Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Możliwości rozrodu ryb łososiowatych w rzece Wołczenicy

Tański A., Jankowski M., Sosnowski W., Brysiewicz A.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2018

|

T. 18, z. 4

29--40

PL

Wędrowne ryby łososiowate są niezwykle cenne z gospodarczego punktu widzenia, a ich występowanie w rzece potwierdza dobrą jakość warunków środowiskowych. Łosoś (Salmo salar L.) i troć wędrowna (Salmo trutta m. trutta L.) do rozrodu wymagają odpowiedniego żwirowo-kamienistego substratu, w którym budują gniazda – kopce tarłowe. Kopce tarłowe ryb szczegółowo opisano, podając ich rozmiary i lokalizację GPS. Wyniki porównano z uzyskanymi w badaniach przeprowadzonych w ubiegłych latach na tym odcinku oraz z obserwacjami przeprowadzonymi na innych ciekach. W wyniku prowadzonych prac melioracyjnych w wielu ciekach dokonano regulacji koryt rzecznych i pogłębiono je, eliminując podłoża żwirowo-kamieniste. Ponadto istotnym elementem ograniczającym zasięg występowania wędrownych ryb jest zabudowa hydrotechniczna. Podczas badań przeanalizowano możliwość rozrodu ryb w Wołczenicy oraz zewidencjonowano tarliska w dwóch sezonach rozrodczych – 2016–2017 i 2017–2018. Wyniki wskazują na istotne zmniejszenie liczby gniazd w porównaniu z wcześniej prowadzonymi badaniami – z dwunastu do trzech.

EN

From ecological point of view migratory salmonid fish are extremely valuable, their presence in a river confirms a good quality of the environmental conditions. Both atlantic salmon (Salmo salar L.) and sea trout (Salmo trutta m. trutta L.) require gravel substrate to build their spawning nests. As a result of drainage works and river bed maintenance many riverbeds have been changed and regulated, their gravel substrate dug removed in order to deepen the bed. First of all hydraulic constructions are very important factors limiting the spatial distribution of migratory fish in rivers. During the studies possibility of natural reproduction of salmonids in the Wołczenica River was analysed by records of spawning nests in two following spawning seasons 2016–2017 and 2017–2018. The results show significant decrease in spawning nests number comparing to similar survey conducted a decade ago.

2

Wpływ dodatku wodoru do gazu osłonowego na właściwości dymów spawalniczych podczas spawania stali S235JR metodą TIG

Sosnowski W., Sałaciński T.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 6

46--49

PL

Proces spawania elektrodą nietopliwą nie generuje znacznych ilości związków niebezpiecznych zarówno dla środowiska, jak i dla spawaczy, nawet pomimo braku odciągu dymów i pyłów spawalniczych. Badania złączy przeprowadzone podczas spawania elektrodą nietopliwą (GTAW) w osłonie mieszanki argonu z 5% dodatkiem wodoru wykazały korzystny wpływ zarówno na trwałość i estetykę połączeń, jak i na warunki pracy spawaczy. Wodór w znacznym stopniu redukuje szkodliwe dla zdrowia pracowników związki chemiczne powstające w wysokiej temperaturze procesu, w tym szczególnie niebezpieczny mangan i jego tlenki. W prawidłowo przygotowanych złączach istnieje uzasadnienie do stosowania wodoru jako dodatku do osłony gazowej ciekłego jeziorka przy spawaniu elektrodą nietopliwą zarówno stali austenitycznych, jak i ferrytycznych.

EN

The GTAW welding process does not generate significant amounts of hazardous compounds for both the environment and for welders, even in the absence of fume and welding dust extraction. Testing of joints performed while welding with a non-consumable tungsten electrode (GTAW) in the argon blend with 5% addition of hydrogen showed a beneficial effect on both the durability and aesthetics of joints as well as the working conditions of welders. Hydrogen significantly reduces harmful chemicals that arise at high temperature of the process, including particularly hazardous manganese and its oxides. In well-prepared joints, there is justification for using hydrogen as an additive to the gas shield of the liquid pool when welding with the non-consumable electrode of both austenitic and ferritic steels.

3

Jakość złączy z wysokowytrzymałych stali spawanych elektrodą nietopliwą w osłonie mieszanki Ar+H2

Sałaciński T., Sosnowski W.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 7

36--41

PL

Przeprowadzono badania spawania elektrodą nietopliwą wysokowytrzymałych, drobnoziarnistych stali ferrytycznych z niewielkim dodatkiem wodoru do mieszanki osłonowej na bazie argonu. Wykazano, że dodatek wodoru na poziomie do 2% nie wpływa na powstawanie zwłocznych pęknięć wodorowych przy zachowaniu rygorystycznych reżimów technologicznych na etapie przygotowania i oczyszczenia stali przed i po spawaniu. Kontrolowany dodatek wodoru pochodzący z mieszanki osłonowej ma pozytywny wpływ na jakość złączy. Dzięki obecności 2% wodoru złącza charakteryzują się głębszym wtopieniem, mniejszą skłonnością do podtopień krawędzi oraz gładkim licem. Spełniają wymagania systemu zapewnienia jakości w spawaniu. W artykule przedstawiono wyniki badań skłonności do pęknięć zimnych w próbie Tekken złączy spawanych elektrodą nietopliwą w osłonie mieszanek argonu z wodorem wybranych gatunków stali o strukturze bainityczno-ferrytycznej.

