Przedmiotem badań niniejszej rozprawy doktorskiej była ocena możliwości zastosowania nowego napełniacza mineralnego tuf do wytworzenia nowej generacji kompozytów polimerowych na osnowie termoplastów ... więcej

Przedmiotem badań niniejszej rozprawy doktorskiej była ocena możliwości zastosowania nowego napełniacza mineralnego tuf do wytworzenia nowej generacji kompozytów polimerowych na osnowie termoplastów takich jak: poliamid 6 - Tarnamid T-27, polipropylen - Moplen HP 500 oraz polietylen PEHD - Hostalen GC 7260 z zawartością wagową proszku tuf w ilości 10, 15 i 25%.
Celem pracy była ocena wpływu ilościowego i jakościowego napełniacza mineralnego tuf na korzystne zmiany wybranych właściwości badanych kompozytów. W toku pracy wykonano charakterystykę zastosowanego napełniacza, pochodzenia wulkanicznego - tuf. Przeprowadzono badania podstawowych właściwości fizyko-mechanicznych, zaproponowano adaptację metody Lehra do tworzyw polimerowych w celu oceny trwałości zmęczeniowej kompozytów polimerowych z napełniaczem mineralnym oraz wykonano i omówiono analizę mikrostruktury takich materiałów kompozytowych.
Poprzez odpowiedni dobór wielkości cząstek napełniacza oraz preparację jego porowatej powierzchni uzyskano nowy materiał kompozytowy o dobrych właściwościach wytrzymałościowych, zwiększonej odporności termicznej oraz zwiększonej odporności na zużycia mechaniczne. Dodatek tufu do badanych kompozytów spowodował znaczny wzrost modułu sprężystości, co umożliwia wytworzenie wyrobów o większej sztywności. Polimery napełniane proszkiem tuf charakteryzują się również wzrostem wytrzymałości i niewielkim spadkiem odkształceń przy zerwaniu, co w przypadku kompozytów napełnianych minerałami jest zjawiskiem znanym.
Wstępnie, dokonano analizy pozytywnego wpływu dodatku takiego napełniacza na polepszenie własności mechanicznych badanych kompozytów wskazano również możliwość wytworzenia takich kompozytów oraz potencjalne ich zastosowanie.

W pracy opisano aktualny stan wiedzy w zakresie biomimetycznych podwodnych robotów mobilnych. Szczególną uwagę poświęcono konstrukcjom naśladującym kinematykę ryb. Omówiono zagadnienia z zakresu ... więcej

W pracy opisano aktualny stan wiedzy w zakresie biomimetycznych podwodnych robotów mobilnych. Szczególną uwagę poświęcono konstrukcjom naśladującym kinematykę ryb. Omówiono zagadnienia z zakresu budowy i działania systemu napędowego płetwy ogonowej, płetw bocznych oraz systemu zanurzania. Opisano kolejne etapy rozwoju pojazdu zdalnie sterowanego CyberRyba. Scharakteryzowano budowę autonomicznej konstrukcji ABPP nr 1 Śledzik zbudowanej przez zespół Politechniki Krakowskiej. Opisano podzespoły ABPP nr 1 z omówieniem ich funkcjonalności. Zasadniczą część pracy stanowią badania obu ww. pojazdów. Zrealizowano eksperymenty z zakresu wpływu parametrów konstrukcyjnych systemu napędowego płetwy ogonowej oraz systemu napędowego płetw bocznych na generowaną siłę naporu. Na podstawie badań określono parametry geometryczne elastycznego zakończenia płetw. Dla wybranych wariantów elastycznego zakończenia płetw przeprowadzono badania wybranych parametrów trajektorii ruchu pojazdu. Analiza uzyskanych wyników umożliwiła wyznaczenie optymalnych, w sensie Pareto rozwiązań, biorąc pod uwagę maksymalizację prędkości pojazdu i minimalizację oscylacji korpusu robotów. Na potrzeby wsparcia systemu wysokopoziomowego sterowania ABPP nr 1 opracowano algorytm wyznaczania średniej wartości prędkości liniowej i promienia cyrkulacji dla dowolnie wybranych wariantów sterowania z rozpatrywanego zakresu. Ponadto, dokonano analizy parametrów ruchu CR5 i ABPP nr 1 ze wskazaniem wad, zalet i ograniczeń poszczególnych systemów napędowych biomimetycznych pojazdów podwodnych.

W ostatnich latach coraz częściej podkreśla się konieczność przejścia w gospodarce europejskiej na tzw. gospodarkę o obiegu zamkniętym. Coraz większego znaczenia nabiera racjonalna gospodarka ... więcej

