Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimal control of dynamic systems using a new adjoining cell mapping method with reinforcement learning

Arribas-Navarro T., Prieto S., Plaza M.

Control and Cybernetics

|

2015

|

Vol. 44, no. 3

369--387

EN

This work aims to improve and simplify the procedure used in the Control Adjoining Cell Mapping with Reinforcement Learning (CACM-RL) technique, for the tuning process of an optimal contro ller during the pre-learning stage (controller design), making easier the transition from a simulation environment to the real world. Common problems, encountered when working with CACM-RL, are the adjustment of the cell size and the long-term evolution error. In this sense, the main goal of the new approach, developed for CACM-RL that is proposed in this work (CACMRL*), is to give a response to both problems for helping engineers in deﬁning of the control solution with accuracy and stability criteria instead of cell sizes. The new approach improves the mathematical analysis techniques and reduces the engineering eﬀort during the design phase. In order to demonstrate the behaviour of CACM-RL*, three examples are described to show its application to real problems. In All the examples, CACM-RL* improves with respect to the considered alternatives. In some cases, CACM- RL* improves the average controllability by up to 100%.

2

Wpływ modyfikacji sposobu zawieszenia wodoodzielacza na charakterystyki dynamiczne układu

Okrajni J., Plaza M., Renowicz D., Pietrzyk M., Kowala D., Plaza B.

Energetyka

|

2014

|

nr 11

676--678

PL

W pracy przedstawiono sposób rozwiązania zagadnienia ograniczenia amplitudy przemieszczeń układu mocującego separatora, w którego zawieszeniach stwierdzono obecność pęknięć spowodowanych procesem zmęczenia materiału w warunkach pracy. Przedstawiono wyniki analizy modalnej oraz charakterystyki zmiennych w czasie przemieszczeń wybranych punktów układu wyznaczonych przy zadanych wymuszeniach na podstawie analizy dynamicznej. Porównano ze sobą rozwiązanie istniejące oraz nowe rozwiązanie konstrukcyjne, które zapewnia zmniejszenie amplitudy drgań mechanicznych występujących w warunkach eksploatacji.

EN

The study presents a way of solving a limit of amplitude problems of displacement the fastening system of the water separator, in suspensions which found the presence of cracks, caused by fatigue in the working conditions. The results of modal analysis and time-varying characteristics of displacements the selected points of the system, designated by selected extortion based on dynamic analysis were shown. Existing system and new design solution, which ensures reduction of mechanical vibrations amplitude occurring in operating conditions were compared.

3

Trwałość zawieszeń wodooddzielacza pracującego w bloku energetycznym BP-1150

Renowicz D., Plaza M.

Energetyka

|

2013

|

nr 9

669--673

PL

Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że główną przyczyną pękania badanego cięgna wodooddzielacza są drgania układu zawieszeń, wymuszane przepływem pary w rurociągach współpracujących. Badania przełomu wykazały, że pękanie posiada zmęczeniowy charakter, o czym świadczą wyraźne ślady linii spoczynkowych. Obserwacje przełomu ujawniły, że propagacja pęknięcia przebiegała od ogniska złomu w głąb cięgna prostopadle do jego osi. Przyczyną rozwoju pęknięcia były drgania mechaniczne z dominującym udziałem ich pierwszej postaci. Bezpieczny czas pracy cięgna z pęknięciem można oszacować na podstawie zmierzonej amplitudy i częstości drgań. W przypadku stwierdzenia pęknięcia w gwincie (np. za pomocą defektoskopu) tak oszacowany czas powinien być większy od czasu wykonania nowego cięgna głównego, którym zostanie zastąpiony uszkodzony element. Porównując krzywe trwałości można zauważyć, że zmniejszenie amplitudy drgań z 3,25 mm do 2 mm wywołuje ok. 3-krotny wzrost trwałości cięgna (wzrost liczby cykli wywołującej rozwój pęknięcia od głębokości 1 mm do osiągnięcia głębokości krytycznej równej 31,9 mm). Wodooddzielacz, jako element kotła służący do separacji pary, stosowany jest m.in. w blokach energetycznych BP-1150. W zastosowanym rozwiązaniu konstrukcyjnym zawieszeń, istniejącym w tego typu kotłach, układ mechaniczny składa się z czterech cięgien zamocowanych na sprężynach talerzowych oraz dwóch cięgien głównych podtrzymujących bezpośrednio wodooddzielacz. Cięgna główne połączone są z zawieszeniami podatnymi za pomocą trawersy. Podczas pracy kotła układ zawieszeń separatora podlega ciągłym drganiom giętnym. W wyniku działania obciążenia roboczego na cięgna, wywołanego ciężarem własnym, ciężarem wody oraz nakładania się drgań, w połączeniu gwintowym cięgna głównego mogą być inicjowane pęknięcia. W przypadku powstania takiej sytuacji stwarza się duże niebezpieczeństwo wystąpienia poważnej awarii kotła w razie zerwania się cięgna, celowe staje się zatem określenie jego trwałości resztkowej przy obecności pęknięcia w końcówce gwintowej.