EN

Testing of joints made during welding with a GTAW of high-strength, fine-grained ferritic steels confirms that a small addition of hydrogen to the argon-based shielding mixture does not affect the formation of hydrogen cracking. Is very important to pay attention to strictly adhere to the technological regimes during steel preparation before and after welding. Then the controlled addition of hydrogen coming from the casing mixture has a positive effect. Due to the presence of 2% hydrogen, the joints are characterized by deeper penetration, lower inclination to edge flooding and smooth face. They are technically correct and impeccable in terms of aesthetics.

4

Cele i zadania jednostek samorządu terytorialnego w zakresie bezpieczeństwa i porządku publicznego

Sosnowski W.

Wiedza Obronna

|

2017

|

nr 3-4

207--217

PL

Każdy człowiek do realizacji swoich potrzeb wymaga aby środowisko, w jakim żyje było bezpieczne. W zależności od jednostek samorządu terytorialnego poszczególne zadania są przypisane odpowiednim szczeblom. W publikacji zawarte są więc zagadnienia, dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa i porządku publicznego gminy, powiatu i województwa.

EN

Every man needs his environment to be safe. Depending on the units of local government, the tasks are assigned to appropriate levels. The publication contains issues concerning the provision of safety and public order of the community, the poviat and the voivodship.

5

Wykorzystanie źródeł laserowych led do spajania cienkościennych elementów z blach nierdzewnych

Sałaciński T., Sosnowski W.

Przegląd Spawalnictwa

|

2016

|

R. 88, nr 12

10--14

PL

W artykule scharakteryzowano metodę spawania laserowego dla elementów cienkościennych wykonanych z blach nierdzewnych. Wymieniono wady i zalety procesu oraz praktyczne przykłady zastosowania.

EN

In the article the method of welding of thin wall workpieces made from stainless steel sheets was characterised. The advantages and disadvantages of the process and examples of practical application are listed.

6

Ocena procesu spajania elementów okapów kuchennych ze stali nierdzewnej

Sałaciński T., Sosnowski W.

Przegląd Spawalnictwa

|

2016

|

R. 88, nr 12

15--17

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań spajania elementów wykonanych z cienkościennych blach nierdzewnych oraz dokonano oceny jakości wykonanych spoin. Próbom poddano dwie próbki wykonane z różnymi parametrami spawania.

EN

The article presents the results of research of welding elements made of thin-walled from stainless steel sheets and contains assessment of the quality of the welds. Two samples made of various welding parameters was tested.

7

System nadzorowania jakości procesów spawalniczych zgodny z wymaganiami ISO 3834 w oparciu o standardy ISO 9001 – część 2

Sałaciński T., Sosnowski W.

Przegląd Spawalnictwa

|

2015

|

R. 87, nr 6

33--36

PL

Celem artykułu jest przedstawienie koncepcji zintegrowania wymagań normy spawalniczej ISO 3834 z istniejącą dokumentacją SZJ wg ISO 9001 na przykładzie przedsiębiorstwa branży spawalniczej Prod-Met Sp. z o.o. Założono, że wdrożenie systemu ISO 3834 znacznie poprawi jakość spawanych elementów, usprawni produkcję, obniży koszty i wpłynie na poprawę wizerunku firmy. Wprowadzenie zintegrowanego systemu zarządzania jakością porządkuje zadania przydzielane poszczególnym wydziałom, jasno określa kompetencje pracowników, wprowadza spójność w przedsiębiorstwie i ukierunkowanie na wspólny cel. Zapewniona jest przejrzystość procesów, co znacząco wpływa na efektywność działań firmy. Natychmiastowa reakcja na zaistniałe błędy umożliwia eliminację wad wyrobów jeszcze na etapie produkcji, co znacznie obniża koszty działalności podstawowej przedsiębiorstwa. Wdrożenie zintegrowanego systemu staje się ekonomicznie uzasadnione.

