Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Program komputerowy Drawing2d - narzędzie do analizy procesów technologicznych ciągnienia drutów w wielu ciągach

100%

Milenin A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2005

|

tom Vol. 72, nr 2

100-103

PL

W artykule przedstawiono podstawy teoretyczne programu komputerowego Drawing2d do analizy technologicznych procesów ciągnienia drutów w wielu ciągach. Pokazano, że model oparty na teorii plastycznego płynięcia ośrodka sztywno-plastycznego daje możliwość uzyskania dobrej dokładności przy obliczeniach naprężenia ciągnienia, prawidłowo reaguje na zmianę kąta ciągadła oraz pozwala przewidywać pękanie drutu na wyjściu z ciągadła. Przenoszenie danych o wszystkich składowych tensora odkształcenia z przepustu do przepustu pozwala modelować i optymalizować proces ciągnienia ze zmianą kierunku ciągnienia między.

EN

The papers deals with the theoretical basis of a computer program Drawin2d designed for analysis of technological process of wire drawing in several passes. It is shown that the model based on the theory of the flow of rigid-plastic continuum allows calculating drawing force with good accuracy and reacting properly on changes of die angle as well as predicting the cracking on the exit from die. Data transfer of all tensor components from pass to pass makes possible modelling and optimize drawing process, when the drawing direction is changed.

2

Modelowanie numeryczne procesów wyciskania profili z zastosowaniem gęstości dyslokacji jako zmiennej wewnętrznej w modelu reologicznym materiału

100%

Milenin A.

|

2002

|

tom T. 2, Nr 1

26-33

PL

W niniejszej pracy zaproponowano wykorzystanie równań teorii dyslokacji do modelowania własności reologicznych metalu dla procesu wyciskania wyrobów o złożonym kształcie. Analiza zastosowania nowego modelu Teologicznego metali do procesu wyciskania cienkościennych kształtowników pozwoliła wysnuć następujące wnioski: 1.Największa różnica w naprężeniu uplastyczniającym (do 35%) pomiędzy nowym a konwencjonalnym modelem reologicznym występuje w strefie intensywnego spadku prędkości odkształcenia. W innych strefach odkształcenia różnice są niewielkie i nie przekraczają 5%. 2.Zaproponowany model na bazie zmiennej wewnętrznej uwzględnia opóźnienie wpływu zmian prędkości odkształcenia na naprężenie uplastyczniające. To może mieć istotny wpływ na wyniki obliczeń procesów wyciskania z dużymi prędkościami.

EN

The problem of the simulation of rheological properties of metals is considered at numerical modeling processes of profile extrusion with high extrusion ratio. The existing ways of the mathematical description of rheological properties of metal at extrusion are limited with maximum achievable values at deformation tests and opportunity of the account of dynamic processes of hardening and recovery. The laws of development of dislocation density as factor determining rheological properties of an alloy at extrusion are using as possible alternative. The integration of received rheological equations in mathematical model three-dimensional forming of metal is executed at extrusion, based on a finite element method. The advantages of offered models are shown with reference to tasks of extrusion of profiles.

3

Parallel FEM code for simulation of laser dieless drawing process of tubes

100%

Milenin A.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

tom Vol. 17, No. 4

176--183

EN

Paper is devoted to the development of FEM code for simulation of laser dieless drawing process of micro tubes made from magnesium alloy. Difficulties in the development of parameters of such technology are related to the fact that this process is based on the free forming of the workpiece. For this reason it is difficult to determine the parameters of the process allowing to receive specified tube dimensions. The proposed solution is based on the use of parallel computing. The parallel solution of the vector of problems, which was generated by the method of factorial experiment was considered. Solved tasks allow to generate acceptable window of process parameters and to determine the parameters that guarantee the dimensions of the final pipe. A numerical effectiveness of the developed code is based on the usage by all parallel processes the one matrix with addresses of non-zero elements in the stiffness matrix.

PL

Artykuł jest poświęcony opracowaniu kodu MES do symulacji procesu laserowego bez narzędziowego ciągnienia mikro rur ze stopu magnezu. Trudności wyznaczenia parametrów tej technologii są związane z faktem, że rozpatrywany proces jest oparty o swobodne odkształcenie wsadu. Z tego powodu wyznaczenie parametrów, które pozwalają otrzymać zadane wymiary rury, jest trudne. Proponowane rozwiązanie wykorzystuje obliczenia równolegle. Rozpatrzono równoległe rozwiązanie wektora zagadnień, które są wygenerowane na podstawie teorii eksperymentu czynnikowego. Rozwiązane zadania pozwalają na wygenerowanie okna dopuszczalnych parametrów procesu i wyznaczenie parametrów, które gwarantują zadane wymiary rury. Numeryczna wydajność opracowanego kodu jest oparta o wykorzystanie przez wszystkie równolegle procesy jednej macierzy zawierającej położenie nie zerowych elementów macierzy sztywności..

