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

Znaleziono wyników: 28

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
Content available remote Evaluation of possibilities of application of web-based tool for effective identification of mechanical properties of materials
Wolski Ł., Kopernik M.
Mechanik
|
2018
|
R. 91, nr 7
576--581
EN
The main purpose of the work is to present and test the developed web-based tool to identify parameters of rheological equations, whose functionality according to the presented results is comparable to existing desktop applications. The developed web-based application with a user-friendly interface uses selected optimization methods (Powell and Hooke-Jeeves algorithms). Criteria for selecting optimization methods are: robustness and frequent application to identification problems described in literature. Testing the developed application consists of comparing the identified stress-strain curves obtained from mechanical tests using the developed tool and commercial desktop application, and performing efficiency tests for the analyzed examples of rheological equations and optimization methods. For this purpose, two material models were used: a simple Hollomon’s model and a multi-parameter model used for steel, in which the influence of softening during the dynamic recrystallization is insignificant. The presented software is implemented in technologies such as JDK 1.8, Spring Framework and PrimeFaces, and passes the efficiency tests successfully.
PL
Głównym celem pracy jest przedstawienie i przetestowanie opracowanego narzędzia webowego do identyfikacji parametrów równań reologicznych, którego funkcjonalność – zgodnie z uzyskanymi wynikami – jest porównywalna z istniejącymi aplikacjami desktopowymi. Opracowana aplikacja internetowa, z przyjaznym dla użytkownika interfejsem, wykorzystuje wybrane metody optymalizacji (algorytmy Powella oraz Hooke’a-Jeevesa). Kryteria wyboru metod optymalizacyjnych to odporność rozwiązania na zaburzenia i częste zastosowanie do problemów odwrotnych opisanych w literaturze. Przetestowanie opracowanej aplikacji polega na porównaniu zidentyfikowanych krzywych naprężenie–odkształcenie, uzyskanych z testów mechanicznych z wykorzystaniem opracowanego narzędzia i komercyjnej aplikacji desktopowej, oraz na przeprowadzeniu testów wydajnościowych dla analizowanych przykładów równań reologicznych i metod optymalizacyjnych. W tym celu posłużono się dwoma modelami materiałowymi: prostym modelem Hollomona i modelem wieloparametrowym, stosowanym dla stali, w którym wpływ zmiękczania podczas rekrystalizacji dynamicznej jest nieznaczny. Prezentowane oprogramowanie jest wdrażane w takich technologiach, jak JDK 1.8, Spring Framework czy PrimeFaces, i pomyślnie przechodzi testy wydajności.
2
Opracowanie aplikacji webowej do aproksymacji krzywych umocnienia
Wolski Ł., Kopernik M.
Hutnik, Wiadomości Hutnicze
|
2018
|
Vol. 85, nr 4
104--108
PL
Głównym celem pracy jest opracowanie narzędzia webowego do identyfikacji parametrów równań reologicznych, którego funkcjonalność jest porównywalna z istniejącymi aplikacjami desktopowymi. Opracowana aplikacja internetowa z przyjaznym dla użytkownika interfejsem, wykorzystuje wybrane algorytmy optymalizacji. Kryteria wyboru metod optymalizacyjnych to: odporność rozwiązania na zaburzenia i częste zastosowanie do problemów odwrotnych opisanych w literaturze. Dodatkowym celem niniejszego artykułu jest porównanie zidentyfikowanych krzywych naprężenie-odkształcenie uzyskanych z testów mechanicznych z wykorzystaniem opracowanego narzędzia i z komercyjnej aplikacji desktopowej. Prezentowane oprogramowanie jest wdrażane w zaawansowanych technologiach, takich jak JDK 1.8, Spring Framework i PrimeFaces, i przechodzi testy wydajności, które zwracają wyniki w krótkim czasie.
EN
The main goal of the present work is development of a web-tool for identifying parameters of rheological equations, whose functionality is comparable to existing desktop applications. Web application with user-friendly interface using selected optimization algorithms is being developed. Criteria for selecting optimization methods are: robustness of solution on disturbances and frequent application to inverse problems described in literature. Additional goal of the present paper is comparison of identified stress-strain curves obtained from mechanical tests using developed tool and commercial desktop application. Presented software is implemented in high-end technologies which are JDK 1.8, Spring Framework and PrimeFaces, and passes efficiency tests returning results in a short time.
3
Content available remote Modelling of blood thrombosis at microscopicand mesoscopic scales
Kopernik M.