EN

The purpose of the article is to present the idea of integration of welding standard requirements wit h existing documentation of quality management system according to ISO 9001 using as an example a welding branch company Prod-Met Sp. z o.o. It was assumed that implementation of ISO 3834 system would significantly improve quality of welded workpieces, make production more efficient, reduce costs and influence positively the company image. Implementation of integrated quality management system puts in order tasks assigned to the departments, clearly defmes employees' powers, introduces integrity into company and directs company activity to the common goal. The process clearness is assured which significantly rises company activity effectiveness. Immediate reaction to occurring errors enables to eliminate produet defects still on production stage, which significantly reduces basie company costs. Implementation of integrated system becomes economically reasonable.

8

System nadzorowania jakości procesów spawalniczych zgodny z wymaganiami ISO 3834 w oparciu o standardy ISO 9001. Cz.1

Sałaciński T., Sosnowski W.

Przegląd Spawalnictwa

|

2015

|

R. 87, nr 4

10--13

PL

Celem artykułu jest przedstawienie koncepcji zintegrowania wymagań normy spawalniczej ISO 3834 z istniejącą dokumentacją Systemu Zarządzania Jakością wg ISO 9001 na przykładzie przedsiębiorstwa branży spawalniczej Prod-Met Sp. z o.o. Założono, że wdrożenie systemu ISO 3834 znacznie poprawi jakość spawanych elementów, usprawni produkcję, obniży koszty i wpłynie na poprawę wizerunku firmy. Wprowadzenie zintegrowanego systemu zarządzania jakością porządkuje zadania przydzielane poszczególnym wydziałom, jasno określa kompetencje pracowników, wprowadza spójność w przedsiębiorstwie i ukierunkowanie na wspólny cel. Zapewniona jest przejrzystość procesów, co znacząco wpływa na efektywność działań firmy. Natychmiastowa reakcja na zaistniałe błędy umożliwia eliminację wad wyrobów jeszcze na etapie produkcji, co znacznie obniża koszty działalności podstawowej przedsiębiorstwa. Wdrożenie zintegrowanego systemu staje się ekonomicznie uzasadnione.

EN

The purpose of the article is to present the idea of integration of welding standard requirements with existing documentation of quality management system according to ISO 9001 using as an example a welding branch company Prod-Met Sp. z o.o. It was assumed that implementation of ISO 3834 system would significantly improve quality of welded workpieces, make production more efficient, reduce costs and influence positively the company image. Implementation of integrated quality management system puts in order tasks assigned to the departments, clearly defines employees’ powers, introduces integrity into company and directs company activity to the common goal. The process clearness is assured which significantly rises company activity effectiveness. Immediate reaction to occurring errors enables to eliminate product defects still on production stage, which significantly reduces basic company costs. Implementation of integrated system becomes economically reasonable.

9

Improvement of stability conditions and uniqueness of penalty approach in contact modeling in sheet metal forming

Bednarek T., Kowalczyk P., Marczewski A., Sosnowski W.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 2

411-417

EN

The main objective of this paper is to improve stability conditions, uniqueness and convergence of the flow approach algorithm with viscoplastic and plastic material models. In this paper, the problem of convergence and uniqueness ofthe problem of non-linear simulation of sheet metal forming processes modeled using rigid-viscoplastic material model is considered. In the numerical simulation of the deformation process MFP2D and MFP3D Finite Element programs were used. The simplicity of the algorithm is the main advantage of these codes, the Direct Differentiation method and optimization modules can be implemented in the source code. The numerical instability caused by high values of the condition number of the main system of equations is the main disadvantage of the codes. The penalty approach contact model used in the program makes the stiffness matrix condition number worse.

PL

Celem niniejszej pracy jest poprawa warunków stabilności, jednoznaczności i zbieżność zadania lepkoplastycznego płynięcia materiału tłoczonej blachy poprzez modyfikację procedury kontaktu z zastosowaniem zmiennego współczynnika kary. W niniejszej pracy rozważany jest problem zbieżności i jednoznaczności rozwiązania nieliniowego problemu symulacji procesów tłoczenia blach modelowanych z wykorzystaniem sztywno-lepkoplastycznego modelu materiałowego. W symulacji numerycznej procesu deformacji zastosowano programy MFP2D i MFP3D Metody Elementów Skończonych. Zaletą kodów numerycznych MFP2D i MFP3D jest prostota zastosowanego algorytmu analizy, pozwalająca w konsekwencji na implementację modułów analizy wrażliwości metodami ścisłymi i optymalizacji procesu tłoczenia blach. Wadą przyjętego modelu materiałowego jest niestabilność numeryczna zadania, wywołana wysokim wskaźnikiem uwarunkowania układu równań. Dodatkowo model kontaktu zawierający funkcję kary pogarsza wskaźnik uwarunkowania macierzy sztywności.

10

Stability and uniqueness of flow approach algorithms in sheet metal forming simulations

Sosnowski W., Bednarek T., Kowalczyk P.