W ostatnich latach coraz częściej podkreśla się konieczność przejścia w gospodarce europejskiej na tzw. gospodarkę o obiegu zamkniętym. Coraz większego znaczenia nabiera racjonalna gospodarka zasobami naturalnymi oraz wykorzystanie materiałów odpadowych. Rosnąca świadomość ekologiczna społeczeństwa, w tym świadomość konieczności opierania gospodarki na zrównoważonym rozwoju sprawia, że coraz częściej poruszana jest kwestia wpływu na środowisko w różnych dziedzinach aktywności człowieka. Obecnie jedną z branż mających najistotniejszy wpływ na generowanie zanieczyszczeń jest budownictwo. Podejmowane są obecnie liczne prace dążące do zmniejszania energochłonności rozwiązań dla budownictwa oraz zmniejszenia liczby generowanych odpadów. Są to główne czynniki motywujące do prac badawczych nad nowymi, innowacyjnymi rozwiązaniami materiałowymi. Celem głównym pracy jest otrzymanie nowych kompozytów na osnowie geopolimeru umacnianego włóknami, możliwych do zastosowania jako materiały konstrukcyjne, w szczególności materiały do zastosowań w budownictwie. Celami szczegółowymi pracy są:
• ocena możliwości zastosowania poszczególnych włókien jako wypełniacza dla wybranych kompozytów na przygotowanej wcześniej osnowie geopolimerowej,
• analiza struktury i właściwości mechanicznych kompozytów na bazie geopolimerów w zależności od ilości wypełniacza,
• ocena możliwości zastosowania otrzymanych kompozytów jako materiału konstrukcyjnego przyjaznego dla środowiska,
• analiza dotychczas stosowanych materiałów konwencjonalnych na wybrane zastosowania konstrukcyjne i porównanie ich właściwości z otrzymanymi kompozytami.
W rozdziale pierwszym i drugim został szczegółowo opisany stan zagadnienia dotyczącego tematu pracy. Przedstawione informacje związane są ze stanem badań nad materiałami geopolimerowymi z różnymi rodzajami wypełnień z włókien, zarówno naturalnych, jak i chemicznych. Opis skoncentrowany jest na wykorzystaniu włókien krótkich, niemniej jednak w celu ukazania całości stanu obecnego odniesienia do wybranych badań w zakresie wzmocnienia kompozytów geopolimerowych włóknami długimi i tkaninami okazały się niezbędne. Analiza została przeprowadzona na bazie artykułów naukowych w szczególności z wykorzystaniem baz tj. ScienceDirect (język angielski), Scopus (język angielski) i Google Scholar (język angielski oraz język polski). W badaniach uwzględniono zarówno materiały aktywowane alkalicznie, jak i polimery nieorganiczne oraz geopolimery. Opis jest uzupełniony badaniami, które były prowadzone w Instytucie Inżynierii Materiałowej Wydziału Mechanicznego Politechniki Krakowskiej w ramach projektu pn. "Development of eco-friendly composite materials based on geopolymer matrix and reinforced with waste fibers" („Rozwój przyjaznych dla środowiska kompozytów geopolimerowych wzmacnianych włóknami odpadowymi"). Projekt jest realizowany w ramach ERANet-LAC: Latin America, Caribbean and European Union, programu finansowanego przez Komisję Europejską w ramach 7 Programu Ramowego w ramach działania Research and Technology Development (FP7), w temacie #02: Waste management, recycling and urban mining (project no. ELAC2015/T02-0721).
Na bazie dokonanego przeglądu literatury i określenia stanu obecnego został sformułowany cel pracy oraz jej tezy. Zostają one omówione w rozdziale trzecim.
W rozdziałach czwartym i piątym zaprezentowane zostają surowce służące do wytwarzania kompozytów oraz zostaje przedstawiony proces ich syntezy. Rozdział czwarty opisuje rodzaje włókien chemicznych i naturalnych wybrane do badań. Są to włókna szklane, włókna węglowe oraz włókna kokosowe. Dwa pierwsze z nich zostały wybrane ze względu na własności mechaniczne i przewidywane własności mechaniczne kompozytów. Włókna naturalne zostały wybrane z uwagi na możliwość porównania własności włókien chemicznych i naturalnych. Wybrano włókna kokosa ze względu na możliwość wykorzystania wyników badań również w ramach wyżej wymienionego projektu oraz ze względu na ich własności mechaniczne.
Rozdziały szósty i siódmy stanowią prezentację przeprowadzonych badań w ramach pracy, w tym badań własności mechanicznych oraz prowadzonych badań pomocniczych tj. obserwacje na skaningowym mikroskopie elektronowym, które pokazują strukturę badanych kompozytów.
Pracę zamykają rozdziały ósmy i dziewiąty, w których zostają podsumowane i omówione otrzymane rezultaty w kontekście oceny możliwości zastosowania projektowanych kompozytów jako materiału konstrukcyjnego przyjaznego dla środowiska oraz pokazane zostają przyszłe kierunki badań. W rozdziale ósmym wyniki przeprowadzonych badań zostają omówione w kontekście porównawczym z innymi pracami w zakresie materiałów geopolimerowych oraz własności otrzymanych kompozytów zostają porównane ze standardowymi materiałami wykorzystywanymi w branży budowlanej. W rozdziale dziewiątym pokazane są współczesne wyzwania badawcze związane z materiałami geopolimerowymi zbrojonymi włóknami.

Praca dotyczy problematyki badania zużycia ściernego powłok wytwarzanych metodą PVD (ang. Physical Vapour Deposition). Składa się z dwóch części. Pierwsza obejmuje analizę stanu wiedzy, na podstawie ... więcej

Praca dotyczy problematyki badania zużycia ściernego powłok wytwarzanych metodą PVD (ang. Physical Vapour Deposition). Składa się z dwóch części. Pierwsza obejmuje analizę stanu wiedzy, na podstawie której sformułowano cel pracy. W drugiej części pracy opisano urządzenie badawcze T-20 i metodę badań nazywaną ball-cratering. Przedstawiono uzyskane wyniki badań oraz wnioski. Celem pracy był sposób doboru wartości parametrów pracy testowego węzła tarcia w metodzie wycierania kulą w obecności luźnego ścierniwa, w zastosowaniu do wyznaczania odporności na zużywanie ścierne powłok przeciwzużyciowych.
Obiektem badań były powłoki PVD: proste, złożone oraz układy hybrydowe typu: warstwa azotowana/powłoka. Powłoki zostały osadzone w Zakładzie Inżynierii Powierzchni ITeE-PIB. Badania zostały przeprowadzone przy użyciu urządzenia T-20 opracowanego i wyprodukowanego w Instytucie Technologii Eksploatacji w Radomiu. Zużycie ścierne skojarzenia kula-tarcza mierzono w obecności zawiesiny ściernej (węgliku krzemu SiC i wody destylowanej).
Zakres pracy obejmował opracowanie metody doboru parametrów badań odporności na zużywanie ścierne metodą ball - cratering cienkich powłok przeciwzużyciowych. Podstawowym zadaniem było zaplanowanie eksperymentów metodą Taguchiego. Podejście to umożliwiło ograniczenie liczby eksperymentów badawczych. Zastosowana metoda optymalizacji pozwoliła na wyznaczenie optymalnych parametrów testu, tj. obciążenia, prędkości obrotowej oraz drogi tarcia.

