Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fuzzy sets : fatigue tests

Kędziora P., Romanowicz P., Muc A.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 2

90--95

EN

In this study, the results of fatigue tests using fuzzy set methodology are considered. Cyclic loading causes damage, reducing the strength until the material can no longer sustain even service loading. The experiments demonstrate the scatter of results. Fuzzy set analysis has been proposed in order to estimate the uncertainty in the evaluation of stiffness and critical number of cycles corresponding to final fatigue damage. The results of fatigue-life tests using fuzzy set methodology are also considered when the experimental results are given in the form of a histogram. The fuzzy set and vertex method in conjunction with finite element (FE) computations are introduced to evaluate buckling loads.

PL

Przedstawiono analizę wyników badań zmęczeniowych z wykorzystaniem metodologii zbiorów rozmytych. Cykliczne obciążenie powoduje uszkodzenia, co zmniejsza wytrzymałość aż do momentu, gdy materiał nie może przenosić nawet obciążenia eksploatacyjnego. Eksperyment wykazuje znaczny rozrzut wyników. Zaproponowano zastosowanie zbiorów rozmytych do oszacowania niepewności w ocenie sztywności i krytycznej liczby cykli odpowiadającej zmęczeniowemu zniszczeniu. Rozważono także wykorzystanie zbiorów rozmytych do analizy wyników badań zmęczeniowych, gdy wyniki doświadczalne są podane w formie histogramu. Zbiory rozmyte i metoda vertex z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) zostały wprowadzone do oceny obciążenia krytycznego.

2

Design of rectangular composite plates with circular holes

Barski M., Kędziora P., Chwał M.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 1

52--57

EN

The presented work is devoted to the problem of the optimal design of a multilayered composite structure. A square composite plate of geometrical dimensions 250x250x3 mm with a circular hole of diameter d = 100 mm is investigated. The structure is made of composite material, which consists of N = 12, 16 or 20 layers. Each layer is made of the same material, namely carbon fibers with epoxy resin (CFRP, fibers T300, matrix N5208). It is also assumed that the feasible fiber orientation angles are 0º, ±45º, 90º. The layer stacking sequence is symmetric with respect to the middle surface of the studied plate. The structure is subjected to uniform tension in the horizontal and vertical directions. Calculations are performed for the following load ratios, namely: ph/pv = 0, 0.5, 0.75, 1.0, where ph and pv denote the load in the horizontal and vertical directions, respectively. The optimization problem is stated as follows: we look for the stacking sequence (the number of layers with fiber orientation angle equal to 0º, ±45º, 90º, respectively), which ensures the maximal value of the load multiplier. In order to find the solution to the optimization problem, the advanced concept of the discrete design variable is introduced. The use of these variables significantly simplifies the optimization process. In consequence, a very simple optimization procedure can be utilized. All the necessary computations are carried out with the use of the commercial finite element package ANSYS 12.1. The analyzed plate is modeled as a shell structure. The optimal solution mainly depends on ph/pv. The total number of layers also has a slight influence on the obtained solution. The results are presented in graphs and collected in tables.

PL

Praca poświęcona jest zagadnieniu optymalnego projektowania wielowarstwowych struktur kompozytowych. Analizie poddano kwadratową płytę o wymiarach 250x250x3 mm. Rozważana konstrukcja posiada w geometrycznym środku kołowy otwór o średnicy 100 mm. Zastosowany materiał kompozytowy składa się z N = 12, 16 lub 20 warstw. Każda warstwa wykonana jest z włókna węglowego oraz żywicy epoksydowej (CFRP, włókna T300, żywica N5208). Przyjęto także, że dopuszczalne kąty orientacji włókien w warstwach to 0º, ±45º, 90º. Rozważano jedynie konfiguracje symetryczne względem powierzchni środkowej. Analizowana płyta poddana jest równomiernemu, proporcjonalnemu rozciąganiu, zarówno w kierunku poziomym, jak i pionowym. Jako kryterium optymalizacji przyjęto maksymalną wartość mnożnika obciążenia. Optymalnej konfiguracji laminatu poszukiwano dla następujących proporcji obciążenia: ph/pv = 0, 0.5, 0.75, 1.0, gdzie ph oznacza obciążenie działające w kierunku poziomym, zaś pv w kierunku pionowym. W celu wyznaczenia rozwiązania zastosowano dyskretne zmienne decyzyjne. Podejście takie umożliwia znaczne uproszczenie procedury optymalizacji. Wszystkie niezbędne obliczenia wykonano przy wykorzystaniu komercyjnego systemu opartego na metodzie elementów skończonych - ANSYS 12.1. W wyniku przeprowadzonej analizy uzyskano optymalne konfiguracje laminatów. Rozwiązania te wyraźnie zależą od proporcji obciążenia. Niewielki wpływ na rozwiązanie ma również przyjęta liczba warstw. Uzyskane wyniki przedstawiono na wykresach oraz zebrano w odpowiednich tabelach.