Computer Methods in Materials Science

|

2010

|

Vol. 10, No. 1

30-36

EN

The objective of this paper is to improve stability conditions, uniqueness and convergence of the flow approach algorithm with rigid-viscoplastic and plastic material models. Two numerical codes, MFP2D and MFP3D, were used previously for practical industrial solutions (Sosnowski,2001; Sosnowski, 1995; Sosnowski et al., 1992). Relative simplicity of both the codes allowed to include “exact” sensitivity calculations by direct differentiation method. This made it possible to perform very effective optimization of the whole sheet metal forming process simulation. One of significant drawbacks of rigid-viscoplastic shell approach is poor stability and convergence due to relatively high values of the condition number of the resulting system of equations. The reasons include the absence of elasticity terms in the constitutive material law and asymptotic character of the relationship between viscosity and effective plastic strain rate. Approximate character of the contact modeling (penalty approach) also affects conditioning of the system. This drawback can be overcome by some measures proposed in this paper.

PL

W niniejszej pracy rozważamy problem zbieżności i jednoznaczności rozwiązania nieliniowego problemu symulacji procesów tłoczenia blach modelowanych z wykorzystaniem sztywno-lepkoplastycznego modelu materiału. Do symulacji wykorzystujemy programy MFP2D i MFP3D sprawdzone w kilku zastosowaniach przemysłowych (Sosnowski, 2001; Sosnowski, 1995; Sosnowski et al., 1992). Zaletą obydwu kodów numerycznych jest względna prostota algorytmu, a co za tym idzie możliwość dokładnej analizy wrażliwości i optymalizacji procesu tłoczenia blach. Niestety oba programy mają poważną wadę związaną z przyjętym modelem materiału. W trakcie obliczeń obserwujemy niestabilność wywołaną stosunkowo wysokim wskaźnikiem uwarunkowania macierzy układu równań. Dodatkowo przyjęty model kontaktu zawierający funkcję kary pogarsza wskaźnik uwarunkowania macierzy sztywności. Celem badań jest między innymi poprawienie tego wskaźnika.

11

Using fuzzy numbers in fatigue reliability estimation

Bednarek T., Prokopowicz P., Sosnowski W.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 1

43-48

EN

Introduction Increasing safety requirements of structures induces necessity of taking into consideration the random nature of variables in the fatigue design. Fatigue analysis of real structures in connection with probabilistic analysis needs a big computational effort. In this paper a new approach and methodology to fatigue analysis of structures using fuzzy numbers are presented. The method has been developed. A new efficient tool of fatigue analysis was created. The calculation of fatigue life using fuzzy numbers set is illustrated with analysis of hydraulic cylinders. Local fatigue approach is used at critical locations on hydraulic cylinders. The purpose of the probabilistic design is to estimate the probability of failure for critical locations on hydraulic cylinder. Fuzzy numbers idea In common real-life problems often both, parameters and data used in mathematical modeling are vague. In mathematical modeling vagueness can be described by a fuzzy sets and numbers (main idea was started in 1965 by L. Zadeh). Fuzzy set theory has its well-known achievements in many branches of science and technology. Fuzzy concept was introduced in order to model such vague terms, as observed values of some physical or economical terms, pressure values or stock market rates, that can be inaccurate, can be noisy or can be difficult to measure with an appropriate precision because of technical reasons. Fuzzy numbers are a special kind of fuzzy sets, with restrictions, which makes them proper in analysis of imprecise data. As the fatigue is a parameter, which is really hard to determine precisely, so using here the idea of fuzzy numbers looks like the direction worth to investigate. However, in classical fuzzy numbers the problem is which usefulness of results after many calculations. Thus a new model of fuzzy numbers ? ordered fuzzy numbers ? were used in this paper in fatigue analysis of structures. New model has a good and flexible concept of calculations, which makes them easier, and have no basics problems from the classical fuzzy numbers. Thanks to the flexibility of the new concept the four algebraic operations: addition, subtraction, multiplication and division of such fuzzy numbers have been constructed in a way that renders their algebra. Operations rising to a power and finding the logarithm are also defined using numerical methods. Fatigue analysis of structures using fuzzy numbers idea The fatigue life calculations were performed using standard FEM program. The idea of the equivalent amplitude stress described in [fatigue] is used, in order to calculate the number of cycles to failure of the analyzed structure loaded by arbitrary non-symmetric load with any stress ratio. Previously presented equivalent amplitude stress idea and analytical form of S-N fatigue curve were modified. Fuzzy numbers idea was applied to define material parameters and value of external load. In consequence a fatigue life of structure is also fuzzy number. Analysis of fuzzy fatigue life could be estimation of reliability.