Computer Assisted Methods in Engineering and Science
|
2018
|
Vol. 25, no. 1
21--45
EN
Blood coagulation at the place of the complete severing of a vessel or puncturing of a vessel sidewall is usually a beneficial reaction, as it protects the body from bleeding and maintains hemostasis, while the formation of a blood clot inside the blood vessel is a pathological phenomenon, which is highly dangerous, and sometimes leads to serious complications. In this paper, two scales of modelling blood thrombosis will be introduced using numerical methods and fluid dynamics. The meso-scale model of the flow is described by Navier-Stokes equations and the blood thrombosis model is based on equations of transport and diffusion. The equations describing levels of concentrations of factors responsible for blood coagulation can be implemented into a solver solving Navier-Stokes equations, what will enable simulation of blood flow and estimation of the risk of thrombus formation related to flow conditions. The proposed micro-scale model is using molecular dynamics to simulate interactions between blood cells and vascular walls. An effective combination of both models is possible thanks to the introduction of the multiple-time stepping algorithm, which enables a full visualization of blood flow, coupling molecular interaction with the fluid mechanics equation. The goal of the paper is to present the latest literature review on the possibilities of blood coagulation modelling in two scales and the main achievements in blood thrombosis research: the key role of transport and experimental background.
4
Content available Numerical And Experimental Analysis Of Fracture Of Athrombogenic Coatings Deposited On Ventricular Assist Device In Micro-Shear Test
Kopernik M., Milenin A., Kąc S.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2015
|
Vol. 60, iss. 2A
795--800
EN
The Polish left ventricular assist device (LVAD – RELIGA_EXT) will be made of thermoplastic polycarbonate-urethane (Bionate II) with deposited athrombogenic nano-coatings: gold (Au) and titanium nitride (TiN). Referring to the physical model, the two-scale model of LVAD developed in the previous works in the authors’ finite element code is composed of a macro-model of blood chamber and a micro-model of wall: TiN, Au and Bionate II. The numerical analysis of stress and strain states confirmed the possibility of fracture based on localization of zones of the biggest values of triaxiality factor. The introduction of Au interlayer between TiN and polymer improved the toughness of the connection, and increased the compressive residual stress in the coating what resulted in reduction of stress and strain close to the boundary between substrate and coating. However, the proper design of multilayer wall of the medical device requires the introduction of the real stress and strain states in the deposited coatings. The characteristics of TiN nano-coating such as residual stress, material model and fracture model were determined in the previously completed studies such as experimental and numercial nanoindentation tests, profilometry studies and in situ SEM’s micro-tension tests. The experimental in situ SEM’s micro-shear test was performed in the present paper and the corresponding numerical model of the test was also developed, and then, interpreted. The critical strains taken from experiment and considered as the effective strains in the model of test are the values which are the function of triaxiality factors for the tested samples. The developed in the authors’ FE code model of multilayer wall of VAD enriched with critical strain determined in the present paper enables prediction of fracture.
PL
Polska lewa komora wspomagania pracy serca (LVAD – RELIGA_EXT) zostanie wykonana z termoplastycznego poliwęglano-uretanu (Bionate II) z naniesionymi atrombogennymi powłokami: złota (Au) i azotku tytanu (TiN). W odniesieniu do modelu fizycznego, dwuskalowy model komory LVAD opracowany we wcześniejszych pracach w autorskim kodzie elementów skończonch jest złożony z modelu makro czaszy krwistej i z mikro-modelu ściany: TiN, Au i Bionate II. Analiza numeryczna stanów naprężenia i odkształcenia potwierdziła prawdopodobieństwo pękania poprzez zlokalizowanie stref o największej wartości współczynnika naprężenia trójosiowego. Wprowadzenie międzywarstwy złota pomiędzy TiN i polimer poprawiło wytrzymałość tego połączenia i powiększyło ściskające naprężenie własne w powłoce, co doprowadziło do redukcji naprężenia i odkształcenia blisko granicy pomiędzy podłożem i powłoką. Jednakże, właściwy projekt wielowarstwowej ściany urządzenia medycznego wymaga wprowadzenia rzeczywistych stanów naprężeń i odkształceń w naniesionych powłokach. Charakterystyki powłok TiN takie jak naprężenie własne, model materiału i model pękania zostały określone we wcześniej wykonanych badaniach takich jak doświadczalne i numeryczne testy nanoindentacji, badania profilometryczne, i testy mikrorozciągania prowadzone pod elektronowym mikroskopem skaningowym. W niniejszej pracy przeprowadzono doświadczalny test mikrościnania pod skaningowym mikroskopem elektronowym, opracowano model numeryczny tego testu, a następnie go zinterpretowano. Odkształcenia krytyczne otrzymane z doświadczenia i określone w modelu testu jako intensywność odkształcenia są wartościami będącymi funkcją współczynników naprężeń trójosiowych dla badanych próbek. Opracowany w kodzie własnym model elementów skończonych wielowarstwowej ściany komory VAD wzbogacony o określone w niniejszej pracy odkształcenia krytyczne umożliwia przewidywanie pękania.