Stale austenityczne wykazują się dobrymi właściwościami w ekstremalnie niskich temperaturach, stąd wykorzystywane są w wielu zastosowaniach kriogenicznych. Jednak w pewnych warunkach termodynamicznych, ... więcej

Stale austenityczne wykazują się dobrymi właściwościami w ekstremalnie niskich temperaturach, stąd wykorzystywane są w wielu zastosowaniach kriogenicznych. Jednak w pewnych warunkach termodynamicznych, stale te wykazują się niestabilnością, która może spowodować przemianę fazową austenitu w martenzyt. W tak otrzymanej dwufazowej mikrostrukturze każda faza wykazuje różne właściwości termomechaniczne. Rozwój uszkodzeń w każdej z faz jest wywoływany przez różne mechanizmy tj. w kruchej fazie martenzytycznej stan naprężenia ma decydujący wpływ na uszkodzenia, podczas gdy w miękkiej, ciągliwej matrycy austenitycznej rozwój uszkodzeń jest wywoływany głównie przez odkształcenia plastyczne. Niniejsza rozprawa poświęcona jest opracowaniu ogólnego modelu konstytutywnego i numerycznego dyssypatywnego materiału inżynierskiego, składającego sią z dwóch faz wykazujących różne właściwości. Głównym elementem pracy jest uwzględnienie ewolucji uszkodzeń mających różny charakter w każdej z faz. Model konstytutywny opracowany jest w ramach mechaniki kontynualnej i termodynamiki procesów nieodwracalnych z wewnętrznymi zmiennymi stanu, z wykorzystaniem metody stanów lokalnych. Jako przykład materiału inżynierskiego, którego zachowanie może zostać opisane przy użyciu opracowanego modelu, rozważana jest austenityczna stal nierdzewna typu: 304 i 316L, poddana obciążeniu mechanicznemu.

W pracy omówiona została koncepcja zastosowania elementów piezoelektrycznych do redukcji drgań skrętnych belek. W przypadku belek Bernoulliego-Eulera o przekroju prostokątnym, dla których stosunek ... więcej

W pracy omówiona została koncepcja zastosowania elementów piezoelektrycznych do redukcji drgań skrętnych belek. W przypadku belek Bernoulliego-Eulera o przekroju prostokątnym, dla których stosunek wysokości do szerokości przekroju jest większy od 5-10, formy skrętne drgań identyfikowane są w grupie modów o najniższych częstotliwościach rezonansowych (zwykle jako trzeci mod drgań; wcześniejsze formy maja charakter modów giętnych). Elementy piezoelektryczne są od wielu dziesiątek lat wykorzystywane do redukcji drgań giętnych belek. Jeżeli jednak elementy piezoelektryczne zamocowane zostaną do belki symetrycznie w dwóch parach na obydwu powierzchniach zewnętrznych belki w tym samym jej przekroju poprzecznym i w taki sposób, że dwa oddzielne elementy leżące po tej samej stronie belki są aktywowane przyłożonym napięciem o takiej samej wartości i w fazach przeciwnych, a w ramach każdej z par elementy składowe również są aktywowane przyłożonym napięciem o takiej samej wartości w przeciwfazie, to taki układ dwóch par elementów (czterech elementów) wytwarza moment skręcający, który – jako zmienny w czasie – można wykorzystać w celu redukcji drgań skrętnych belki.
Zakres przedstawionych w pracy zagadnień obejmuje: ocenę możliwości wystąpienia drgań skrętnych belki w zakresie niskoczęstotliwościowym, analizę drgań belek, własnych i wymuszonych, typu drgań skrętnych, przy różnych typach modeli (teoria prętów cienkościennych, teoria prętów litych o dowolnych przekrojach, teoria prętów o przekrojach kołowych), symulację redukcji drgań przez elementy piezoelektryczne metodą różnic skończonych, symulacje redukcji drgań przez elementy piezoelektryczne metodą elementów skończonych dla różnych położeń par aktywatorów piezoelektrycznych i przykładanych napięć w zakresie jednomodalnym drgań wymuszonych oraz praktyczną realizację redukcji drgań na zbudowanym stanowisku laboratoryjnym, jako weryfikację doświadczalną metody.
Rezultaty przeprowadzonych prac obejmujących zarówno analizy teoretyczne, symulacje komputerowe oraz badania doświadczalne pokazały, że możliwa jest redukcja drgań skrętnych belki przy wykorzystaniu elementów piezoelektrycznych. Zaproponowana metoda redukcji drgań jest oryginalna z powodu zastosowanej konfiguracji elementów piezoelektrycznych i ich aktywacji w przeciwfazie.

Praca dotyczy nowych kompozytów na osnowie biopochodnego PA 10.10, będących potencjalnym zamiennikiem tradycyjnych poliamidów otrzymywanych z surowców kopalnych. Badania prowadzono dwuetapowo. Początkowo ... więcej