PL

Ciągle zwiększające się wymogi bezpieczeństwa wywołują konieczność wzięcia pod uwagę stochastyczną charakterystykę zmiennych w analizie zmęczeniowej konstrukcji. Analizę zmęczeniową rzeczywistych konstrukcji w połączeniu z analizą niezawodności w klasycznym probabilistycznym ujęciu cechuje niezwykle duży koszt obliczeniowy. W artykule przedstawiono nową metodę i oceny niezawodności konstrukcji za pomocą zbioru ukierunkowanych liczb rozmytych. Obliczenia niezawodności konstrukcji i narażonych na zmęczenie materiału przedstawiono na przykładzie analizy cylindra hydraulicznego. Zidentyfikowano miejsca narażone na pękanie zmęczeniowe. Obliczono trwałość zmęczeniową cylindra hydraulicznego za pomocą zbioru liczb rozmytych. Celem analizy zmęczeniowej z wykorzystaniem liczb rozmytych jest oszacowanie prawdopodobieństwa zniszczenia zmęczeniowego dla danej trwałości projektowej lub wyznaczenie okresów serwisowych przy zadanym poziomie niezawodności konstrukcji.

12

Elasto-plastic material model with damage parameter in metal fatigue

Bednarek T., Sosnowski W., Szolc T.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 4

409-415

EN

In this paper the numerical method for prediction of fatigue life of structure is presented. The finite element modelling and damage parameter calculation are based on the algorithm de-scribed originally by Chanoche (1987), Luccioni et al. (1996) and Oller et al. (2005). This al-gorithm is simplified, i.e. the Goodman relationships between the mean and stress amplitude are included. It is extended and applied for simulation of crack propagation in the rotor shaft. The material constitutive model includes plastic effects and damage. The S–N fatigue func-tions taken from experiment are modified as dependent on the real ratio between minimum and maximum stress in the critical zones. So the coupling between damage, plasticity and fatigue is taken into account.

PL

W pracy zaproponowano metodę oceny trwałości zmęczeniowej konstrukcji przy pomocy metody elementów skończonych oraz sprężysto-plastycznego modelu materiału z izotropowym parametrem uszkodzenia. Sformułowano prawa konstytutywne dla materiału na podstawie teorii plastyczności i mechaniki uszkodzeń wykorzystując wyniki prac Chaboche'a (1987), Luccioni'ego i innych (1996), Ollera i innych (2005) oraz własne, uproszczone modele obliczeniowe (Marczewska et al., 2006). Zaproponowano analityczną postać krzywej zmęczeniowej dla stali z uwzględnieniem współczynnika asymetrii cyklu obciążenia oraz funkcję degradacji materiału związaną ze zmęczeniem. Parametry materiałowe dopasowano do rzeczywistych badań eksperymentalnych. Opracowany algorytm obliczeń wykorzystano do symulacji procesu pękania zmęczeniowego wału maszyny wirnikowej.

13

Selected topics of contemporary solid mechanics

Kotulski Z., Kowalczyk P., Sosnowski W.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

|

2008

|

nr 2

1-442

EN

This book contains extended abstracts of papers presented at the 36th SolidMechanics Conference held in Gdańsk, Poland, on September 9-12, 2008. The Conference was organized by Institute of Fundamental Technological Research of the Polish Academy of Sciences. It follows the traditionally organized series of conferences initiated by the 1st Polish Solid Mechanics Conference in 1953. During the conferences a large number of prominent researchers visited Poland, presented their recent results and established permanent cooperation with Polish partners, often resulting with valuable joint research results. Such joint papers are also published in this volume. The progress in mechanics, both theory and technology, is so rapid that every two years the Conference is organized we are forced to pay attention to new ideas in all areas of solid mechanics. This time the conference concentrated on such fields as: biomechanics, micromechanics, geo-mechanics, elastic-plastic continuum and other field theories of solids, fracture and damage mechanics and fatigue of advanced materials, thermomechanics, phase transitions and shape memory materials, mechanics of structures and optimization, shells - theory and computations, coupled problems - thermodynamics of solid-fluid systems, smart structures and computational aspects of solid mechanics and applications. These problems were presented in ten Solmech 2008 sessions and are now presented in ten main parts of this volume, with eight general lectures included in the parts according to their subject. Two special sessions are dedicated to Professors Wojciech K. Nowacki and Bogdan Raniecki on the occasion of their 70 birthdays. They made significant scientific contributions to several branches of solid mechanics and educated a large number of researchers. Many friends and colleagues around the world have contributed to their Anniversary Solmech Sessions: Elastic-Plastic Continuum and other Field Theories dedicated to Professor Wojciech Nowacki and Thermomechanics, Phase Transitions and Shape Memory Materials dedicated to Professor Bogdan Raniecki. The papers published in this volume are the result of extensive work of their authors, covering wide area of the contemporary mechanics. The publication would not be possible without consistent efforts of members of the Solmech 2008 Committees and the sessions' organizers. The editors are grateful to the authors of conference presentations for careful preparation of the manuscripts and all our colleagues involved in organization of the conference for their continued support and help.