EN

Ascertained is, on the basis of carried out tests, that the main cause of cracking of the tested steam separator suspension rod are vibrations of the suspension system induced by the steam flow in cooperating pipelines. Fracture investigation proved that the cracking is of fatigue character what is clearly showed by the traces of resting lines. Observations of the fracture revealed that the crack propagation ran from the fracture centre inside the suspension rod, perpendicular to its axis. The cause of the crack growth were mechanical vibrations of the first type as the dominating one. The safe service life of a rod with a crack can be estimated on the basis of measured amplitude and frequency of vibrations. In case of detecting a crack in the thread (for instance with the help of a defectoscope) the estimated service life time should be bigger than the one needed for preparation of a new suspension rod as the replacement. When comparing durability curves we can notice that reduction of vibrations amplitude from 3,25 mm to 2 mm causes about 3 times bigger suspension durability (increase of the number of cycles causing crack growth from the depth of 1 mm until the critical depth equal 31,9 mm). Steam separator, as one of a boiler elements, is also used in BP-1150 power units. In the suspension construction applied in boilers of that type, the mechanical system consists of four pull rods mounted on disk springs and two main rods supporting the steam separator. Main rods are connected with pliant suspensions with the help of a traverse. During the operation the separator suspension system is subject to continuous transverse vibrations. As the result of working load action - caused by the separator weight, water weight and superposition of vibrations - on pull rods, cracks in the main rod thread coupling can be initiated. In such a situation there is a big danger of a boiler breakdown occurrence when the pull rod ruptures, so it is advisable to evaluate its residual durability in the presence of a crack in its threaded end.

4

Deformation process of the material of mine powered roof supports in low-cycle fatigue conditions

Okrajni J., Plaza M., Jaszczuk M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 50, nr 2

59--65

EN

Purpose The main purpose of the work is the description of the low-cycle fatigue process of mine powered roof supports working under mechanical high loading. The work focuses on the chosen component strain-stress characteristics. The issue of modelling the stress-strain behaviour of powered roof supports components during low-cycle fatigue has been discussed. Design/methodology/approach: The FEM modelling and Neuber’s method have been used to describe the local stress-strain behaviour of the chosen component. Findings: In the examined devices, variable stress and strain values were calculated for a chosen characteristic load cycle. Diagrams in the form of a hysteresis loop determined using Neuber’s hypothesis and FEM were compared. The values of the range of equivalent strain determined for multiaxial stress states using the finite element method proved to be close to those estimated via Neuber’s method. Research limitations/implications: The presented analysis is the part of the complex investigation method which main purpose is increasing the accuracy of the low-cycle fatigue process description. In such situation the investigations curried out in the work give the model approach and data for the comparison the real behaviour with the predictions. However the work is focused only on the chosen component and chosen characteristics of loading. Practical implications: The method of stress-strain behaviour analysis used in the paper could be useful in the practical cases when the real components mechanical behaviour would be analysed and their fatigue life would be assessed. Originality/value: The main value of this paper is the own method of the mechanical behaviour analysis of the powered roof support component. This method includes FEM modelling and Neuber’s method of the stress-strain characteristics assessment. The material stress-strain behaviour has been treated as the local phenomenon that could be modelled.