Praca dotyczy nowych kompozytów na osnowie biopochodnego PA 10.10, będących potencjalnym zamiennikiem tradycyjnych poliamidów otrzymywanych z surowców kopalnych. Badania prowadzono dwuetapowo. Początkowo testowano dwa rodzaje osnów: plastyfikowany i nieplastyfikowany PA 10.10. Napełniano je: mączką łupin orzecha włoskiego, włóknem lnianym, szklanym, bazaltowym i węglowym. W badaniach zasadniczych skupiono się na porównaniu kompozytów nieplastyfikowanego PA 10.10 z kompozytami na osnowie PA 6. Wzmacniano je włóknami bazaltowymi lub szklanymi w ilości 15, 30, 45 %wag. Analizowano właściwości mechaniczne i ich zmianę wraz ze zmianą wilgotności oraz odporność cieplną. Metodą emisji akustycznej badano zjawiska zachodzące w kompozytach podczas ich rozciągania. Przeprowadzono przyspieszone testy zmęczeniowe. Oceniano poprawność wytworzenia kompozytowych wyprasek. Szukano zależności między właściwościami a mikrostrukturą kompozytów. Ujawniono mocne i słabe strony nowych materiałów i wskazano kierunki dalszych badań. Wykazano, iż kompozyty na osnowie PA 10.10 mogą konkurować z kompozytami na osnowie PA 6 pod względem właściwości wytrzymałościowych statycznych i zmęczeniowych. Ich przewaga ujawnia się głównie w środowisku wilgotnym - wykazują znacznie mniejszą chłonność wody. Ich zaletą jest mała gęstość. Posiadają jednak nieco mniejszą odporność cieplną niż materiały na osnowie PA 6.

W pracy skupiono się na hybrydowym procesie obróbki elektrochemiczno–elektroerozyjnej (ECDM). Celem pracy było poszerzenie wiedzy na temat tego procesu, szczególnie w aspekcie wykonywania smukłych ... więcej

W pracy skupiono się na hybrydowym procesie obróbki elektrochemiczno–elektroerozyjnej (ECDM). Celem pracy było poszerzenie wiedzy na temat tego procesu, szczególnie w aspekcie wykonywania smukłych otworów w materiałach trudnoskrawalnych.
W pracy przedstawiono charakterystykę procesu wykonywania otworów za pomocą obróbki skrawaniem, elektroerozyjnego (EDM) i elektrochemicznego (ECM) drążenia obrotowego, połączonej obróbki EDM i ECM w ramach obróbki hybrydowej i łączonej. Zaprezentowane informacje o procesie ECDM, wskazały duży potencjał tego procesu. Dalsza część pracy obejmowała:
− uproszczony model matematyczny obejmujący nagrzewanie się cieczy roboczej w szczelinie międzyelektrodowej w czasie pojedynczego impulsu,
− model numeryczny umożliwiający wyznaczenie wartości krytycznego czasu impulsu dla takich parametrów procesu jak: napięcie robocze, elektryczna przewodność właściwa cieczy roboczej, grubość szczeliny międzyelektrodowej,
− analiza wyników przeprowadzonych badań drążenia otworów za pomocą EDM z zastosowaniem jako cieczy roboczej wody dejonizowanej. Otwory drążone były w materiałach trudnoobrabialnych takich jak stop INCONEL 718 oraz Ti–6Al–4V.
W podsumowaniu przedstawiono uzyskane wyniki oraz sformułowano wnioski o charakterze poznawczym, utylitarnym oraz wskazano kierunki dalszych prac badawczych.

Zasadniczym celem dysertacji było wyznaczenie wpływu wybranych czynników eksploatacyjnych na proces zużycia scuffing w ruchu oscylacyjnym z uwzględnieniem różnych stanów struktury geometrycznej ... więcej

Zasadniczym celem dysertacji było wyznaczenie wpływu wybranych czynników eksploatacyjnych na proces zużycia scuffing w ruchu oscylacyjnym z uwzględnieniem różnych stanów struktury geometrycznej powierzchni metalowych. Zakres pracy obejmował realizację części doświadczalnej i analitycznej. W ramach części doświadczalnej wykonano badania tribotogiczne z wykorzystaniem tribotestera T-05 typu rolka-klocek, dokonano obserwacji makroskopowej i mikroskopowej zużytych powierzchni oraz zidentyfikowano ślady zużycia adhezyjnego i ściernego na powierzchniach badanych elementów, świadczących o wystąpieniu zużycia scuffing. Zakres części analitycznej obejmował wyznaczenie wybranych charakterystyk tribologicznych, wyznaczenie wpływu wybranych czynników na zużycie scuffing opisanie rozwoju zużycia w przyjętym modelu badań. W pracy zamieszczono obrazy struktury geometrycznej powierzchni elementów pary ciernej przed i po badaniach zużyciowych, a także fotografie makroskopowe dla wybranych elementów po zrealizowaniu założonego planu badawczego. Do opracowania planu badań zastosowano narzędzia teorii eksperymentu obejmujące metodę Taguchi i metodę analizy wariancji (ANOVA). W pracy wykazano, że procesem inicjującym zużycie scuffing oraz że zmiana wartości badanych czynników ma większy wpływ na zużycie objętościowe elementów pary ciernej niż rodzaj struktury geometrycznej ich powierzchni.

Tematem niniejszej rozprawy doktorskiej jest modelowanie zjawiska lokalizacji odkształceń podczas nieciągłego płynięcia plastycznego (NPP), w oparciu o wyniki testów jednoosiowego rozciągania w ... więcej