4

Rheology-based approach of design the dieless drawing processes

100%

Milenin A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

tom Vol. 18, no. 4

1309--1317

EN

Dieless drawing process is based on local heating and simultaneously controlled stretching of the workpiece and allows elongation of the workpiece without using a deforming die. This process is usually used for deformation of wires, tubes and bars. The disadvantage of the dieless drawing process is the unevenness of the product diameter along its length. The present paper shows that unevenness can be substantially reduced by dividing the process into several stages. After each stage complete recrystallization of the material must be guaranteed for restoration of plasticity. The value of the strain in each stage must correspond to the area of intensive hardening on the stress–strain curve of the processed material. Thus, the proposed approach is based on the use of the special features of rheology properties of the material. The proposed approach was validated on the example of laser dieless drawing of magnesium alloy tubes.

5

Comparative analysis of ventricular assist devices (POLVAD and POLVAD_EXT) based on multiscale FEM model

63%

Milenin A. , Kopernik M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2011

|

tom 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.

6

Microscale analysis of strain-stress state for TiN nanocoating of POLVAD and POLVAD_EXT

63%

Milenin A. , Kopernik M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2011

|

tom 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.

7

Modelowanie procesu ciągnienia drutów ze stopów magnezu o podwyższonej biozgodności

63%

Milenin A. , Kustra P.

|

tom Vol. 77, nr 4

176-181

PL

W niniejszej pracy opracowano modele naprężenia uplastyczniającego oraz odkształcalności granicznej dla stopów magnezu o podwyższonej biozgodności MgCa0,8 oraz ZEK100. Badania materiałowe wykonano na maszynie ZwickZ250. Do analizy wyników testów rozciągania oraz spęczania wykorzystano analizę odwrotną. Za pomocą metody elementów skończonych zbudowano modele wykonanych testów spęczania oraz rozciągania, które pozwoliły na określenie warunków utraty spójności materiału. Opracowane modele mechaniczne zaimplementowano do programu Drawing2d w celu przeprowadzenia symulacji procesu ciągnienia. Otrzymany model procesu ciągnienia drutów z rozpatrywanych materiałów pozwolił na określenie granicznego odkształcenia oraz planu gniotów dla wsadu średnicy 0,5 mm oraz średnicy końcowej drutu średnicy 0,1 mm.

EN

In the present paper the flow stress and ductility models for MgCa0.8 and ZEK100 magnesium alloys were developed. Materials tests were performed on the strength machine ZwickZ250. Interpretation of tensile and upset tests results was done using the inverse algorithm. The finite element method models of tensile and upset tests were prepared to determine of fracture conditions. Mechanical models were implemented into Drawing2d software. Fracture criterion was helpful to evaluate the material critical deformation during drawing process and drawing schedule of MgCa0.8 magnesium alloy from initial diameter 0.5 mm to final diameter 0.1 mm.

8

Numerical modeling of macrosegregation and stress-strain state distribution in slab during continue casting with soft reduction

63%

Rec T. , Milenin A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

tom Vol. 55, iss. 3

915-919

EN

The center segregation is forming in the slab during continuous casting process. The segregation of elements in the slab is negative influences on mechanical, chemical and microstructure of final product. One of the methods of decrease the center segregation is mechanical soft reduction process. The efficiency of soft reduction is dependent on value and localization of soft reduction and parameters of continuous casting process. Moreover, the soft reduction process to change the stress-strain state in the slab and it can cause formation cracks on slab surface. The purpose of this paper is to develop a numerical FEM model of continuous casting process with soft reduction process and optimization of parameters of soft reduction for industrial example. The proposed numerical model of slabs casting with soft reduction technology takes into ac-count the processes of crystallization, thermal stress, diffusion, macrosegregation and mechanical deformation.