5
Content available Failure Strain and Strain-Stress Analysis in Titanium Nitride Coatings Deposited on Religa Heart Ext Ventricular Assist Device
Kopernik M.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2015
|
Vol. 60, iss. 1
121--129
EN
The Polish ventricular assist device is made of Bionate II with deposited TiN biocompatible nano-coating. The two scale finite element model is composed of a macro-model of blood chamber and a micro-model of the TiN/Bionate II. The numerical analysis of stress and strain states confirmed the possibility of fracture. Therefore, the identification of a fracture parameter considered as a failure strain is the purpose of the present work. The tensile test in a micro chamber of the SEM was performed to calibrate the fracture parameter of the material system TiN/Bionate II. The failure strain is a function of a temperature, a thickness of coating and parameters of surface's profile. The failure strain was calculated at the stage of the test, in which the initiation of fracture occurred. The finite element micro-model includes the surface roughness and the failure strain under tension condition for two thicknesses of coatings which will be deposited on the medical device.
PL
Polska komora wspomagania pracy serca jest wykonana z Bionate II z naniesioną biokompatybilną powłoką TiN. Dwu-skalowy model elementów skończonych składa się z modelu makro czaszy krwistej i z modelu mikro dla TiN/Bionate II. Numeryczna analiza stanów naprężeń i odkształceń potwierdza prawdopodobieństwo pękania. Zatem, identyfikacja parametru pękania rozpatrywanego jako odkształcenie uszkodzenia jest celem niniejszej pracy. Próba rozciągania w komorze SEM została przeprowadzona, aby skalibrować parametr pękania dla układu materiałowego TiN/Bionate II. Odkształcenie uszkodzenia jest funkcją temperatury, grubości powłoki i parametrów profilu powierzchni. Odkształcenie uszkodzenia zostało obliczone w tym etapie testu, w którym pojawiła się inicjacja pęknięcia. Mikro model elementów skończonych zawiera chropowatość powierzchni i odkształcenie uszkodzenia w warunkach rozciągania dla dwóch grubości powłok, które będą nanoszone w tym urządzeniu medycznym.
6
Content available Digital image correlation of coated and uncoated Religa Heart_Ext ventricular assist device
Kopernik M., Gawlikowski M., Milenin A., Altyntsev I., Kustosz R., Kąc S.
Acta of Bioengineering and Biomechanics
|
2015
|
Vol. 17, no. 4
49--58
EN
The digital image correlation is used to estimate influence of deposited heamocompatible coatings (gold and titanium nitride) on mechanical response of ventricular assist device Religa Heart_Ext made of Bionate II (thermoplastic polycarbonate urethane) under working conditions by comparison of the coated Religa Heart_Ext with uncoated Religa Heart_Ext. The DIC is applied for experimental investigation of the strains and displacements distribution on external surface of the blood chamber of ventricular assist device during loading. The experiment was conducted in a hydraulic system with water at operating temperatures of 25 and 37 °C, as well as under static pressures: 80, 120, 180, 220 and 280 mmHg, and static underpressures: –25, –45, –75 mmHg. The subsequent images were taken after stabilization of pressure on a set level. The applied research method shows that the nano-coating of 30 nm in thickness significantly affects deformation of the blood chamber of Religa Heart_Ext in macro scale. The proposed composition of coatings increases strain on external surface of the ventricular assist device.
7
Content available remote Numerical modeling of substrate effect on determination of elastic and plastic properties of TiN nanocoating in nanoindentation test
Kopernik M., Milenin A.
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2014
|
Vol. 14, no. 2
269--277
EN
The wall of a ventricular assist device is composed of a titanium nitride (TiN) nanocoating deposited on a biopolymer. Because of difficulties of the precise measurement of the force–displacement data for the soft substrate of polymer and for the very thin hard nanocoating of TiN in the nanoindentation test, it is assumed that the correctness of the results measured for these coatings deposited on steel is better. The sensitivity of results of nanoindentation test reached for different substrates with respect to properties of TiN influences the accuracy of the determination of mechanical properties in inverse analysis. In this work it is proved that the use of the steel instead of the biopolymer as a substrate for the measurement of the properties of the TiN increases the accuracy of determination of the plastic properties of the coating TiN in the nanoindentation test without significant reduction the accuracy of the determination of the elastic properties.
8
Content available Shape optimisation of a ventricular assist device using a VADFEM computer program
Kopernik M.
