Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

A Mathematical Model and a Simulational Investigation of a Planar System under Oblique Multipoint Impact with Friction

100%

Warzecha M.

Tribologia

|

2020

|

tom nr 3

53--62

EN

This article presents a mathematical model of a planar system for the multipoint, oblique, and eccentric impact of rough bodies. The created model served for numerical investigations of the system’s behaviour. To analyse the influence of various parameters, three simplified cases were defined. Each of these cases focused on different aspects of the simulation. The first case was used to determine how many contacting bodies undergo impact at a given time point. This result was then compared with the experimental observations, which gave good agreement. The second case investigated the influence of the body configuration and the coefficient of friction (COF) on the sliding process during impact. Depending on the parameter values, the sliding process was divided into three main areas: slip-reversal slip, stick-slip, and continuous slip with increasing sliding velocity. The third case focused on the energy dissipation expressed by the coefficient of restitution (COR) and the angle of incidence of the initiating impact; this case showed possible improvement areas of the used impact force model.

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny płaskiego zderzenia wielopunktowego. Konfiguracja zderzających się ciał pozwalała na wystąpienie zarówno zderzenia mimośrodowego jak i ukośnego oraz uwzględniała tarcie. Opracowany model posłużył następnie badaniom symulacyjnym. W celu przeanalizowania wpływu różnych parametrów na zachowanie systemu zdefiniowano trzy uproszczone przypadki. W pierwszym badano, jaka ilość ciał bierze jednocześnie udział w zderzeniu. Przeprowadzone porównanie otrzymanych wyników z obserwacjami eksperymentu pokazało dobrą zgodność. W drugim przypadku badano wpływ konfiguracji zderzających się ciał oraz współczynnika tarcia na przebieg procesu poślizgu w trakcie zderzenia. W zależności od wartości parametrów możliwe są trzy główne scenariusze: poślizg–zmiana kierunku poślizgu, poślizg–zatrzymanie poślizgu, ciągły poślizg ze wzrastającą prędkością poślizgu. Trzeci przypadek skupiał się na dyssypacji energii wyrażonej poprzez współczynnik restytucji oraz kierunku uderzenia inicjującego; przypadek ten pokazał obszary, w których wykorzystany model siły zderzenia wymaga dopracowania.

2

An Improved Approach in the Application of an Elastic-Plastic Contact Force Model in the Modelling of Multiple Impacts

63%

Warzecha M. , Grzejda R.

|

2023

|

tom nr 1

85--97

EN

This paper presents the modelling of a simultaneous multiple collision occurring between several bodies of a kinematic chain. An algorithm is proposed that when used with an elastoplastic contact model, allows the phenomena that can occur during a multiple-body collision to be taken into account. These phenomena include the transition of the collision state from the restitution phase directly to the compression phase or successive collisions occurring along the same normal. The proposed algorithm can be used with any elastoplastic contact model. This paper presents its use with a selected model in a three-body system. Numerical calculations based on the model have been verified using the Finite Element Method (FEM). The use of the proposed improved approach reduces the post-collision velocity prediction error by 2.34% compared to the baseline description of collisions known from the literature.

PL

W artykule przedstawiono modelowanie symultanicznego zderzenia wielokrotnego zachodzącego pomiędzy kilkoma ciałami łańcucha kinematycznego. Zaproponowano algorytm, który wykorzystany z elasto-plastycznym modelem kontaktu pozwala na uwzględnienie zjawisk, które mogą wystąpić w trakcie zderzenia wielokrotnego. Do zjawisk tych zaliczyć można przejście stanu zderzenia z fazy restytucji bezpośrednio do fazy kompresji czy też kolejne zderzenia zachodzące wzdłuż tej samej normalnej. Zaproponowany algorytm może zostać wykorzystany z dowolnym, elasto-plastycznym modelem kontaktu. W artykule przedstawiono jego wykorzystanie z wybranym modelem w modelu składającym się z trzech ciał. Obliczenia numeryczne przeprowadzone na podstawie modelu zostały zweryfikowane za pomocą Metody Elementów Skończonych (MES). Zastosowanie zaproponowanego, ulepszonego podejścia pozwala na zmniejszenie błędu przewidywania prędkości po zderzeniu o 2.34% w porównaniu z opisem bazowym zderzenia znanym z literatury.

3

Calculation of maximal collision force in kinematic chains based on collision force impulse

63%

Warzecha M. , Michalczyk J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2020

|

tom Vol. 58 nr 2

339--349

EN

This paper presents a new method for calculating maximal collision forces in kinematic chains based on their impulses. Its main advantage is its simplicity as it is based on algebraic equations. Collisions between the feed, hammer and rotor in a hammer crusher are used as a case study to show the implementation of the proposed method. The obtained results are then compared with a reference time-domain model. The proposed method can be used by mechanical engineers in early design phases to estimate loads acting on parts during collisions as well as to search for more optimal geometrical parameters.

4

A new method for generating virtual models of nonlinear helical springs based on a rigorous mathematical model

51%

Michalczyk K. , Warzecha M. , Baran R.

|

2023

|

tom Vol. 19, no 2

96--111

EN

This paper presents a new method for generating nonlinear helical spring geometries based on a rigorous mathematical formulation. The model was developed for two scenarios for modifying a spring with a stepped helix angle: for a fixed helix angle of the active coils and for a fixed overall height of the spring. It allows the development of compression spring geometries with non-linear load-deflection curves, while maintaining predetermined values of selected geometrical parameters, such as the number of passive and active coils and the total height or helix angle of the linear segment of the active coils. Based on the proposed models, Python scripts were developed that can be implemented in any CAD software offering scripting capabilities or equipped with Application Programming Interfaces. Examples of scripts that use the developed model to generate the geometry of selected springs are presented. FEM analyses of quasi-static compression tests carried out for these spring models showed that springs with a wide range of variation in static load-deflection curves, including progressive springs with a high degree of nonlinearity in characteristics, can be obtained using the proposed tools. The obtained load-deflection curves can be described with a high degree of accuracy by power function. The proposed method can find applications in both machine design and spring manufacturing.