14

Pomiary przyspieszenia samochodu z wykorzystaniem akcelerometru tensometrycznego

Jamrozik A., Kociszewski W., Tutak M., Sosnowski W.

Logistyka

|

2008

|

nr 2

PL

Pełna ocena własności dynamicznych i użytkowych pojazdu samochodowego jest możliwa dzięki przeprowadzeniu określonych badań trakcyjnych w warunkach drogowych. W pracy przedstawiono system pomiaru i rejestracji przyspieszenia samochodu osobowego, skonstruowany w oparciu o akcelerometr tensometryczny. Wyniki badań porównano z rezultatami pomiarów przyspieszenia wykonanymi przemysłowym akcelerometrem firmy G-Tech.

EN

Detailed evaluation of vehicle dynamic and utilitarian properties is possible after performing specific traction research at road conditions. The paper presents the system capable to measure and record the vehicle acceleration. The system is designed with the use of extensometric accelerometer. The research results were compared with the results of measurements performed with the use of G-Tech commercial accelerometer.

15

On partial hydrodynamic lubrication effects in the journal bearings

Szolc T., Sosnowski W.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 1

94-100

EN

The objective of this research is to include mixed friction effects into existing models of hydrodynamic journal bearings described e.g. in [1]. The problem of partial hydrodynamic lubrication caused by roughness of sliding surfaces has been investigated for many years by numerous researchers. But majority of theoretical studies in this field were focused on very fundamental aspects taking into consideration general principles of bearing operation from the viewpoint of flow determination between sliding surfaces of various roughness description, [2]. The considerations in this paper are devoted to partial hydrodynamic lubrication effects in typical cylindrical transverse journal bearings applied for supporting of heavy rotor-shafts of the rotating machines. For this purpose there is used the average flow theory for an oil film interaction with rough journals and bushings. In order to carry out a qualitative analysis of the problem a simple mechanical model of the partially lubricated “super-bearing” is assumed. This model consists of the rigid mass rotating with constant speed and performing translational in-plane motion within the non-rotating rigid ring which is elastically suspended in this plane. The rigid mass represents the entire inertia of the rotating parts of the rotor machine and the rigid ring corresponds to the housing of such “super bearing”. Translational in-plane motion of the rigid mass is coupled with translational motion of the rigid ring by means of mass-less springs and dampers representing respectively visco-elastic properties of the oil film in the “super-bearing” with rough sliding surfaces. These visco-elastic properties of the oil film in such bearing are determined by numerical solving of the average Reynolds equation describing partial oil flow between the rough journal and bushing. Here, according to [2], the pressure flow factors and the shear flow factors standing in the average Reynolds equations are determined analytically using proper empirical formulae obtained by numerical simulations of the model flows between partially lubricated surfaces for various roughness geometry and average oil film thicknesses. Solving in this way the average Reynolds equation for the entire oil gap by means of the finite difference method enables us to determine resultant viscous friction retarding force as well as transverse hydrodynamic load of the bearing. For various roughness geometry the former enables us to determine the frictional power yielded by the bearing and the latter makes possible calculation of stiffness and damping coefficients of the mass-less springs representing visco-elastic properties of the oil film in the assumed model of the “super-bearing”. In the numerical examples numerous roughness amplitudes of the journal and the bushing surface as well as various directional orientations of roughness asperities, which follow from final machining of the journal and the bushing, are taken into consideration in order to investigate their influence on kineto-static and dynamic behaviour of the transverse oil-film bearing. In the next steps of research in this field, beyond the partial lubrication, also the metal-to-metal friction effects are going to be investigated, i.e. for so high loadings of the journal bearing, when the hydrodynamic lubrication theory for the oil film stops to be in force.

PL

Celem pracy jest przedstawienie algorytmu, który umożliwi uwzględnienie tarcia mieszanego w łożyskach ślizgowych. Zaproponowano takie modyfikacje równania Reynoldsa, które pozwolą uwzględnić wysokość nierówności na powierzchniach waha i panwi. Następnie założono możliwość wystąpienia warunków tarcia mieszanego, do którego może dojść, gdy najmniejsza odległość wału i panewki zmniejszy się osiągając wartość przy której może dojść do kontaktu obydwu współpracujących części. Przyjęto, że w takim przypadku tarcie mieszane zostanie opisane z wykorzystaniem klasycznego modelu Coulomba. Podstawą obliczeń jest prosty algorytm numeryczny wbudowany w program IZOTER prof. Kicińskiego (1996, 2005) oparty na Metodzie Różnic Skończonych i przeznaczony do symulacji zjawisk towarzyszących pracy łożysk ślizgowych. Zaproponowany algorytm przetestowano na przykładzie łożyska stosowanego w turbinie siłowni energetycznej.