Acta of Bioengineering and Biomechanics
|
2013
|
Vol. 15, no. 3
81--87
EN
The Polish ventricular assist device, POLVAD_EXT, is made of a polymer designed to be covered with a nanocoating of titanium nitride to improve haemocompatibility. A loss of cohesion can occur between the coating and the substrate. An analysis of stress and strain states in a multi-scale model of the blood chamber was performed in the finite element computer program, VADFEM. The multiscale model is composed of a macro model of the blood chamber and a micro model of the titanium nitride (TiN) deposited on the polymer. The finite element method and the goal function, based on the triaxiality factor, are used to solve the problems formulated. The theories of non-linear elasticity and elasto-plasticity are applied. The goal of the paper is to optimise the construction of the POLVAD_EXT with respect to shape parameters.
9
Content available remote The new multiscale finite element model of multilayer ventricular assist device
Kopernik M., Milenin A.
Computer Methods in Materials Science
|
2012
|
Vol. 12, No. 1
20-36
EN
Ventricular assist device is an artificial organ, which is used to treat heart diseases. In the world, as well as in Poland, efforts are made towards the development of such a device that is biocompatible, durable, low energy consuming, allows monitoring and does not introduce changes to the blood morphology. The review paper discusses the types of ventricular assist devices (VADs), including VADs proposed in Poland. The particular emphasis is put on the numerical modelling and computer aided design of such an artificial organ. The walls of the ventricular assist device are covered with a nanocoating of TiN using modern techniques (Pulsed Laser Deposition) to improve the biocompatibility. The nanocoating modifies the surface properties of the device. Mechanical properties of nanocoating are determined in experimental nanotests and using imaging techniques of nanostructures. However, these tests give average values of properties and this information is not sufficient for advanced designof ventricular assist devices. To eliminate this constraint, the multiscale modelling is applied. Developed solution, which is based on application and combination of methods such as finite element method, multiscale approach and inverse analysis, is presented in the review paper. These methods are helpful in prediction the location of failure zones in the material of the ventricular assist device and then to analyze the local behaviour of nanocoating. Furthermore, it is possible to identify the parameters of the rheological model of nanocoating and introduce the residual stresses into models.
PL
Komora wspomagania pracy serca jest sztucznym narządem, który jest wykorzystywany do leczenia chorób serca. Na świecie, jak i w Polsce, czynione są wysiłki zmierzające do opracowania takiego urządzenia, które jest biokompatybilne, trwałe, zużywa mało energii, pozwala na monitorowanie i nie wprowadza zamian w morfologii krwi. Niniejszy artykuł omawia rodzaje komór wspomagania pracy serca, łącznie z komorą wspomagania zaproponowaną w Polsce. Szczególnie nacisk jest położony na modelowanie numeryczne i komputerowe wspomaganie projektowania takiego sztucznego narządu. Ściany komory wspomagania pracy serca są pokryte nanopowłoką TiN za pomocą nowoczesnych technik (ablacja laserowa) w celu poprawy biokompatybilności. Nanopowłoką modyfikuje własności powierzchniowe takiego urządzenia. Własności mechaniczne nanopowłoki są określane w doświadczalnych nanotestach i za pomocą technik obrazowania nanostruktur. Jednakże, te testy podają średnie wartości własności i taka informacja nie jest wystarczająca dla zaawansowanego projektowania komory wspomagania pracy serca. Aby wyeliminować to ograniczenie, zastosowano modelowanie wieloskalowe. Opracowane rozwiązanie, które jest oparte na zastosowaniu i kombinacji metod takich jak: metoda elementów skończonych, podejście wieloskalowe i analiza odwrotna, zostało przedstawione w artykule. Te metody są pomocne przy przewidywaniu lokalizacji stref uszkodzenia w materiale komory wspomagania pracy serca i potem, aby analizować lokalne zachowanie nanopowłoki. Ponadto, jest możliwa identyfikacja parametrów modelu Teologicznego nanopowłoki i wprowadzenie naprężeń własnych do modeli.
10
Content available remote Two-scale finite element model of multilayer blood chamber of POLVAD_EXT
Kopernik M., Milenin A.
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2012
|
Vol. 12, no. 2
178--185
EN
The latest construction of heart prosthesis - Polish ventricular assist device (POLVAD_EXT) is made of polymer and biocompatible TiN nanocoating. The two-scale model of the POLVAD_EXT is based on the finite element method. The theory of nonlinear elasticity and elasto-plasticity is applied in computations. The model in microscale includes: model of residual stress in TiN nanocoating, working loading of the POLVAD_EXT and profile of surface of deposited TiN nanocoating. The analysis of the stress–strain state is performed in two scales for the blood chamber of the POLVAD_EXT. The verification of the calculated macroresults is prepared by applying Authors' FEM code and experimental digital image correlation data. The computed distributions of stresses and strains in macro- and microscales are helpful to determine the regions of blood chamber of the POLVAD_EXT considered as the failure-source areas.