PL

W procesie krzepnięcia wlewków odlewanych w sposób ciagły zachodzi zjawisko segregacji pierwiastków. Zjawisko to powoduje powstawanie niejednorodnej struktury we wlewku co niekorzystnie wpływa na własności mechaniczne chemiczne i mikrostrukturalne wyrobów finalnych. Jedna z metod obniżenia segregacji we wlewkach ciągłych jest zastosowanie odkształcenie wlewka w stanie półciekłym w końcowym etapie odlewania. Efektywność tej metody zależy od momentu i wielkości przyłożenia odkształcenia, prędkości odlewania czy składu chemicznego odlewanej stali. Ponad to, zadany gniot zmienia stan naprężenia i odkształcenia we wlewku co może prowadzić do powstawania pęknięć na powierzchni wlewka. W pracy przedstawiono model numeryczny procesu ciągłego odlewania stali uwzględniający zjawisko krzepnięcia wlewka, segregacji pierwiastków oraz stanu odkształcenia i naprężenia w stanie półciekłym. W oparciu o opracowany model numeryczny podjęto próbę optymalizacji parametrów procesu odkształcenia w stanie półciekłym w celu zmniejszenia segregacji pierwiastków dla warunków przemysłowych.Wykonano porównanie wyników modelowania rozkładu segregacji w przekroju wlewku z danymi doświadczalnymi.

9

Multiscale FEM model of artificial heart chamber composed of nanocoatings

63%

Milenin A. , Kopernik M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2009

|

tom Vol. 11, nr 2

13-20

EN

The purpose of the present work was to construct the multiscale FEM model of artificial heart chamber composed of nanocoatings. This goal is reached by the development of the FEM macromodel of artificial blood chamber using the commercial code and by the creation of the micromodel based on our own FEM code. The latter uses strain state obtained after loading in macromodel. The loci of failure initiation in the material of chamber were precisely determined and these results are used as an input data for the new micromodel.

10

Numerical and Experimental Analysis of Wire Drawing for Hardly Deformable Biocompatible Magnesium Alloys / Numeryczna I Doswiadczalna Analiza Ciagnienia Drutu Z Trudno Odkształcalnych Biozgodnych Stopów Magnezu

63%

Milenin A. , Kustra P.

|

11

Wieloskalowy numeryczny model ciągnienia na zimno drutów z niskoplastycznych stopów magnezu z uwzględnieniem mechanizmu utraty spójności

63%

Milenin A. , Byrska-Wójcik D. J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

tom R. 58, nr 11

731--736

PL

Rozpatrywane stopy Mg zostały opracowane w celu wytworzenia resorbowalnych bio implantów. Ich skład chemiczny cechuje się dodatkami takimi jak Ca i Li (MgCa0,8, A×30, LA63). Te dodatki zwiększają biozgodność stopu, optymalizują intensywność korozji, ale obniżają technologiczną plastyczność przy przeróbce plastycznej [1, 2]. Technologia produkcji nici chirurgicznych zawiera etapy wyciskania półwyrobu, ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach oraz przewiduje ciągnienie na zimno w celu kształtowania odpowiedniej jakości powierzchni i własności. Problem stanowi jednak niska plastyczność rozpatrywanych stopów w temperaturze pokojowej, co utrudnia ostatni etap cyklu produkcyjnego [3]. Celem pracy jest opracowanie numerycznego modelu ciągnienia na zimno niskoplastycznych stopów magnezu z uwzględnieniem mechanizmu utraty spójności w skali mezo i wykorzystanie go do optymalizacji technologicznych parametrów procesu. Model utraty spójności opracowano za pomocą metody elementów brzegowych. Model został skalibrowany za pomocą badań in situ. Walidacja wykonana została na podstawie porównania mikrostruktury i powstających defektów w drucie z wynikami symulacji.

EN

Magnesium alloys with high biocompatibility containing Ca, Li and rare earths are the alternative for nowadays used materials for implants and surgical threads. The main advantage of those alloys are properties similar to properties of human bones. However the low ductility in cold deformation of this alloys is a problem [1-3]. In the case of production of surgical threads the high temperature causes an oxidation of the surface, but cold deformation is very difficult because of the low plasticity. In work [4] the technology of thin surgical threads production from magnesium alloys is proposed. The described technology contains: extrusion to diameter 1 mm, hot drawing to diameter 0.1-0.2 mm and cold drawing to diameter 0.1-0.05 mm to improve the surface quality. The last stage of presented technology requires the development of the mathematical model of the process, because identification of the parameters is very difficult for materials with such low plasticity. Furthermore, the experimental research proved, that the model in the macro scale is not adequate [5, 6]. The developed model in macro scale use the finite element method, and the model in meso scale use the boundary element method and considers the microstructure mechanisms: intergranular fracture mechanism, grain orientation and the effect of micro cracks on the plasticity restoring during annealing. The macro and meso models are coupled and finally the multiscale model is obtained.