3

The application of fuzzy logic in fatigue damage analysis

Muc A., Kędziora P.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

60--63

EN

In this study, fatigue damage progress is analyzed both theoretically and experimentally. Cyclic loading causes damage, reducing the strength until the material can no longer sustain even service loading. The theoretical analysis is associated with the definition of the damage parameter. The experimental analysis is mainly devoted to the consideration of two structural elements, i.e. a rectangular composite plate (made of glass fibre/epoxy resin) with a centrally located circular hole subjected to cyclic tensile stress and a square plate (made of aramid fiber/epoxy resin) subjected to shear loading. The experiments demonstrate scattering of the results. Fuzzy set analysis has been proposed in order to estimate the uncertainty in evaluation of the critical number of cycles corresponding to the final fatigue damage.

PL

Przedstawiono teoretyczną i eksperymentalną analizę rozwoju uszkodzeń zmęczeniowych. Cykliczne obciążenie powoduje uszkodzenia, co zmniejsza wytrzymałość aż do momentu, gdy materiał nie może przenosić nawet obciążenia eksploatacyjnego. Analiza teoretyczna jest związana z definicją tzw. parametru uszkodzeń. Badania dotyczą dwóch elementów konstrukcyjnych: prostokątnych kompozytowych płyt (wykonanych z włókna szklanego/żywicy epoksydowej) z centralnie umieszczonym kołowym otworem poddanych cyklicznemu rozciąganiu oraz kwadratowych płyt (wykonanych z włókna aramidowego/żywicy epoksydowej) poddanych ścinaniu. Eksperyment wykazuje znaczny rozrzut wyników. Zaproponowano zastosowanie teorii zbiorów rozmytych do oszacowania niepewności w ocenie krytycznej liczby cykli odpowiadającej zmęczeniowemu zniszczeniu.

4

Structural health monitoring (SHM) methods in machine design and operation

Barski M., Kędziora P., Muc A., Romanowicz P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. LXI, nr 4

653--677

EN

The present paper is devoted to the discussion and review of the non-destructive testing methods mainly based on vibration and wave propagation. In the first part, the experimental methods of actuating and analyzing the signal (vibration) are discussed. The piezoelectric elements, fiber optic sensors and Laser Scanning Doppler Vibrometer (SLDV) method are described. Effective detecting of the flaws needs very accurate theoretical models. Thus, the numerical methods, e.g. finite element, spectral element method and numerical models of the flaws in isotropic and composite materials are presented. Moreover, the detection of the damage in structures, which are subjected to cyclic or static loads, is based on the analyzing of the change in natural frequency of the whole structure, the change of internal impedance of the material and the change in guided waves propagating through the investigated structure. All these cases are characterized in detail. At the end of this paper, several applications of the structural health monitoring systems in machine design and operation are presented.

PL

Obecnie prezentowana praca poświęcona jest zagadnieniom związanym z szeroko rozumianym pojęciem badań nieniszczących. Dotyczy to przede wszystkim metod opartych na analizie drgań jak również propagacji fal sprężystych w elementach konstrukcji maszyn. Pierwsza część pracy zawiera przegląd najczęściej wykorzystywanych typów wzbudników oraz czujników, a mianowicie przetworników piezoelektrycznych, włókien optycznych. Przegląd ten uzupełniono opisem zaawansowanej technologii pomiaru drgań przy wykorzystaniu technik laserowych. Zebrane w ten sposób dane muszą być następnie odpowiednio przetworzone tak, aby uzyskać informacje na temat występowania uszkodzeń, ich lokalizacji i rozmiaru. W tym celu niezbędne jest przygotowanie odpowiednich modeli teoretycznych opartych na technologii Metody Elementów Skończonych lub Elementów Spektralnych. Ponadto, należy również opracować i przetestować komputerowe modele uszkodzeń w materiałach izotropowych jak również kompozytowych. Istnienie uszkodzenia w materiale powodować może zmianę wartości częstotliwości drgań własnych oraz odpowiadających im form drgań, impedancji mechanicznej jak również zakłócenia w rozchodzeniu się fal sprężystych. Przypadki te omówiono szczegółowo w niniejszej pracy. Przegląd ten uzupełniono wybranymi przykładami praktycznego zastosowania powyższych technik kontroli stanu konstrukcji.