11
Content available remote Numerical modelling and verification of Polish ventricular assist device
Milenin A., Kopernik M., Jurkojć D., Gawlikowski M., Rusin T., Darłak M., Kustosz R.
Acta of Bioengineering and Biomechanics
|
2012
|
Vol. 14, no. 3
49-57
EN
The developed multiscale model of blood chamber of POLVAD (Polish ventricular assist device) was introduced. The tension test for polymer and digital image correlation (DIC) were performed for verification of the strains and displacements obtained in the numerical model of POLVAD_EXT. The numerical simulations were carried out in conditions given in the experiment to compare the results obtained on external surfaces of blood chamber of the POLVAD_EXT. The examined polymer applied in the POLVADs is sensitive to changes of temperature and this observation is considered in all prepared numerical models. The comparison of experimental and numerical results shows acceptable coincidence. There are some heterogeneous distributions of strains in experiment with respect to analysis of computed parameters. The comparison of two versions of blood chambers (POLVAD and POLVAD_EXT) in numerical analysis shows that POLVAD_EXT construction is better with respect to analysis of strain and stress. The maximum values of computed parameters are located in the regions between connectors on the internal surfaces of blood chambers of POLVAD.
12
Numeryczna analiza stanu naprężeń i odkształceń w komorze sztucznego serca POLVAD-EXT wykonanej z poliuretanu i nanopowłoki TiN
Milenin A., Kopernik M.
Rudy i Metale Nieżelazne
|
2011
|
R. 56, nr 11
623-629
PL
W artykule rozpatrzono problem numerycznego modelowania stanu naprężeń i odkształceń komory sztucznego serca POLVAD_EXT, pokrytej powłoką TiN w celu zwiększenia biozgodności. Zaproponowano rozwiązanie tego problemu za pomocą metody elementów skończonych (MES). Wykorzystano teorię nieliniowej sprężystości oraz sprężysto-plastyczności. Własności mechaniczne poliuretanu uzyskano za pomocą testów na rozciąganie, natomiast dane dla powłoki TiN otrzymano za pomocą analizy odwrotnej. Zaproponowany model uwzględnia naprężenia własne, powstające w TiN w procesie nanoszenia powłoki. Wykonano eksperyment numeryczny, pozwalający na analizę wpływu grubości powłoki, wartości naprężeń własnych i falistości powierzchni na wartości naprężeń i odkształceń, decydujące o możliwości powstawania mikropęknięć.
EN
The problem of numerical modeling of the stress and strain states in blood chamber of POLVAD_EXT is considered in the paper. The blood chamber is covered by TiN coating to increase its biocompatibility. The finite element method (FEM) is proposed to solve the formulated problem. The theory of nonlinear elasticity and elasto-plasticity is applied. The mechanical properties of polyurethane were obtained in tension tests and for TiN nanocoating by using inverse method. The suggested model takes into account the residual stresses occurring in TiN during deposition process. The numerical experiment was performed for analysis the influence of thickness of coating, residual stress and wave of surface of coating on stress-strain state which decides about capabilities of micro cracks formation.
13
Content available remote FEM code for the multi - scale simulation of the stress - strain state of the blood chamber composed of polyurethane and TiN nanocoating
Milenin A., Kopernik M.
Computer Methods in Materials Science
|
2011
|
Vol. 11, No. 1
215-222
EN
The ventricle sometimes cannot work efficiently and therefore, must be outfitted with prosthesis - pulsatile ventricular assist device (VAD) often made of polyurethane. But, it was found that the blood clot formation proceeds in the polyurethane/blood contact area and the polyurethane is subjected to degradation. Thus, it is necessary to modify the surface of polyurethane by covering it with a biocompatible TiN coating deposited by pulsed laser deposition method. The important advantage of selected deposition method is the production of coatings of very high chemical purity and adhesion at room temperature. Using temperature-sensitive materials like polymers in VADs, demands low-temperature coating techniques to deposit biocompatible coatings. But the applied method has also disadvantage - the values of compressive residual stresses are the biggest of all measured, when TiN nanocoating is deposited by applying the PLD method. Thus, the stress concentration at the contact between layers is considered to be one of the main reasons responsible for failure of the blood chamber of the VAD made of PU/TiN. The purpose of the present paper is development of the computer FEM code for the multi-scale simulation of the stress - strain state for the PU/TiN blood chamber of VAD, which will be used to determine the most dangerous places at surface of the chamber under predicted loadings. The algorithms of finite elements mesh processing, implementation of boundary conditions and obtaining numerical solution are presented in this paper. The developed FEM code is based on the new approach to the simulation of multilayer materials obtained by using Pulsed Laser Deposition method. The model in micro-scale includes two components - model of the initial stresses caused by deposition process and simulation of active loads observed in the blood chamber of VAD. Predicted distributions of stresses and strains are helpful to define precisely the regions of blood chamber, which can be defined as the failure-source areas.