Tematem niniejszej rozprawy doktorskiej jest modelowanie zjawiska lokalizacji odkształceń podczas nieciągłego płynięcia plastycznego (NPP), w oparciu o wyniki testów jednoosiowego rozciągania w temperaturach kriogenicznych. Zjawisko NPP zaobserwowano w materiałach krystalicznych o strukturze regularnej ściennie centrowanej (RSC). Do tej grupy materiałów należy stal austenityczna, w której podczas deformacji dochodzi do indukowanej odkształceniowo przemiany typu γ-α'. Nieciągłe płynięcie plastyczne charakteryzuje się oscylacją naprężenia w funkcji odkształcenia (występowanie tzw. serracji na krzywej naprężenieodkształcenie). Efekt ten związany jest z mechanizmem ścięcia barier (np. barier LomeraCottrela) w płaszczyźnie łatwego poślizgu, pod wpływem pola naprężeń, jakie generowane jest przez spiętrzające się na barierze dyslokacje krawędziowe. Zniesienie bariery uruchamia masowy i kolektywny ruch dyslokacji, co powoduje skokowy wzrost prędkości odkształcenia (poślizg makroskopowy), nagły spadek naprężenia, oraz dysypację ciepła.
W oparciu o przeprowadzone testy jednoosiowego rozciągania próbki wykonanej ze stali austenitycznej, zidentyfikowano efekt lokalizacji odkształceń w postaci pasma poślizgu propagującego wzdłuż części pomiarowej próbki. Energia dysypowana przez pasmo poślizgu jest częściowo zamieniana na ciepło, które powoduje lokalny wzrost temperatury. Efekt ten, związany jest z niestabilnością termodynamiczną, charakterystyczną dla materiałów krystalicznych, gdy temperatura otoczenia zmierza do 0 K. Czujnik pomiarowy zamontowany na próbce, rejestruje podczas testu sekwencję pików temperatury, które maja charakter funkcji Diraca. Na podstawie zarejestrowanego sygnału, można stwierdzić, że dla zakresu odkształceń plastycznych bez przemiany martenzytycznej, propagacja pasma poślizgu ma charakter regularny (uporządkowany). Przemiana martenzytyczna sprawia, że pasmo poślizgu „wędruje” w sposób nieregularny.
Przedstawiony w pracy model konstytutywny opisuje efekt NPP, na który oddziałuje przemiana martenzytyczna. Model zakłada, że nowa faza martenzytu wpływa na moduł wzmocnienia odkształceniowego podczas każdej serracji. W pracy przedstawiono również opis konstytutywny efektu lokalizacji odkształceń w oparciu o rozkład zarejestrowanej podczas testu temperatury. W tym celu, zaproponowano model „wędrującego” pasma poślizgu wraz z reprezentatywnym elementem objętościowym (REO), względem przestrzennie określonego czujnika temperatury. W oparciu o funkcję Greena rozwiązano równanie różniczkowe przewodnictwa cieplnego z warunkami początkowymi oraz parametrami termo-mechanicznymi zidentyfikowanymi doświadczalnie. Na podstawie przeprowadzonej analizy numerycznej, możliwe jest otrzymanie odpowiedzi czasowej czujnika temperatury podczas jednoosiowego rozciągania próbki w temperaturze ciekłego helu (4.2 K).
Wyniki analizy numerycznej przedstawionych modeli wykazują zgodność z wynikami eksperymentalnymi otrzymanymi podczas testu jednoosiowego rozciągania.

Celem pracy jest opracowanie metody identyfikacji cieplnych warunków pracy grubościennych elementów kotła energetycznego w warunkach nieustalonych. W ramach pracy przeprowadzono eksperyment na stanowisku ... więcej

Celem pracy jest opracowanie metody identyfikacji cieplnych warunków pracy grubościennych elementów kotła energetycznego w warunkach nieustalonych. W ramach pracy przeprowadzono eksperyment na stanowisku laboratoryjnym. Podczas eksperymentu grubościenna komora wylotowa z kotła parowego była gwałtownie nagrzewana za pomocą pary nasyconej. Na komorze parowej zainstalowano termopary na powierzchni zewnętrznej. Opracowana metoda pozwala na rekonstrukcję nieustalonego dwuwymiarowego pola temperatur w badanym elemencie. Proponowana metoda bazuje na rozwiązaniu zagadnienia odwrotnego przewodzenia ciepła za pomocą Metody Objętości Skończonej i uwzględnia zmienne własności termofizyczne stali w funkcji temperatury. Proponowana metoda została zwalidowana dzięki pomiarom temperatury na grubości ścianki w miejscach lokalizacji węzłów obliczeniowych. Wyniki eksperymentu zostały porównane z Metodą Elementów Skończonych oraz metodą analityczną. Rekonstrukcja nieustalonego rozkładu temperatury pozwala na wyznaczenie naprężeń cieplnych. Wartości naprężeń zostały porównane z metodę analityczną oraz metodami tensometrycznymi. Proponowana metoda nadaje się do zastosowań przemysłowych, gdyż wymaga znajomości warunków brzegowych tylko na jednej powierzchni (tj. powierzchnia zewnętrzna, która jest łatwo dostępna). Za pomocą zaproponowanej metody została przeprowadzona analiza cieplno- wytrzymałościowa krytycznych elementów kotła energetycznego. Do tego celu zostały wykorzystane pomiary z rzeczywistego obiektu.

W pracy przeprowadzono analizę teoretyczno-doświadczalną zjawiska redukcji oporów przepływu wywołanego jednoczesnym wprowadzeniem do rozpuszczalnika wielkocząsteczkowego polimeru i substancji powierzchniowo ... więcej

W pracy przeprowadzono analizę teoretyczno-doświadczalną zjawiska redukcji oporów przepływu wywołanego jednoczesnym wprowadzeniem do rozpuszczalnika wielkocząsteczkowego polimeru i substancji powierzchniowo czynnej.
Po raz pierwszy podjęto próbę ilościowej analizy zjawiska redukcji oporów przepływu, proponując ogólne bezwymiarowe równanie pozwalające przewidywać opory przepływu roztworów polimerowo-micelarnych. Teoretyczne równanie zostało pozytywnie zweryfikowane własnymi danymi doświadczalnymi.
Przeprowadzono jakościową, doświadczalną analizę zjawiska redukcji oporów przepływ roztworów polimerowych, micelarnych i polimerowo-micelarnych. W przypadku wieloskładnikowych roztworów polimerowo-micelarnych wykazano synergię tych dwóch efektów, przejawiającą się w rozszerzeniu stabilnej strefy przejściowej, gdzie decydujący wpływ na kształt krzywych oporów przepływu ma dodatek SPC i soli. Zaobserwowano również pojawienie się trzeciej znacznie rozszerzonej strefy redukcji w zakresie turbulentnym, gdzie kluczową rolę odgrywa stężenie polimeru.
Zaproponowano hipotetyczny matematyczny model zjawiska oraz jego hipotetyczny fizyczny mechanizm. Przeprowadzono identyfikację reologicznych właściwości analizowanych roztworów polimerowo-micelarnych, w szczególności lepkosprężystych właściwości analizowanych roztworów polimerowych, micelarnych i polimerowo-micelarnych. Sporządzone doświadczalnie charakterystyki pierwszej różnicy naprężeń normalnych N1 w funkcji szybkości wykazały na lepkosprężyste zachowanie tylko roztworów z dodatkiem polimeru.

