowaną powierzchnią części reakcyjnej tworzą parę kontaktową, która charakteryzuje się większą wytrzymałością komponentów, właściwościami przeciwciernymi i przeciwzużyciowymi.

3

Mathematical modelling of filtration processes in drainage systems using conformal mapping

Bomba A., Tkachuk M., Havryliuk V., Kyrysha R., Gerasimov I., Pinchuk O.

Journal of Water and Land Development

|

2018

|

no. 39

11--15

EN

The situation when groundwater considerably rises above the “normal” level, water intake, lowering of groundwater levels and other relevant practical tasks require the drainage facilities. The most effective techniques of numerical studies of the corresponding boundary problems at present time are methods of dealing with inverse boundary value problems (conformal and quasi-conformal mappings). As basis of this research we used the case of combining the fictitious domain methods with quasi-conformal mappings of the solution of nonlinear boundary value problems for the calculation of filtration regimes in environments with free boundary areas (depression curves) and zones of “mountainous” areas. This paper reviews the stationary issue of flat-vertical stationary non-pressure liquid filtration to horizontal symmetric drainage. In the paper a practical methodology for solving boundary value problems on conformal mappings is suggested for the calculation of the filtration process in the horizontal symmetrical drainage. The idea of block iterative methods was used during the creation of the corresponding algorithm which is based on the alternating “freeze” of the anticipated conformance parameter, the internal and boundary connections of the curvilinear area. The results of the conducted numerical calculations confirmed the effectiveness of the suggested problem formulations and algorithms of their numerical solution and the possibility of their use in the modelling of nonlinear filtration processes occurring in horizontal drainage systems, as well as in the design of drainage facilities and optimizing other hydrosystems. Therefore these results are of great importance.

PL

W przypadku podwyższenia poziomu wody gruntowej znacząco ponad „normalną” wysokość pobór wody, obniżanie jej zwierciadła i inne działania wymagają urządzeń drenarskich. Obecnie najbardziej efektywnymi technikami numerycznych badań odpowiednich problemów brzegowych są metody odwrotnej analizy wartości brzegowych (odwzorowania konforemne i quasi-konforemne). Jako podstawę prowadzonych badań przyjęto przykład połączenia metod fikcyjnej domeny z quasi-konforemnym odwzorowaniem rozwiązania problemu nieliniowych wartości brzegowych do obliczenia reżimu filtracji w środowisku o wolnej powierzchni brzegowej (krzywe depresji) i w strefach „górskich”. W pracy dokonano przeglądu rozwiązań pionowej stacjonarnej filtracji płynów do horyzontalnego symetrycznego drenażu. Zaproponowano praktyczną metodologię rozwiązywania problemów wartości brzegowych w przekształceniu konforemnym do obliczania procesu filtracji w horyzontalnym symetrycznym drenażu. Wykorzystano zasadę metod iteracyjnych podczas tworzenia odpowiednich algorytmów opartą na naprzemiennym „zamrażaniu” przewidywanego parametru odwzorowania z wewnętrznymi i brzegowymi powiązaniami krzywoliniowego obszaru. Wyniki przeprowadzonych numerycznych obliczeń potwierdzają efektywność formułowania sugerowanego problemu i algorytmów ich numerycznego rozwiązania oraz możliwości ich zastosowania w modelowaniu nieliniowych procesów filtracji występujących w horyzontalnym systemie odwadniania, w projektowaniu urządzeń drenarskich i w optymalizacji innych systemów wodnych. Z tego powodu uzyskane wyniki mają ogromne znaczenie.

4

Analysis and synthesis of complex spatial thin-walled structures

Marchenko A., Chepurnoy A., Sen'ko V., Makeev S., Litvinenko O., Sheychenko R., Graborov R., Tkachuk M., Bondarenko M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2017

|

z. 1/110

17--29

EN

The new approach to solve the problems of analysis and synthesis of complex spatial thin-walled structures is proposed. It is based on generalized parametric modeling of complex mechanical systems. Generalized parameters are structure, design and technological solutions for the structures, design parameters and operating conditions. Beside the solution of problems of a single analysis, and multivariate studies, and studies of rational design and technological solutions are provided. In addition, it is possible to justify parameters of finite element models for accurate calculation of stress-strain state by the finite element method. Also, it becomes possible to model boundary conditions and loading effort, not only for one, but for a number of similar designs. As the result a tool for quick and accurate solutions of totality of tasks justification of design solutions for complex spatial thin-walled structures by strength and stiffness criteria is created.

PL

Zaproponowano nowe podejście do rozwiązania problemów analizy i syntezy skomplikowanych przestrzennych i cienkościennych struktur. Jest on oparty na uogólnionym parametrycznym modelowaniu złożonych układów mechanicznych. Parametry są uogólnione budową, konstrukcją i rozwiązaniem technologicznym dla struktury, parametrów konstrukcyjnych i warunków pracy. Oprócz rozwiązania problemów pojedynczej analizy oraz badań i analiz wielowymiarowych, prezentowane są racjonalne projekty i rozwiązania technologiczne. Ponadto istnieje możliwość uzasadnienia parametrów modeli elementów skończonych dla dokładnego obliczenia stanu rozciągania metodą elementów skończonych. Ponadto istnieje możliwość modelowania warunków brzegowych i wysiłku załadunków, nie tylko dla jednego, ale dla wielu podobnych wzorów. W rezultacie powstaje narzędzie do szybkich i dokładnych rozwiązań całości zadań uzasadniających rozwiązania projektowe dla złożonych przestrzennych cienkościennych konstrukcji według kryteriów wytrzymałości i sztywności.