12

Wyznaczenie parametrów procesu ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach cienkich drutów ze specjalnych stopów magnezu za pomocą matematycznego modelu

63%

Milenin A. , Kustra P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

tom Vol. 79, nr 1

50--54

PL

W pracy rozpatrzono proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach drutów o średnicach 0,1÷0,9 mm ze stopów MgCa0,8 oraz A×30, przeznaczonych na resorbowalne nici chirurgiczne do spajania tkanki miękkiej. W związku z niską technologiczną plastycznością takich stopów podczas ciągnienia na zimno, zaproponowano proces, w którym drut w procesie ciągnienia jest podgrzewany przez ciągadło do temperatury około 300 °C. W tym celu opracowano urządzenie, pozwalające na kontrolowane nagrzewanie ciągadła i przeprowadzenie procesu ciągnienia. Problemem jest dobór parametrów procesu ciągnienia (odkształceń, prędkości ciągnienia, temperatury narzędzia, kształtu narzędzia), pozwalających na otrzymanie drutu bez wyżarzania między przepustami oraz uniknięcie utraty spójności drutu. Do rozwiązania problemu wykorzystano program MES Drawing2d, do którego zaimplementowano modele utraty spójności rozpatrywanych stopów Mg. W trakcie symulacji zaobserwowano trzy mechanizmy utraty spójności: wyczerpanie zapasu plastyczności w kotlinie odkształcenia, klasyczne zerwanie drutu oraz zerwanie związane z wysokim gradientem temperatury wzdłuż drutu po jego wyjściu z kotliny odkształcenia. Na podstawie symulacji MES wyznaczono technologiczne parametry procesu ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach. Wyniki symulacji zostały zweryfikowane eksperymentalnie. Efektem pracy są wykonane druty ze stopów MgCa0,8 oraz A × 30 o średnicach 0,1÷0,9 mm.

EN

In the present paper drawing process in heated die of thin magnesium wire with diameter 0,1÷0,9 mm for surgical application was examined. Magnesium alloys have low plasticity during cold deformation that is why new drawing process in heated die was proposed. In this technology drawn wire is locally heated by die to temperature about 300 °C. Main idea of this drawing process in heated die is to carry out drawing process in such condition in which recrystallization occurs and drawn wire does not break. That is why there are some problems in this technology in defining proper drawing parameters as deformation, drawing velocity, tool temperature and the shape of tool. To solve this problem Drawing2d FEM program was used. This FEM code was expand with ductility function of considered magnesium alloys. The simulation shows three possible mechanisms of fracture − the exhaustion of plasticity in deformation zone, the classical breaking of wire and break associated with high temperature gradient along the wire after it exits from deformation zone. Based on the FEM simulations, the technological parameters of drawing process in heated die were determined. The simulation results were verified experimentally. The result of the work are thin wires with magnesium alloys (MgCa0.8 and A×30) with diameters 0.1÷0.9 mm.

13

Numerical modeling of substrate effect on determination of elastic and plastic properties of TiN nanocoating in nanoindentation test

63%

Kopernik M. , Milenin A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

tom 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.

14

Numeryczne modelowanie segregacji pierwiastków we wlewku COS z uwzględnieniem odkształcenia wlewka w stanie półciekłym

63%

Milenin A. , Rec T.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

tom Vol. 75, nr 10

597-601

PL

W pracy przedstawiono wyniki numerycznego modelowania zjawiska segregacji pierwiastków oraz stanu odkształcenia i naprężenia we wlewku COS z ciekłym rdzeniem. W symulacjach analizowano wpływ parametrów procesu odkształcenia wlewka w stanie półciekłym (wielkość gniotu, moment przyłożenia odkształcenia) na proces segregacji pierwiastków oraz stan odkształcenia we wlewku COS.

EN

In present paper the result of numerical modelling of macrosegregation phenomena and stress-strain stand in continuous casting ingot with semi-solid core was presented. The influence of soft reduction parameters (reduction value, distribution of SR in time) on elements segregation and strain distribution in CC ingot was shown.

15

Model MES do optymalizacji procesu wyciskania rur ze stopów Mg o podwyższonej biozgodności, oparty na obliczeniach równoległych

63%

Milenin A. , Kustra P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

tom Vol. 81, nr 4

192--196

PL

Opracowano model MES (Metoda Elementów Skończonych) procesu wyciskania na trzpieniu rur i profili ze specjalnych stopów magnezu z przeznaczeniem na resorbowalne implanty do usztywniania kości po złamaniu lub resorbowalne stenty. Rozpatrywane stopy Mg mają niską technologiczną plastyczność podczas wyciskania. Opracowany model jest przeznaczony do optymalizacji parametrów wyciskania, stosując stopień wykorzystania zapasu plastyczności wyciskanego stopu jako funkcję celu oraz wartość maksymalnej temperatury w kotlinie odkształcenia jako ograniczenie. Ponieważ obliczenia optymalizacyjne wymagają dużej liczby symulacji MES, zaproponowano rozwiązanie, wykorzystujące możliwości obliczeń równoległych. Opracowany program generuje wektor wariantów symulacji i uruchamia je równolegle na kastrze komputerowym w infrastrukturze PLGrid. W niniejszej pracy pokazano praktyczny przykład optymalizacji oraz procedurę otrzymania niezbędnych do symulacji danych materiałowych na przykładzie stopu MgCa08.