Przekładnie CVT rozważane w tej pracy są wykorzystywane w ponad 100 milionach pojazdów. Dokonano przeglądu systemów kontroli zmiany przełożenia, wskazując ich wpływ na zużycie paliwa. Przeprowadzono ... więcej

Przekładnie CVT rozważane w tej pracy są wykorzystywane w ponad 100 milionach pojazdów. Dokonano przeglądu systemów kontroli zmiany przełożenia, wskazując ich wpływ na zużycie paliwa. Przeprowadzono analizę metod sterowania przełożeniem przekładni bezstopniowych.
Przedstawiono metodę sterowania stosowaną w pojeździe samochodowym. Stwierdzono, że zmniejszenie zużycia paliwa przez pojazd, przy zachowaniu jego właściwości trakcyjnych, jest możliwe dzięki zastosowaniu metody sterowania niezależnej od prędkości obrotowej silnika. Zbadano sposób eksploatacji pojazdów jednośladowych małej mocy i opracowano algorytm sterowania, który wykorzystuje prędkość zmiany przełożenia jako czynnik zapewniający działanie silnika spalinowego w punkcie najmniejszego jednostkowego zużycia paliwa.
Zbudowano stanowisko testowe, do wyznaczenia charakterystyki uniwersalnej silnika i badania kompletnego układu napędowego. Opracowano matematyczny model układu przeniesienia napędu testowanego pojazdu i przeprowadzono symulacje ruchu. Przeprowadzono analizę zużycia paliwa w indyjskim cyklu jazdy.
Zbadano szybkość zmiany przełożenia w konwencjonalnych przekładniach CVT i stwierdzono, że moc elektrycznego siłownika może być niewielka. Przeprowadzono testy według opracowanego algorytmu z zaprojektowanym i zamontowanym siłownikiem elektromechanicznym. Ich wyniki potwierdziły możliwość zmniejszenia zużycia paliwa i emisji spalin. Zaproponowano kilka rozwiązań technicznych siłowników elektromechanicznych.

Pompy ciepła są urządzeniami, które umożliwiają efektywne wykorzystanie niskotemperaturowej energii cieplnej odnawialnych i odpadowych źródeł ciepła, przez co z roku na rok zwiększa się zainteresowanie ... więcej

Pompy ciepła są urządzeniami, które umożliwiają efektywne wykorzystanie niskotemperaturowej energii cieplnej odnawialnych i odpadowych źródeł ciepła, przez co z roku na rok zwiększa się zainteresowanie tego tupu urządzeniami. W pompach ciepła typu powietrze-woda jednym ze sposobów podniesienia sezonowego wskaźnika efektywności cieplnej jest wyeliminowanie wentylatora w parowaczu. Parowacze tego typu skonstruowane są jako swobodny układ rur ożebrowanych wzdłużnie, pracujący w warunkach konwekcji swobodnej lub mieszanej w zależności od warunków otoczenia. Ze względu na zmienne warunki wymiany ciepła, zasadniczą trudnością związaną z projektowaniem tego typu parowaczy jest określanie wartości współczynników przejmowania ciepła po stronie powietrza.
W ramach pracy doktorskiej przeprowadzono badania doświadczalne dla różnych wariantów pracy wymiennika. Wykonano szereg badań procesu wymiany ciepła dla analizowanego profilu żebra o specyficznej konstrukcji żeber. Badania zostały wykonane dla różnych przypadków wymiany ciepła: konwekcja swobodna, wymuszona w różnym zakresie prędkości oraz przepływ wzdłużny i poprzeczny. W celu uzyskania różnych wartości różnic temperatur pomiędzy temperaturą wewnętrznej powierzchni żebra a powietrzem zastosowano jako medium wodę lodową oraz czynniki chłodnicze R507 i R 407C.
Otrzymane wyniki pomiarów stworzyły obszerną bazę danych pomiarowych, które pozwoliły opracować zależności kryterialne do wyznaczania średnich wartości współczynników przejmowania ciepła dla warunków konwekcji swobodnej i wymuszonej. Zaproponowany sposób wyznaczania lokalnych wartości współczynników przejmowania ciepła jest indywidualną metodą, która można wykorzystać przy dowolnych powierzchniach rur z ożebrowaniem pryzmatycznym. Uzyskane zależności mają ponadto znaczenie utylitarne, ze względu na to, że badany profil można wykorzystywać do projektowania wymiennika ciepła będącego ujęciem dolnego źródła ciepła w powietrznych pompach ciepła.
W cel weryfikacji wyznaczonych zależności kryterialnych zaproponowano model obliczeniowy badanego profilu i przeprowadzono szereg symulacji CFD. Modelowanie wykonano przy użyciu oprogramowania Ansys-fluent w przestrzeni 3D dla identycznych wymiarów geometrycznych oraz warunków otoczenia jak badany profil. Weryfikacji modelu dokonano poprzez analizę rozkładu temperatury u podstawy i na końcu żebra i porównaniu go z wartościami doświadczalnymi. Kolejnym elementem potwierdzającym założenia i poprawność modelu było wyznaczenie sprawności żebra na podstawie rozkładu temperatury uzyskanego doświadczalnie i z przeprowadzonych symulacji. Otrzymane wyniki potwierdziły poprawność modelu.
Zaproponowany model wykorzystano do wyznaczenie wartości współczynników przejmowania ciepła zarówno dla warunków konwekcji swobodnej jak i wymuszonej. Otrzymane wartości dla konwekcji swobodnej były zbliżone do wartości doświadczalnych i mieściły się w zakresie 3-7 Wm-2K-1. W przypadku konwekcji mieszanej wartości znajdowały się w przedziale 9-21 Wm-2K-1 w zależności od kąta osadzenia żebra.
Kolejny etap pracy obejmował wykonanie procesu optymalizacyjnego. Optymalizację przeprowadzono ze względu na dwa kryteria poprzez wykonanie szeregu symulacji CFD. Pierwsze kryterium dotyczyło uzyskania maksymalnej wydajności przy minimalnej masie wymiennika w zależności od ilości, grubości i wysokości żebra. Kolejnym kryterium optymalizacyjnym było wyznaczenie parametrów wymiennika i uzyskaniu maksymalnej wydajności profilu przy stałej masie profilu odpowiadającej masie profilu doświadczalnego. Ponadto rozwiązanie zagadnienia optymalizacyjnego dla maksymalnej wydajności i stałej masy wymiennika pozwoliło zaproponować ogólną metodę poszukiwania optymalnych parametrów h, s, n dla dowolnej masy profilu aluminiowego i danego profilu wymiennika.