5

An analytical solution for conical quantum dots

Muc A., Banaś A., Kędziora P.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2013

|

Vol. 51 nr 2

387--392

EN

In the paper, an analytical method of the solution of a governing nonlinear eigenproblem is proposed. It can be directly applied into analysis of axisymmetric conical quantum dots embedded in a matrix. The method is based on the use of variational formulation combined with the method of the Rayleigh quotient and the series expansions. In order to explain the form of the series expansions (the Bessel and sine series), the analytical solutions for quantum dots are demonstrated and discussed. The solved example shows the efficiency of the method.

PL

W pracy zaproponowano analityczną metodę do rozwiązania nieliniowego problemu własnego. Może ona być bezpośrednio zastosowana do analizy osiowosymetrycznych stożkowych kropek kwantowych osadzonych w osnowie. Polega na wykorzystaniu wariacyjnego sformułowania w połączeniu z metodą Rayleigha i rozwinięciem w szereg. Przedstawiono i przeanalizowano analityczne rozwiązania dla kropek kwantowych z wykorzystaniem rożnych form rozwinięć w szereg (Bessela i Fouriera). Rozwiązany przykład pokazuje skuteczność przedstawionej metody.

6

Wyboczenie struktur kompozytowych z warstwami piezoelektryków

Kędziora P.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

222-225

PL

W pracy przeanalizowano wpływ wartości napięcia oraz geometrii piezoelektryków na wartości siły krytycznej dla ściskanej belki i obrotowo-symetrycznej powłoki cylindrycznej. Sformułowano układ równań podstawowych opisujących deformacje struktur i ich wyboczenie. Rozważono parę piezoelektryków przytwierdzonych do górnej i dolnej powierzchni analizowanych struktur.

EN

In the paper, the influence of voltages and geometry of the piezoelectric patches on the beam/axisymmetric cylindrical shells buckling compressive load are studied. The governing equations characterizing deformations and buckling of structures are formulated and solutions are derived. It is assumed that the piezoelectric layers are placed on the top and bottom surfaces of the structures.

7

Numerical simulation of anisotropic particles behavior in magnetic fluids

Barski M., Chwał M., Kędziora P.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

127-130

EN

The magnetic fluids consist of ferromagnetic particles immersed in a carried fluid. Under external magnetic field, these particles formulate the cluster structures inside the carried fluid. Usually, the isotropy of the magnetic permeability is assumed. As the result of computational simulation, the single, isolated thin chains of the particles are obtained. In the present work the influence of the local anisotropy of magnetic permeability on the final distribution of particles is discussed. Now the pattern of particles is more irregular and for the sufficient large value of volume fraction the clusters of particles can be observed. The Molecular Dynamic methods are applied. In order to describe the anisotropic properties of the effective magnetic permeability the matrix with dimension 3x3 is introduced. The values of the elements of the mentioned matrix are evaluated with aid of the numerical homogenization method. Further, the theoretical model of magnetic fluid, physical interactions acting on each particle taken under consideration and equation of motion is formulated.

PL

Płyn magnetyczny jest to zawiesina ferromagnetycznych cząstek w płynie nośnym. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego cząstki te formułują regularne struktury przypominające łańcuchy. W większości prac zakładana jest izotropia własności magnetycznych w otoczeniu pojedynczej cząstki. Jako rezultat symulacji uzyskać można proste, regularne łańcuchy cząstek. W obecnej pracy rozważano wpływ lokalnej anizotropii własności magnetycznych na ostateczny kształt struktury wewnętrznej. Obecnie wynik symulacji jest jakościowo inny. Struktury są nieregularne przez co bardziej przypominają te, jakie zaobserwować można w praktyce. Wykorzystano metodę dynamiki molekularnej. Do opisu anizotropii wykorzystano macierz współczynników, których wartości wyznaczono w oparciu o wyniki dokonanej wcześniej homogenizacji numerycznej. Przedstawiono również teoretyczny model cieczy magnetycznej oraz podstawowe rodzaje uwzględnionych oddziaływań.