5

Model dynamiczny i analiza modalna na przykładzie wybranego układu rurowego w bloku energetycznym

Plaza M., Okrajni J., Pietrzyk M.

Energetyka

|

2012

|

nr 11

734-738

PL

Przedstawiono analizę zachowania się wodooddzielacza bloku energetycznego wraz z układem zawieszeń. Pęknięcia cięgien tych zawieszeń powstawały w wyniku drgań wywołanych turbulentnym przepływem mieszanki wodno-parowej kotła. Analiza modalna i numeryczna symulacja drgań modelu układu pozwoliła na opracowanie dodatkowego układu tłumiącego, zabezpieczającego elementy zawieszeń wodooddzielacza przed zmęczeniowym pękaniem.

EN

Presented is the analysis of behaviour of a power unit water separator with is suspension system. Cracks in the suspension tension members occurred as a result of vibrations caused by the boiler water-steam mixture turbulent flow. Modal analysis and numerical simulation of the circuit model vibrations enabled elaboration of an additional vibration damping system protecting the water separator suspension elements against fatigue cracking.

6

Pełzanie jako proces pękania cięgna w zawieszeniu komory wlotowej przegrzewacza pary III stopnia

Cieśla M., Plaza M.

Energetyka

|

2011

|

nr 11

674-679

PL

Poddano analizie przyczyny pękania cięgna w zawieszeniu komory wlotowej przegrzewacza pary III stopnia w warunkach oddziaływania gorących spalin, spowodowanego nieszczelnością stropu kotła OP-230. Badania metaloznawcze i właściwości mechanicznych materiału cięgna oraz numeryczne analizy jego wytężenia z uwzględnieniem empirycznie określonej siły w zawieszeniu pozwoliły uznać za główną przyczynę pęknięcia oddziaływanie na cięgno podwyższonej temperatury w obszarze karbu konstrukcyjnego. Doprowadziło to do intensyfikacji procesów zdegradowania i uszkodzenia mikrostruktury materiału cięgna na drodze mechanizmu pełzania dyslokacyjnego, a w efekcie do pęknięcia cięgna w zawieszeniu komory przegrzewacza pary.

EN

Analysed are the reasons of a tension member rupturing in the suspension of the 3rd stage superheater inlet chamber in the atmosphere or hot flue gases leaking through the untight roof of an OP-230 boiler. Testing of metallurgical and mechanical properties of the tension member material as well as numerical effort analyses considering the empirically determined force in the suspension, lead to the conclusion that the main reason of the crack occurrence is the influence of high temperature on the tension member in the area of its constructional notch. This, in turn, results in degradation process intensification and damaging of the member material structure in the way of dislocation creeping and finally in the rupture of the tension member in the superheater chamber suspension.

7

Computer modelling of the heat flow in surgical cement during endoprosthesoplasty

Okrajni J., Plaza M., Ziemba S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 20, nr 1-2