16

Frequency optimization based on “exact” sensitivity and fatigue life estimation

Bednarek T., Sosnowski W.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 2

243-249

EN

In this paper exact sensitivity and optimization together with fatigue calculations of vibrating structures are considered. The finite element formulation of natural frequencies, its sensitivity and application are presented. It is known that natural frequencies of free vibrations can be treated as eigenvalues of some generalized eigenproblem [1,2]. Reduction algorithms of the eigensystem and eigenvalues sensitivity are used. Sensitivities are calculated “exactly” by Direct Differentiation Method (DDM). Results are compared with theoretical values and with other approximate methods of sensitivity calculation (Finite Difference Method and semi–analytical method)[2]. DDM is implemented by the first author into the finite element program FEAP. Optimization algorithm based on sensitivity analysis is also included in the form of external code [3]. A clamped beam, stiffened plate and double – disk rotor shaft system are taken as examples. The objective of optimization is to avoid resonance which may be caused by external varying load. Resonance can be followed by big stress fluctuations in structure, which result in shortening of fatigue life and leads to collapse of the structure. Positive and negative secondary effects of optimization are considered. Dynamic fatigue analysis of the structures before and after optimization are done. Some idea related to equivalent fatigue life of materials and structures loaded by different stress ratio R and counting rainflow algorithm are also implemented into the FEAP code [4]. Frequency optimization can be useful in design process to assist to the engineer. Optimization with objective to avoid resonance can eliminate undesirable noise, vibrations etc. Is specific structures this kind of optimization produce additional positive effect: reduction of the weight of the system with simultaneous decreasing of stress level. Also some possible negative influence of optimization on consecutive eigenpairs (not taken previously into account during optimization) are considered. Resonance elimination may increase fatigue life of the structure. [1] T. D. Hien, Deterministic and Stochastic sensitivity in computational structural mechanics, IFTR Reports 46/1990, Warsaw 1990. [2] M. Kleiber, H. Antunez, T. D. Hien, P. Kowalczyk, Parameter sensitivity in nonlinear mechanics, John Wiley & Sons, Chichester, 1997 [3] J. S. Arora, Introduction to optimum design, McGraw Hill Book Company, 1988 [4] I. Marczewska, T. Bednarek, A. Marczewski, W. Sosnowski, H. Jakubczak and J. Rojek, Practical fatigue analysis of hydraulic cylinders and some design recommendation, Int. Journal of Fatigue (in press, available online).

PL

Przedmiotem artykułu jest optymalizacja ze względu na częstotliwości drgań własnych dowolnych konstrukcji z wykorzystaniem ścisłych metod analizy wrażliwości. Zbadany został wpływ optymalizacji na wytrzymałość zmęczeniową. Celem optymalizacji było uniknięcie rezonansu, który może prowadzić do wzrostu naprężeń w konstrukcji i przedwczesnego zniszczenia zmęczeniowego. Wrażliwość wartości własnych ze względu na parametry projektowe została obliczona Metodą Bezpośredniego Różniczkowania (Direct Differentiation Method, DDM) wcześniej rozwijaną przez Sergeyeva i Mroza, (2000), Kleibera i innych (1997) oraz Sosnowskiego i Kleibera (1996). Jako przykład wybrany został wał wirnikowy z dwoma dyskami sztywnymi, podparty na dwóch łożyskach ślizgowych. Parametrami projektowymi były średnice poszczególnych sekcji wału. Proces optymalizacji miał na celu oddalenie częstotliwości drgań własnych wału tak daleko jak to możliwe (przy zachowaniu odpowiednich ograniczeń) od założonej częstotliwości wymuszenia. Następnie optymalny wał został obciążony siłą zmienną w czasie. Zmiany naprężenia w czasie zostały zapisane, cykle naprężeń zostały zliczone algorytmem "rainflow". Następnie dokonano porównawczej analizy zmęczeniowej wału przed i po optymalizacji.

17

Frequency optimization based on semi-analytical and "exact" numerical differentiation methods

Bednarek T., Sosnowski W.

Image Processing & Communications

|

2006

|

Vol. 11, no 1

7-17

EN

In this paper exact sensitivity and optimization of free vibrating systems is considered. Finite element formulation of natural frequencies problem is presented. It is known that natural frequencies of free vibrations can be treated as eigenvalues of some generalized eigen-problem. Reduction of the eigenvalue system algorithm is shown. The sensitivity of eigenvalues with respect to design parameter is presented. The stiffened plate and double-disk rotor shaft system are taken as an example. The goal of optimization is to move natural frequencies as far as possible from resonance frequency. The sensitivities of objective function are calculated by three different methods: Finite Difference Method, semi-analytical method and "exact" Direct Differentiation Method. Results are compared.