8

Badania nieniszczące kompozytowych powłok cylindrycznych z delaminacją

Kędziora P., Stawiarski A., Barski M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2011

|

[R.] 17, nr 6

464-469

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki analizy eksperymentalnej i numerycznej kompozytowych paneli cylindrycznych bez i z jedną delaminacją (rozwarstwieniem między warstwami laminatu). Do analizy wykorzystano kompozytowy cylinder wykonany z tkaniny szklanej i żywicy epoksydowej. W badaniach doświadczalnych analizowano propagacje fal w wielowarstwowych powłokach kompozytowych z wykorzystaniem przetworników piezoelektrycznych (PZT). Fala była wzbudzana jednym przetwornikiem piezoelektrycznym i odczytywana innym czujnikiem PZT. Sygnały wzbudzenia i odpowiedzi były wytwarzane i zbierane przez analizator, który był sterowany przez komputer przy wykorzystaniu pakietu MATLAB. Wyniki zostały opracowane z wykorzystaniem wspomnianego pakietu dla paneli bez i z delaminacją. Widoczna jest różnica między sygnałami otrzymanymi dla kompozytu nieuszkodzonego i z delaminacją. Wyniki te zostały porównane z rezultatami otrzymanymi poprzez numeryczną analizę. Analiza numeryczna została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu ANSYS i 3-W elementów skończonych. Przedyskutowano także problematykę optymalizacji i ułożenia czujników z uwagi na możliwość detekcji uszkodzeń laminatu, w którym położenie defektu jest nieznane.

EN

Delaminations are one of the most severe defects associated with multilayered laminated composite structures. In this study, damage detection in fiber-reinforced composite laminated panels using Lamb waves is demonstrated with the use of a sensor array. Experiments are conducted to empirically characterize the wave propagation behavior in a manufactured laminate. Piezoelectric (PZT) patches are used as sensors and actuators in the experiments. These results are used to quantify the difference in the cases of perfect and defected structures. The experimental results are also compared with a numerical analysis for cylindrical panels with the use of 3D finite elements. A lot of numerical results allow us to understand better the influence of various parameters on the form of wave propagation in cylindrical multilayered shells. The problems of optimization and positioning sensors were also discussed due to possibility of detecting damage the laminate, in which the location of the defect is unknown.

9

Stability of piezoelectric circular plates

Kędziora P., Muc A.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2010

|

Vol. 14, nr 2

223-232

EN

A general formulation that can be used for the stability analysis of axisymmetric circular plates with piezoelectric (PZT) is presented in the paper. Demonstrated approach is based on the Rayleigh-Ritz method that is applied for functional of electric energy enthalpy. Numerical examples deal wit h compressed circular plates. The computations are conducted both for Love-Kirchhoff and first order shear deformation plate theory (SDT). Destabilization effects of electric voltages and piezoelectric widths are studied.

10

Hydroliza enzymatyczna w bioreaktorze membranowym pochodnych skrobi ziemniaczanej modyfikowanej chemicznie

Kędziora P., Lewandowicz G., Prochaska K.

Przemysł Chemiczny

|

2006

|

T. 85, nr 8-9

1280-1283

PL

Przedstawiono wyniki badań zastosowania bioreaktora membranowego do hydrolizy enzymatycznej pochodnych modyfikowanej skrobi ziemniaczanej. Stwierdzono, że bioreaktor membranowy z zewnętrznym modułem UF wyposażonym w membranę ceramiczną pozwala na otrzymanie produktów o odpowiednim stopniu scukrzenia jakkolwiek o wydajności separacji produktów hydrolizy decyduje dobór membrany o właściwej rozdzielczości, ilość użytego enzymu oraz rodzaj hydrolizowanej skrobi.