311-314

EN

Purpose: The problem of the modelling of the surgical cement behavior during implantation has been presented in the paper. The purpose was to find the proper model describing the temperature fields in the bone during the surgery treatment. Design/methodology/approach: Computer modelling has been used to predict the temperature influence on the bone tissue during polymerization process. Findings: During orthopaedic surgical procedures with the use of methyl polymethacrylate surgical cements, the temperature sometimes reaches 80 degrees centigrade, which causes atrophy of the bone tissue. The process occurs locally, since it depends on both the amount of polymerization heat generated during the reaction and on the heat exchange conditions at cement-bone tissue and bone cement - implant boundaries. Striving to better understand the above-mentioned phenomena through a model approach, models were developed under the study to calculate temperature distributions in the bone and in implant components during the procedure of endoprosthesis stem implantation. Calculations were made for different cement layer thickness variants and for different amount of cement concentrated around the top of the stem. The characteristics of temperature changes with time in different points of the bone and cement have been determined and temperature distributions in bone and cement for selected instants of time have been worked out. Practical implications: The analysis carried out makes it possible to determine the location of areas most threatened with an adverse effect of an elevated temperature. In each case, they are located in the vicinity of the top of the endoprosthesis stem. These conclusion together with obtained data should be important for the surgeons during surgical operation. Originality/value: The work presents the own method of heat flow modelling during the polymerization of surgical cements. The results of the own method of the heat source characteristic description has been shown as well.

8

Metodyka oceny przepływu ciepła w zabiegach protezoplastyki

Ziemba S., Jasik A., Plaza M.

Engineering of Biomaterials

|

2007

|

Vol. 10, no. 69-72

99-101

9

Validation of computer models of an artificial hip joint

Okrajni J., Plaza M., Ziemba S.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2007

|

Vol. 28, nr 5

305-308

EN

Purpose: Problems of the modelling of the surgical cement behaviour during implantation have been presented in the paper. The purpose was to validate the FEM model describing the temperature fields in the bone during the surgery treatment. Design/methodology/approach: The physical laboratory modelling has been used to perform validation of the model that makes it possible to predict the temperature influence on the bone tissue during polymerization process. Findings: Due to its non-invasive nature, the computer models' validation method applied in the study seems to be the right solution for the research on surgical procedures of endoprosthesis implantation. However, a particular emphasis should be placed on a correct selection of thermophysical properties of the designed laboratory models. Relying on the calculations and research results, similar local values of maximum temperatures were obtained. Practical implications: The computer modelling methods presented in the paper together with the analytical approach are of great importance to both forecasting the implants' behaviour during a surgical procedure and in their operational conditions, as well as in the selection and modification process of surgical cements' material properties. The analysis carried out makes it possible to determine the location of zones most threatened with an adverse effect of an elevated temperature. They are located in the vicinity of the top of the endoprosthesis stem. Originality/value: The work presents the own method of validation of the FEM model used for heat flow modelling.

10

Examination of heat flow in a model of the biomechanical prosthesis-cement-bone system

Balin A., Ziemba S., Plaza M., Myalski J., Toborek J.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 26

29-34

EN

Under the study, a stand has been designed and made for examining the temperature of PMMA-based (methyl polymethacrylate) surgical cement polymerization in conditions corresponding to the conditions of its implantation into an organism. A Weller endoprosthesis was implanted in a bone model made of resin by means of Palacos R-40 cement. The temperature of polymerizable cement was measured in different points at the border of its contact with the bone model.

11

Modelowanie procesu zmęczenia cieplnego warstw aluminiowych stosowanych jako pokrycia ochronne łopatek silników turbinowych

Cieśla M., Plaza M.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

Vol. 26, nr 5

542-546

PL

W pracy poddano analizie jeden z ważniejszych aspektów problematyki prognozowania trwałości materiałów warstwowo-niejednorodnych, jakim są warunki powstawania i wzrostu pęknięć zmęczeniowych w aluminiowych warstwach żaroodpornych ukonstytuowanych na żarowytrzymałym stopie niklu. Badania przeprowadzono dla dwóch typów warstw wytworzonych na stopie ZS6U metodą kontaktowo-gazowego krzemo-aluminiowania i chromoaluminiowania. Zastosowano metodę badań zmęczenia cieplnego próbek w zakresie temperatury 500oC&divie;950oC przy jednoczesnym obciążeniu ich stałą siłą osiową. Dla przyjętego modelu fizycznego w postaci próbki z warstwą żaroodporną opracowano na podstawie numerycznych obliczeń rozkładów naprężeń modele mechanicznego zachowania się warstw w warunkach oddziaływań cieplnomechanicznych. Pozwoliło to określić uwarunkowania w jakich zachodzą procesy pękania warstw aluminiowych w warunkach oddziaływania cyklicznie zmiennej temperatury.