PL
Gdy lewa komora serca nie pracuje prawidłowo, to jest zastępowana protezą - pulsacyjną komorą wspomagania pracy serca (VAD, z ang. ventricular assist device), którą często wykonuje się z poliuretanu (PU) i naniesionej za pomocą metod) PLD (osadzenie laserem impulsowym) biokompatybilnej powłoki TiN. Otrzymywane duże wartości ściskających naprężei własnych, są najwyższe ze wszystkich mierzonych, gdy powło kę TiN nanosi się metodą PLD. Celem niniejszej pracy jest opracowanie programu komputerowego wykorzystującego metodę elementów skończonyc (MES) do wieloskalowego modelowania stanu odkształcę i naprężeń dla komory krwistej zbudowanej z PU/TiN, który to program będzie wykorzystywany do określania najbardzi niebezpiecznych miejsc ze względu na możliwe uszkodzeń materiału powierzchni komory, jakie mogą się pojawi; w warunkach pracy komory. Algorytmy wykorzystywane do tworzenia siatki elementów skończonych, implementacja warunków brzegowych i otrzymane rozwiązanie numeryczne zaprezentowano w niniejszej prac Opracowany kod MES jest oparty na nowym podejściu symulowania materiałów wielopowłokowych otrzymywanych metodą PLD. Model w skali mikro zawiera dwa składniki: model naprężeń własnych (naprężeń początkowych) powstał] w procesie nanoszenia powłok i model obciążeń zadawan w komorze krwistej VAD. Przewidywane w modelu rozkłady naprężeń i odksztalceń pomagają określić dokładnie te strefy komory krwistej, które można zdefiniować, jako obszary będące źródłem jej uszkodzeń.
14
Content available remote Microscale analysis of strain-stress state for TiN nanocoating of POLVAD and POLVAD_EXT
Milenin A., Kopernik M.
Acta of Bioengineering and Biomechanics
|
2011
|
Vol. 13, no. 4
11-19
EN
The main purpose of the research was to develop the micromodel of biocompatible titanium nitride nanocoating deposited on polymer by pulsed laser deposition method in blood chambers of Polish ventricular assist devices: POLVAD and POLVAD_EXT. The analysis of the parameters of micromodel crucial for the phenomenon of loss of cohesion occurring between coating and substrate was carried out as well. The micromodel takes into account residual stress, material model of nanocoating, stress resulting from blood pressure in chamber, the thickness of coating and wave parameters of nanocoating (wavelength and antinode). The investigation shows that thickness and residual stress are the most influential parameters. The phenomenon of the loss of cohesion will be observed more frequently for thicker coatings with higher residual stresses.
15
Content available remote Comparative analysis of ventricular assist devices (POLVAD and POLVAD_EXT) based on multiscale FEM model
Milenin A., Kopernik M.
Acta of Bioengineering and Biomechanics
|
2011
|
Vol. 13, no. 2
13-23
EN
The prosthesis - pulsatory ventricular assist device (VAD) - is made of polyurethane (PU) and biocompatible TiN deposited by pulsed laser deposition (PLD) method. The paper discusses the numerical modelling and computer-aided design of such an artificial organ. Two types of VADs: POLVAD and POLVAD_EXT are investigated. The main tasks and assumptions of the computer program developed are presented. The multiscale model of VAD based on finite element method (FEM) is introduced and the analysis of the stress-strain state in macroscale for the blood chamber in both versions of VAD is shown, as well as the verification of the results calculated by applying ABAQUS, a commercial FEM code. The FEM code developed is based on a new approach to the simulation of multilayer materials obtained by using PLD method. The model in microscale includes two components, i.e., model of initial stresses (residual stress) caused by the deposition process and simulation of active loadings observed in the blood chamber of POLVAD and POLVAD_EXT. The computed distributions of stresses and strains in macro- and microscales are helpful in defining precisely the regions of blood chamber, which can be defined as the failure-source areas.
16
Content available Rewitalizacja miejskich przestrzeni nadrzecznych w Polsce - ocena planowania i wdrożeń w południowej części kraju
Trząski L., Polaczek A., Kopernik M., Łabaj P., Szendera W.
Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
|
2010
|
nr 1
59-71
PL
Przedmiotem artykułu jest diagnoza stanu planowania i realizacji działań związanych z rewitalizacją dolin rzecznych w miastach południowej części Polski. Scharakteryzowano 21 przedsięwzięć rewitalizacyjnych, stosując metodę analizy i opisu, przygotowaną w ramach projektu REURIS, zaproponowaną przez partnera niemieckiego. Z analizy wynika, że przedsięwzięcia te pozostają w sferze przygotowania lub są na wstępnym etapie realizacji. W większości z nich ujawniono brak podejścia zlewniowego oraz niedostatek integracji zagadnień środowiskowych, społecznych, ekonomicznych i przestrzennych. Przedsięwzięcia rewitalizacyjne są podejmowane jako oddolne inicjatywy samorządów lub stowarzyszeń, w oderwaniu od działań administracji odpowiedzialnej za utrzymanie rzek i wdrażanie Ramowej Dyrektywy Wodnej. Brak jest wyspecjalizowanych instytucji doradczych i wspierających działania rewitalizacyjne. Nie wypracowano również procedur ani form współpracy między instytucjami zainteresowanymi rewitalizacją, jak też modeli współpracy z lokalnymi społecznościami.
EN
An object of the paper was the diagnosis of state of planning and realization of actions connected with revitalization of rwerbeds in the cities of South Poland. 21 revitalization measures were characterized, applying the method of analysis and description prepared within frames of the REURIS project, proposed by German partner. The result of analysis is that these measures remain in sphere of preparation or on preliminary stage of realization. It majority of them, the lack of river basin approach was disclosed, as well as the shortage of integration of environmental, social, economical and land questions. The revitalization measures are undertaken as the proceedings from the rank initiatives of councils or the associations, in separation from actions of administration responsible for maintenance the rivers and the implementation of the Frame Water Directive. There is lack of the specialized advisory and supporting revitalization measures institutions. The procedures and the forms of co-operation between interested in revitalization institutions, as wcll as the patterns of co-operation with local communities were not worked out, also.
17
Analysis of the stress distribution in the nanogrid coatings based on digital representation of the structure
Perzyński K., Major Ł., Kopernik M., Madej Ł., Pietrzyk M.
Inżynieria Materiałowa
|
2010
|
Vol. 31, nr 3
735-738
EN
The main subject of this work is investigation of the stress concentration in the nanogrid materials. The task is important for prediction of material behaviour under loading and exploitation conditions, when fatigue or wear play a crucial role. The cellular automata (CA) and digital material representation approaches are used to solve the mentioned problems. These methods allow reproducing the behaviour of nanogrid materials with specific characteristic features such as irregular shape of the boundaries in the adjacent coatings or specific microstructure properties. The developed CA model that simulates deposition process is presented. Based on this model the digital material is created and numerical simulations of material behavior under loading conditions are performed. The digital representation is helpful in the realistic description of the multilayered character of specimen with the specific shape of the coatings. The stress and strain distributions are investigated. These results are supported by the experimental data including ball-on-disk test and TEM (Transmission Electron Microscope) observations.
PL
Celem pracy jest utworzenie modelu numerycznego rozwiązującego problem lokalizacji naprężeń w nanowarstwach. Ma to szczególne znaczenie przy projektowaniu materiałów z uwzględnieniem analizy zmęczeniowej. W rozwiązaniu zastosowano metodę automatów komórkowych (CA) z jawną reprezentacją mikrostruktury. W odróżnieniu do istniejących modeli, model na bazie CA uwzględnia specyficzne właściwości powłok nanogridowych, takich jak nieregularny kształt połączenia powłok czy specyficzne własności mikrostruktury. Uzyskane wyniki analizy numerycznej są poparte wynikami badań laboratoryjnych, obejmujących test ball-on-disk i analizę z wykorzystaniem TEM (elektronowy mikroskop transmisyjny). Reprezentacja cyfrowa materiału pozwala na uwzględnienie dokładnego opisu jego warstwowego charakteru oraz skomplikowanego kształtu. W pracy przedstawiono wstępne symulacje zarówno z wykorzystaniem opracowanego modelu numerycznego dla warstw bez uwzględnienia chropowatości powłok, jak i z jej uwzględnieniem. Rezultaty symulacji porównano z wynikami badań doświadczalnych.
18
The multiscale modelling of thin films growth
Kopernik M., Kot R.
Hutnik, Wiadomości Hutnicze
|
2010
|
Vol. 77, nr 8
403-406
EN
The multiscale model of layers growth in systems of nanocoatings characterized by properties of functionally graded materials, which is based on the cellular automata method, is presented in the paper. Simulations performed using the developed program allowed the analysis of the structure of generated layers. It was observed that main processes active in coatings deposition, like adsorption and surface diffusion, depend on intensity of the cell flux and the substrate temperature. Numerical tests were performed for various parameters of the growth process and predictive capabilities of the model are evaluated in the paper.