EN

A 3-kDa membrane bioreactor (with a downstream ultrafiltration module equipped with a ceramic membrane) was tried in one- and two-step enzymatic (a-amylase and balanced glucoamylase-pullulanase) hydrolyses of oxidized potato starch, acetylated potato starch, and sodium salt of starch octenylsuccinate. In 1 hr. of the one-step process, the permeate fell by 10%; in twostep, by 20% at 0.1 MPa trans-membrane pressure. The products revealed a desired deg. of saccharification. The sepn. properties of the membrane, the amt. of the enzyme used, and the type of modified starch affected the process.

11

A fuzzy-set approach to buckling analysis of composite structures

Kędziora P.

Engineering Transactions

|

2006

|

Vol. 54, iss. 1

71-84

EN

A fuzzy-set approach conjugated with finite element analysis is used to investigate the influence of the variability (random field) of geometric and material properties on buckling loads understood as one of possible failure modes for composite structures. The uncertainty (the scatter) of buckling loads is created by the prescribed variations of thickness and in Young's and Kirchhoff's moduli. The ?-cut and vertex methods are utilized to study the sensitivity of buckling loads to fuzzy parameters variations. Numerical results are presented for axially compressed angle ply-plates and shallow cylindrical panels

12

Computational methods in diagnostics of chronic hepatitis C

Kędziora P., Figlerowicz M., Formanowicz P., Alejska M., Jackowiak P., Malinowska N., Frątczak A., Błażewicz J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2005

|

Vol. 53, nr 3

273-281

EN

Despite the considerable progress that has recently been made in medicine, the treatment of viral infections is still a problem remaining to be solved. This especially concerns infections caused by newly emerging patogenes such as: human immunodeficiency virus, hepatitis C virus or SARS-coronavirus. There are several lines of evidence that the unusual genetic polymorphism of these viruses is responsible for the observed therapeutic difficulties. In order to determine whether some parameters describing a very complex and variable viral population can be used as prognostic factors during antiviral treatment computational methods were applied. To this end, the structure of the viral population and virus evolution in the organisms of two patients suffering from chronic hepatitis C were analyzed. Here we demonstrated that phylogenetic trees and Hamming distances best reflect the differences between virus populations present in the organisms of patients who responded positively and negatively to the applied therapy. Interestingly, the obtained results suggest that based on the elaborated method df virus population analysis one can predict the final outcome of the treatment even before it has started.

13

Aggregation of Some TTF Derivatives and Their Adducts with C60

Olejniczak I., Kędziora P., Bogucki A., Połomska M., Graja M.

Polish Journal of Chemistry

|

2003

|

Vol. 77 / nr 11

1473-1482

EN

Spectral investigations of selected tetrathiafulvalene-derived donor molecules (TTFs) and the fullerene-derived adducts with these donors linked to them were performed. The main attention has been devoted to studies of possible intermolecular interactions, in particular to aggregation processes in these materials.

14

Zastosowanie emisji akustycznej w analizie zniszczenia struktur kompozytowych poddanych obciążeniom cyklicznym

Muc A., Kędziora P., Prącik M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2001

|

z. 69

283-290

PL

W pracy przedstawiono możliwości zastosowań metod emisji akustycznej do analizy rozwoju i typu uszkodzeń zmęczeniowych w konstrukcjach kompozytowych. Wyniki badań eksperymentalnych dotyczą próby czteropunktowego zginania. Prezentowane rezultaty stanowią punkt wyjścia do stworzenia bazy danych, która w połączeniu z teorią zbiorów rozmytych pozwoli na modelowanie numeryczne funkcji celu, którą jest np. trwałThe experimental ość zmęczeniowa.

EN

The experimental analysis deals with cyclic bending of rectangular specimens made of woven roving glass/epoxy resin. The specimens are thick enough to observe delamination fatigue damage of specimens. The results will constitute a fuzzy knowledge base for the numerical modelling of the fatigue process.

15

Verapamil uptake into human blood platelets

Kędziora P., Króliczak V., Walkowiak B.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2000

|

Vol. 4, nr 1

75--80

EN

Preliminary results of verapamil uptake into human blood platelets are presented. Fluorescence labeled verapamil (BODIPY-verapamil) was incorporated into blood platelets, and saturation of uptake was observed within 30 minutes. The uptake of BODIPY-verapamil was inhibited by unlabeled one. The number of binding sites is about 2.5x 105 per platelet, and apparent dissociation constant is 1.1±0.5xl05M. Plasma proteins can effectively bound verapamil and this makes it possible to maintain the constant level of the drug in blood.