EN

The study includes an analysis of one of the most significant aspects of forecasting the durability of materials inhomogeneous in terms of laminarity, such as the conditions of formation and growth of fatigue cracks in heat-resisting aluminium coatings situated on a high temperature creep resisting nickel alloy. Analyses have been carried out for two types of coatings formed on a ZS6U alloy by means of silicon-aluminizing and chromium-aluminizing pack cementation. Thermal fatigue of samples has been examined at temperatures between 500°C and 950°C combined with simultaneous loading of the samples with constant axial force. Based on numerical calculations of stress distributions, models of the aluminium coating's mechanical behaviour under the conditions of thermal-mechanical interactions have been developed within the study for the assumed physical model in the form of a sample covered with a heat-resisting coating. This allowed the determination of the conditions in which cracking of aluminium coatings takes place as a result of a cyclically variable temperature.

12

Mechaniczne aspekty procesu kalibrowania rur

Plaza M., Kadzimierz R.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2004

|

Vol. 71, nr 11

537-542

PL

W pracy przedstawiono wpływ technologii kalibrowania na własności mechaniczne końców rur ze stali R65. W zaprpopnowanej modyfikacji procesu technologicznego wprowadzono nagrzewanie indukcyjne skracające czas przebywania końców rur w wysokiej temperaturze. Z tych miejsc wycięto i przygotowywano próbki do badań. Wyznaczono właściwości wytrzymałościowe i plastyczne, rzeczywiste krzywe rozciągania w temperaturach otoczenia i podwyższonych, moduł umocnienia, twardość. Metoda nagrzewania indukcyjnego, charakteryzująca się wieloma zaletami o charakterze ekonomicznym i ekologicznym, nieznacznie poprawia własności plastyczne materiału w porównaniu z tradycyjną metodą nagrzewania, nie pogarszając własności wytrzymałościowych. Wskazano niewielkie zróżnicowanie podstawowych własności wytrzymałościowych w funkcji prędkości odkształcania, które mogłyby mieć istotny wpływ na przebieg odkształcania podczas kalibrowania końców rur.

EN

The influence of sizing technology on the mechanical properties of pipe ends made from R65 steel grade has been presented. Induction heating which reduces the time of high temperature impact on pipe ends has been introduced in the presented modified technological process. The samples to be examined have been cut out from pipe ends. Strength and plastic proprties, real tension curves at ambient and elevated temperatures, modulus of strain hardening as well as hardness have been determined. Induction heating method has many economical and ecological advantages and also insignificant improves plastic properties of the material in comparing to traditional method of heating without deteriorating strength properties. However it has been noticed that there is a slight diversification of the basic strength properties in function of strain rate which can influence the course of strain in the process of sizing pipe ends.

13

Zastosowanie metod eksperymentalnych mechaniki materiałów i komputerowego modelowania do oceny uwarunkowań trwałości implantów ortopedycznych.

Plaza M., Kusz D., Kosiewicz J., Okrajni J., Jasik A.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 6