EN

This paper is devoted to the development of the FEM (Finite Element Method) model of the extrusion process of tubes on mandrel and profiles from Mg alloy for the purpose of resorbable implants to stiffen the bones after fracture or resorbable stents. Mg alloys are characterized by low technological plasticity during extrusion. Presented model was designed to optimize the parameters of extrusion tubes on mandrel and profiles using ductility of material as objective function and maximum value of temperature in the deformation zone as a limitation. Since the optimization requires a large number of FEM simulations, solution based on parallel computing capabilities was used. The developed software generates vector of simulation variants and runs them on the computer cluster in parallel mode on PLGrid infrastructure. In this work example of optimization process and the material model identification procedure for the MgCa08 alloy was shown.

16

Multi-scale FEM simulation of drawing processes

63%

Milenin A. , Muskalski Z.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

tom Vol. 7, No. 1

156-161

EN

In paper the wire drawing processes was investigated in two levels - steady-state solve using the 2-dimensional rigid-plastic finite element method (macro-level) and modeling of a microstructure change (micro-level). In macro level the joint deformation-temperature problem was considered. It was shown that the model based on the theory of the flow of rigid-plastic continuum allows calculating drawing force with good accuracy and reacting properly on changes of die angle as well as predicting the break-up of wire on the exit from die. Data transfer of all components of tensor deformations from pass to pass makes possible modeling and optimize drawing process, when the drawing direction is changed. In micro-level the process of deformation of representative volume element – RVE was considered. The grain deformation and orientation of cementite lamellas change in RVE was modeled with help of a FEM. The micro-level model to finite element program Drawing2d was implemented. The experimental data of microstructure and orientation of cementite lamellas change was compared with results of a simulations.

PL

W pracy przeanalizowano proces ciągnienia drutu na dwóch poziomach. Na poziomie makro wykorzystano rozwiązanie 2-wymiarowego, stacjonarnego, sztywno-plastycznego zadania brzegowego odkształcenia ciała, natomiast na poziomie mikro wykonano modelowanie zmian mikrostruktury. Na poziomie makro rozpatrywano problemy związane z polami odkształceniem i temperatury. Stwierdzono, że model oparty o teorię sztywno-plastycznego odkształcenia ciała pozwala na obliczenia siły ciągnienia z dużą dokładnością. Na poziomie mikro rozpatrzono proces odkształcenia reprezentatywnego objętościowo elementu (ROE). z Stosując metodę elementów skończonych modelowano odkształcenie kolonii perlitu i zmiany ułożenia płytek cementytu. Model otrzymany na poziomie mikro został zaimplementowany do programu Drawing2D symulującego proces ciągnienia.

17

Symulacja próby wciskania wgłębnika dla układu twardych nanopowłok

63%

Kopernik M. , Milenin A.

|

tom 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.

18

Numeryczna analiza zjawiska pękania drutu ze stopu magnezu w procesie ciągnienia na zimno

63%

Milenin A. , Kustra P.

|

tom R. 54, nr 1

10-13

PL

W artykule przedstawiono teoretyczną analizę procesu ciągnienia na zimno stopu magnezu AZ31. Za pomocą opracowanego modelu matematycznego, uwzględniającego tendencję do pękania materiału, uzyskano parametry ciągadeł i plan gniotów, pozwalające na osiągnięcie maksymalnego wydłużenia drutu.

EN

In the present paper theoretical analysis of cold drawing process of magnesium alloy AZ31 was presented. The numerical model of drawing process with fracture phenomena was developed. The drawing tool parameters for maximal elongation of drawing wire was obtain.

19

The new multiscale finite element model of multilayer ventricular assist device

63%

Kopernik M. , Milenin A.

Computer Methods in Materials Science

|

2012

|

tom 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.

20

Numeryczna analiza stanu naprężeń i odkształceń w komorze sztucznego serca POLVAD-EXT wykonanej z poliuretanu i nanopowłoki TiN

63%

Milenin A. , Kopernik M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

tom 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.