W pracy przedstawione zostały zjawiska przepływowo-cieplne mające miejsce w rurach wewnętrznie spiralnie ożebrowanych. Omówione zostały dotychczas przeprowadzone obserwacje, wyprowadzone i opracowane ... więcej

W pracy przedstawione zostały zjawiska przepływowo-cieplne mające miejsce w rurach wewnętrznie spiralnie ożebrowanych. Omówione zostały dotychczas przeprowadzone obserwacje, wyprowadzone i opracowane zależności opisujące zjawiska związane z współczynnikami liniowych strat tarcia i wnikania ciepła, a także przeprowadzone autorskie badania potwierdzające intensyfikację konwekcyjnej wymiany ciepła oraz zwiększające straty tarcia w odniesieniu do rur gładkich. Uzyskane dane eksperymentalne zostały wykorzystane do opracowania korelacji eksperymentalnych, pozwalających wyznaczyć korelacje na współczynniki liniowych strat tarcia oraz wnikania ciepła. Opracowane równania wykorzystano w programie numerycznym do obliczeń przepływowo-cieplnych przepływu płynu w rurach wewnętrznie ożebrowanych. Dane eksperymentalne wykorzystane zostały w celu weryfikacji obliczeń CFD przeprowadzonych za pomocą aplikacji komercyjnych.

Wiele stalowych mostów kolejowych eksploatowanych w Polsce wybudowanych było na przełomie XIX i XX wieku i są one w złym stanie technicznym. Celowym jest stosowanie metod pozwalających na precyzyjny ... więcej

Wiele stalowych mostów kolejowych eksploatowanych w Polsce wybudowanych było na przełomie XIX i XX wieku i są one w złym stanie technicznym. Celowym jest stosowanie metod pozwalających na precyzyjny opis stanu technicznego konstrukcji, np. metody emisji akustycznej (AE).
Celem pracy doktorskiej było poszerzenie wiedzy w zakresie wykorzystania metody AE do oceny materiału wykorzystywanego do budowy konstrukcji mostowych na przełomie XIX i XX wieku. W tym celu wykonano szereg badań laboratoryjnych na próbkach wzorcowych bez uszkodzeń oraz na próbkach z uszkodzeniami korozyjnymi. Wykonano badania na elemencie konstrukcji mostowej, który obciążany był według schematu odpowiadającego rzeczywistym warunkom jego pracy. Pozwoliło to na określenie wpływu zalegających produktów korozji na sygnały AE, ich intensywność oraz podstawowe i dodatkowe parametry, na wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych rejestrowanych sygnałów. Stworzono bazę danych sygnałów AE.
Przedstawiono wyniki badań na moście z uszkodzeniami korozyjnymi oraz z uszkodzeniem typu pęknięcie wykonanych przy kontrolowanym obciążeniu konstrukcji. Analiza parametrów zarejestrowanych sygnałów AE były podstawą do określenia wyników dotyczących sposobu ich analizy, kryteriów AE i zależności pomiędzy stanem i aktywnością uszkodzenia z warunkami i wartościami obciążenia eksploatacyjnego konstrukcji mostowej. Wykonano również badanie weryfikujące, które potwierdziło prawidłowość sposobu rejestracji i skuteczność analizy zarejestrowanych sygnałów AE do oceny stopnia uszkodzenia konstrukcji mostowej o długoletniej eksploatacji.

Praca przedstawia koncepcję elektrycznego akumulacyjnego systemu ogrzewania budynków. System ten umożliwia wykorzystanie taniej energii elektrycznej i magazynowanie jej w postaci ciepła a następnie ... więcej

Praca przedstawia koncepcję elektrycznego akumulacyjnego systemu ogrzewania budynków. System ten umożliwia wykorzystanie taniej energii elektrycznej i magazynowanie jej w postaci ciepła a następnie wykorzystywanie go do celów grzewczych przez 24 godziny na dobę. Proponowany układ składa się z elektrycznych elementów grzewczych, które są osadzone w złożu stałym. Złoże ogrzewane jest tanią energią elektryczną w godzinach dolin zapotrzebowania Krajowego Systemu Elektroenergetycznego.
Głównym celem niniejszej pracy było opracowanie i walidacja eksperymentalna modeli matematycznych pracy akumulatora ciepła o nowej konstrukcji nagrzewanego energią elektryczną. Opracowane procedury numeryczne pozwalają na wyznaczanie przebiegu temperatury powietrza opuszczającego złoże ogrzewacza akumulacyjnego w czasie, przy dobranych parametrach pracy układu, tj. natężenie przepływu powietrza w obiegu i wody w instalacji centralnego ogrzewania oraz ilości ciepła zakumulowanego w złożu.
Zaproponowane są dwa modele: model jednowymiarowy, w którym złoże traktowane jest jako medium porowate o skupionej pojemności cieplnej, i model dwuwymiarowy uwzględniający rozkład temperatur w elementach ceramicznych złoża i ściankach rur stalowych. Zapisane różniczkowe równania bilansu ciepła zostały rozwiązane za pomocą Metody Objętości Kontrolnych.
Zaproponowana instalacja ogrzewania wodnego z akumulatorem ciepła stanowi przyjazną dla środowiska alternatywę w stosunku do rozwiązań wykorzystujących paliwa konwencjonalne do celów grzewczych.