763-768

PL

Prawidłowe funkcjonowanie implantów uwarunkowane jest wieloma cechami, niekiedy współzależnymi, których łączny skutek nazywany jest ich biofunkcjonalnością. Istnieje wiele różnych rozwiązań wszczepów i opracowań na temat spełnienia przez nie funkcji fizjologicznych. Prognozowanie zachowania się implantów ortopedycznych w organiźmie człowieka i procesów adaptacyjnych, jakim podlega organizm po zabiegu chirurgicznym implantacji, wymaga między innymi danych na temat ilościowych relacji pomiędzy lokalnym stanem tkanki kostnej i jej właściwościami mechanicznymi, na różnych etapach procesu leczenia. Badania przedstawione w pracy obejmowały eksperymentalne wyznaczenie zależności pomiędzy gęstością kości, gęstością składników mineralnych oraz modułem sprężystości E. Wartości stałych materiałów wykorzystano następnie opracowując modele biomechanicznych układów. Opracowano projekt własnego stanowiska do wyznaczania podstawowych właściwości mechanicznych w próbie statycznego zginania oraz ściskania na preparatach pobranych z kości zwierzęcych. Na podstawie wyników testów wyznaczono moduły Younga, których wartości w poszczególnych obszarach ujęto w tabeli. Przeprowadzono badania średniej gęstości tkanki kostnej w poszczególnych strefach Gruena wykorzystując w tym wypadku preparaty kości ludzkiej. Z preparatów kości udowych pobierano fragmenty o wymiarach i kształcie odpowiadającym obszarowi pomiarowemu danej strefy w badaniach densytometrycznych. Wyznaczono średnie wartości gęstości tkanki kostnej w danej strefie, które zestawiono na rysunku. Dysponując wynikami badań densytometycznych w postaci średniej wielkości BMD w danych strefach Gruena, które wyznaczono opierając się na wynikach badań zrealizowanych w warunkach klinicznych, wyznaczono zależność pomiędzy gęstością tkanki oraz gęstością wapnia BMD, a następnie - związek pomiędzy modułem sprężystości i gęstością wapnia. Przeprowadzono analizę rozkładu naprężeń w opracowanych modelach o zróżnicowanych właściwościach materiałowych dla różnych przypadków obciążenia kości udowej w poszczególnych fazach ruchu człowieka.

EN

Correct implants functioning is conditioned by many features, often correlated with each other, the joined result of which is called bio-functioning. There are many works describing the ways of implant applications and their physiological functions. In order to foresee the behaviour of orthopedic implants in a human body and adaptation processes of the organism after surgical intervention, it is necessary to have information about quantitative correlation between the local condition of a bone tissue and its mechanical properties at different stage of the medical treatment. Examination presented in the paper contained experimental determination of the dependence between bone density, density of mineral elements and modulus of elasticity E. The values of material constants were used to elaborate bio-mechanical models of systems. The design of an experimental stand was done in order to determine basic mechanical properties in static bending and compression test, on samples taken from an animal bone. Young's modules were determined on the basis of tests results. Their values in particular areas are presented. Mean density of bone tissue in individual Gruen's zones were examined. In this case human bones were used. From femoral bone specimen, fragments suitable for tests in a given zone of densitometric examinations were taken. Figure presents mean values of bone tissue density determined for a given zone. With the results of densitometric examinations in the form of BMD mean values in particular Gruen's zones, obtained in clinical conditions, dependence between tissue density and BMD limestone density, then relation between module of elasticity and limestone density were determined. The analysis of stress patterns in elaborated models with different material properties for different cases of femoral load in particular stages of human motion was carried out.

14

Weryfikacja doświadczalna modelu wieńca suszarni tunelowej

Plaza M., Renowicz D., Szefer W., Żelazkiewicz M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Mechanika

|

2001

|

Z. 24

337--343

PL

W pracy przedstawiono analizę naprężeń w wieńcu suszarni tunelowej w czasie obrotu. Dla opracowanego modelu obliczeniowego określono najbardziej wytężone obszary konstrukcji, w pobliżu których wyznaczono doświadczalnie odkształcenia. Przedstawiono wyniki pomiarów naprężeń przy quasi statycznym ruchu wieńca oraz podczas jego rozruchu.

EN

Results of numerical calculations of toothed ring loading for horizontal continuous drying stove have been shown in the paper. Most effort places for two elaborated models have been described. The strains in these places were experimentally examined. Results of stress measurements at static and dynamic loading have been described.