PL
W pracy przedstawiono wieloskalowy model wzrostu warstw w układach nanopowłok o własnościach materiałów gradientowych, który oparto na metodzie automatów komórkowych. Symulacje przeprowadzone we własnym oprogramowaniu pozwoliły na wykonanie analiz związanych ze strukturą powstałej warstwy. Stwierdzono, że dominujące w napylaniu powłok procesy, takie jak adsorpcja i dyfuzja powierzchniowa, zależą od natężenia strumienia cząstek oraz temperatury podłoża. Wykonano zestaw symulacji testowych dla generowanych powłok dla różnych wartości kluczowych parametrów.
19
Symulacja próby wciskania wgłębnika dla układu twardych nanopowłok
Kopernik M., Milenin A.
Rudy i Metale Nieżelazne
|
2009
|
R. 54, nr 1
14-17
PL
W artykule omówiono próbę wciskania wgłębnika w układ twardych nanpowłok, które stanowią warstwy TiAlN oraz TiN. Opierając się na teorii małych odkształceń sprężysto-plastycznych i metodzie elementów skończonych opracowano model matematyczny doświadczenia. Stworzony model matematyczny oraz program komputerowy pozwalają uwzględnić wieloetapowe odkształcenie badanej próbki z częściowym odciążeniem między etapami odkształcenia aktywnego. Pokazano, że analiza odwrotna wykonana dla własności materiałowych rozpatrywanych nanopowłok może być oparta na wartościach siły wciskania wgłębnika stożkowego, parametrach odciążenia oraz kształtu odcisku w materiale po wykonaniu symulacji.
EN
In present paper Authors focused their interest on nanoindentation test which is performed for material system composed of nanocoatings TiAlN and TiN. Using the theory of small elasto-plastic strains and finite element method the mathematical model is formulated. The created mathematical model and computer program are able to reproduce the multistage deformation of the tested specimen with partial unloading between stages of active deformation. It is shown that inverse analysis performed for material properties of analysed nanocoatings can be based on the values of indentation force by using the cone indenter, the parameters of unloading and the shape of indent made in material during the simulation.
20
Content available remote Critical evaluation and sensitivity analysis of rheological models of human blood
Szeliga D., Kopernik M., Pietrzyk M.
Computer Methods in Materials Science
|
2009
|
Vol. 9, No. 4
435-450
EN
Critical analysis and classification of rheological models of a human blood is the objective of the paper. In the first part of the paper main features of a blood and their influence on modelling blood flow are discussed. Various models available in the scientific literature have been analysed and classified on the basis of a mathematical form of equations. Capabilities of the models to account for certain physical features of blood were evaluated. Power laws, commonly used in basic simplified simulations, have simple mathematical form and are not analysed. Among the remaining models, three groups were distinguished and selected for further analysis: Casson type models, be-exponential law and Quemada model. Sensitivity analysis was performed for these models using Morris OAT Design method. Sensitivity of the viscosity predicted by various models, with respect to the coefficients in these models and with respect to the external variable (shear rate), was determined. Importance of the investigated coefficients and their influence on models’ predictions was evaluated. Suggestions concerning identification of coefficients in the models are given in conclusions.
PL
Celem pracy jest krytyczna analiza oraz klasyfikacja reologicznych modeli krwi. W pierwszej części artykułu omówiono główne cechy i właściwości krwi w aspekcie ich wpływu na modelowanie przepływu krwi. Analizie poddano różne modele krwi dostępne w literaturze, które sklasyfikowano w oparciu o matematyczną postać zastosowanych równań. Oceniono możliwości poszczególnych modeli w zakresie uwzględnienia wpływu fizycznych cech krwi. Prawa potęgowe, powszechnie stosowane w symulacjach przepływu krwi, maj ą prosty matematyczny zapis i nie były szczegółowo analizowane. Do dalszej analizy modele podzielono na trzy grupy: modele typu Cassona, prawo Bi-ekspotencjalne i model Quemady. Dla wybranych modeli przeprowadzono analizę wrażliwości stosując metodę opartą o algorytm Morrisa. Określono współczynniki wrażliwości lepkości krwi względem współczynników modeli oraz względem zmiennej zewnętrznej prędkości ścinania. Wyznaczono wskaźniki istotności poszczególnych współczynników oraz ich wpływ na wyniki modelu. We wnioskach z pracy zawarto wskazówki dla identyfikacji współczynników analizowanych modeli.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.