18

Optymalizacja topologiczna jako nowoczesna metoda projektowania

Marczewska I., Sosnowski W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2005

|

R. 61, nr 2

98-100

PL

Optymalizacja topologiczna jest metodą kształtowania konstrukcji o największej sztywności przez optymalne rozmieszczenie materiału o stałej objętości. Omówiono przykłady optymalizacji topologicznej tarcz sprężystych pracujących w płaskim stanie naprężenia oraz cienkich, sprężystych, warstwowych płyt i powłok opisanych teorią Kirchhoffa-Love'a.

EN

The topological optimization method permits making structures of greatest rigidity by optimal location of constant volume material. The examples of topological optimization such as elastic plates in 20 states of stresses and thin, elastic multilayer shell and plates.

19

Projektowanie ogólnego kształtu mostu przy użyciu metod optymalizacji topologicznej

Marczewska I., Sosnowski W.

Drogi i Mosty

|

2004

|

nr 1

87-102

PL

Niniejsza praca ma na celu przedstawienie metody projektowania wstępnego kształtu konstrukcji mostowej drogą optymalizacji topologicznej. Metoda ta jest obecnie bardzo szeroko wykorzystywana w wielu gałęziach przemysłu, m. in. samochodowego i lotniczego. Przedstawiamy możliwości wykorzystania tej metody na etapie określania koncepcji mostu. W proponowanym sformułowaniu poszukiwany jest optymalny rozkład gęstości "sztucznego" materiału zastępczego nazywanego Prostym Izotropowym Materiałem z Prawem Potęgowym (ang. Simple Isofropic Materiał with Penalization) [1] rozmieszczonego w obszarze projektowym, przy zdefiniowanym obciążeniu i warunkach brzegowych. Wyjściowy obszar projektowy stanowią tarcze sprężyste pracujące w płaskim stanie naprężenia i wypełnione materiałem zastępczym. W wyniku optymalizacji topologicznej materiał zastępczy jest rozrzedzany w obszarach mało wytężonych i zagęszczany w obszarach wymagających wzmocnienia. Obszary zagęszczenia materiału tworzą kształt optymalny. Algorytmy analizy i optymalizacji topologicznej są realizowane przy użyciu metody elementów skończonych i heurystycznych metod optymalizacji topologicznej. Proponowane podejście pozwala uzyskać kształt konstrukcji mostowej o dowolnych, wstępnie założonych wymiarach zewnętrznych.

EN

The paper deals with a new method which can be used in initial design of the bridge constructions, when the fundamental decisions related to the type of the bridge must be considered. Sensitivity based topology optimization is the modem, interdisciplinary design tool, which is used in many practical problems. The numerical topology optimization algorithm consists of two basic steps at each iteration: the first, the analysis of the system is performed and the second, the design variables are updated. In the problem of topology optimization the optimal redistribution of the artificial, non-real material should be determined in design domain in order to minimize the mean compliance of the structure. This material is called Simple Isotropic Material with Penalization [1]. In optimization process the artificial material with intermediate non real density p is redistributed. It is concentrated in stiffened zones p =p^. The result of the optimization is the optimal global shape of the construction. The presented examples demonstrate how quickly and easily one can obtain the optimal global shape of the bridge construction using numerical topology optimization procedure.

20

Analiza wrażliwości w zastosowaniu do optymalizacji położenia progów ciągowych

Marczewski A., Sosnowski W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2003

|

z. 201

163--168

PL

W pracy ścisła metoda analizy wrażliwości zastosowana jest do optymalizacji położenia progów ciągowych. Symulacj aprocesu tłoczenia blach odbywa sie za pomocą Metody Elementów Skończonych (MES). Geometria i własności progu ciągowego zastąpione są przez zastępczy próg ciągowy. Prezentowany jest algorytm wprowadzania elementu zastępczego progu ciągowego do algorytmu symulacji procesu tłoczenia i analizy wrażliwości. W procesie optymalizacji przyjęto jako funkcję celu różnicę prędkości w wybranych węzłach deformowanej blachy. Pochodne funkcji celu względem zmiennych decyzyjnych opisujących położenie zastępczych progów ciągowych liczone są Metodą Bezpośredniego Różniczkowania (MBR). Obliczone wartosci wrażliwości wykorzystywane są następnie w algorytmie optymalizacyjnym. Minimum funkcji celu określa optymalne położenie progów ciągowych.

EN

In this paper the optimization of drawbead position based on sensitivity analysis is considered. The finite element simulation of sheet metal forming process and "exact", Direct Differentiation Method (DDM) of sensitivity analysis are used. The real drawbead geometry and its characteristics are replaced by the equivalent drawbead. The methodology of introducing the equivalent drawbead is presented. The difference between velocities calculated at selected nodes of the workpiece is chosen as the objective function for the optimization algorithm. Gradients of this function with respect to the drawbead position parameter are evaluated by DDM. Calculated sensitivities are used as input for the optimization algorithm from which the new values of the design variable are obtained. The objective function is minimized yielding the optimal configuration of the drawbead. The theory is illustrated by numerical example.