Elementy piezoelektryczne można zastosować do minimalizacji poprzecznych drgania belek i płyt. Do redukcji można zastosować metodę pasywną (dedykowaną dla pojedynczej częstotliwości lub zestawu ... więcej

Elementy piezoelektryczne można zastosować do minimalizacji poprzecznych drgania belek i płyt. Do redukcji można zastosować metodę pasywną (dedykowaną dla pojedynczej częstotliwości lub zestawu częstotliwości) lub aktywną.
Autor zaproponował oryginalną metodę wyboru wartości napięcia sterującego w oparciu o identyfikację momentu zginającego w miejsce przyklejenia elementów piezoelektrycznych. Metoda umożliwia redukcję drgań i hałasu niezależne formy drgań własnych. Metoda została zweryfikowana przez symulacje numeryczne w celu identyfikacji momentu zginającego, gdy szacowana była druga pochodna przemieszczenia w punkcie kontrolnym, w oparciu o przesunięcie poprzeczne w trzech punktach poprzez zastosowanie schematu różnic skończonych.
W toku badań eksperymentalnych zastosowano wyznaczanie momentu zginającego poprzez pomiar odkształcenia wzdłużnego na zewnętrznej powierzchni belki. Można to zrobić np. przy użyciu łańcucha tensometrycznego. Pomiary przeprowadzono dla belki jednostronnie podpartej. Belka była kinematycznie pobudzana przez wzbudnik elektrodynamiczny. Wygenerowany sygnał umożliwiał wzbudzanie różnych form drgań giętnych, zwłaszcza multimodalnych. Identyfikacja momentu zginającego została przeprowadzona przy założeniu liniowości modelu, zgodnie z procedurą opracowaną i opisaną w pracy.

W pracy doktorskiej podjęto próbę kompleksowej i szczegółowej analizy istniejącego źródła ciepła w którego w skład wchodzi: kocioł gazowy (KG), kolektory słoneczne (KS), sprężarkowa pompa ... więcej

W pracy doktorskiej podjęto próbę kompleksowej i szczegółowej analizy istniejącego źródła ciepła w którego w skład wchodzi: kocioł gazowy (KG), kolektory słoneczne (KS), sprężarkowa pompa ciepłą typu solanka - woda (PCl), oraz typu powietrze woda (PC2). Lokalne źródło ciepła zlokalizowane jest i działa na potrzeby budynku użyteczności publicznej.
Zasadniczym celem opracowania było wykonanie wielokryterialnej oceny pracy i efektywności energetycznej istniejącego hybrydowego źródła ciepła w warunkach rzeczywistej pracy układu w skali technicznej. W pracy oceniono również zasadność ekonomiczną budowy hybrydowego źródła ciepła, oraz oszacowano wielkość emisji zanieczyszczeń do atmosfery.
Badania na obiekcie trwały jeden rok w okresie od l września 2014 r. do 31 sierpnia 201S r. Analizę badań wykonywano z interwałem miesięcznym, średnio sezonovyym (letnim, oraz zimowym) i rocznym. Scharakteryzowano również pracę źródła ciepła w wybrane charakterystyczne doby roku. Dodatkowo wykonano obliczenia teoretyczne zapotrzebowania budynku na energię cieplną na cele grzewcze i ciepłej wody użytkowej, oraz wykonano symulacje komputerową analizowanego źródła ciepła z wykorzystaniem oprogramowania Polysun. Otrzymane wyniki badań szczegółowo zinterpretowano, zestawiono ze sobą i odniesiono do danych z literatury.

W ramach pracy doktorskiej zaproponowano modele matematyczne pozwalające na symulację nieustalonych procesów wymiany ciepła w rurach ekranowych kotłów na parametry nadkrytyczne. Modele te pozwalają ... więcej

W ramach pracy doktorskiej zaproponowano modele matematyczne pozwalające na symulację nieustalonych procesów wymiany ciepła w rurach ekranowych kotłów na parametry nadkrytyczne. Modele te pozwalają na obliczanie przebiegów temperatury, ciśnienia oraz strumienia masy czynnika roboczego oraz przebiegu temperatury ścianki rury ekranowej z płetwami w wybranych przekrojach.
Zaproponowane modele matematyczne uwzględniają jednowymiarowe (1D) równania bilansowe zapisane dla czynnika roboczego oraz dwuwymiarowe (2D) równanie nieustalonego przewodzenia ciepła dla ścianki rury ekranowej kotła wraz z żebrami. Model ten (1D/2D) zastosowano następnie do wyznaczenia przebiegu temperatury pary na wylocie z rur ekranowych komory paleniskowej kotła na nadkrytyczne parametry pary, pracującego w jednej z krajowych elektrowni i porównano z przebiegiem zmierzonym tej temperatury dla stanu ustalonego. Otrzymano w pełni zadowalającą zgodność wyników obliczeń i pomiarów.
Proponowany w pracy model wykorzystany może być np. podczas obliczeń konstrukcyjnych ekranów komór paleniskowych kotłów, jak również do bieżącej kontroli temperatury w górnych odcinkach rur ekranowych, gdzie istnieje realne niebezpieczeństwo ich przegrzewania. Ponadto stanowić może istotny element symulatorów bloków energetycznych.