Inne
Wybrane zagadnienia dynamiki układów niezachowawczych
Roman Bogacz, Kurt Frischmuth
W książce omówiono układy dynamiczne, jakimi w szczególności są konstrukcje mechaniczne, szeroko stosowane w praktyce inżynierskiej. Fundamentalnie ważną cechą takich układów jest ich stabilność, często przez inżynierów nazywana statecznością, ujęta jako odporność na zaburzenia stanów równowagi. Za pierwowzór układów dynamicznych można uznać modele punktów materialnych w polu sił potencjalnych, na przykład opisujące układy ciał niebieskich. Są to zagadnienia o skończonej liczbie stopni swobody. W tej książce natomiast rozpatrywane są układy ciągłe, reprezentujące ciała odkształcalne. Stąd wynika, że należy rozpatrywać funkcje zmiennej przestrzennej, a mianowicie przemieszczenie i prędkość, które razem definiują stan układu i podlegają ewolucji czasowej. W celu badania ruchu ośrodka ciągłego formułuje się równania ruchu wraz z warunkami początkowymi i brzegowymi, które razem determinują przyszłą trajektorię każdej cząsteczki rozpatrywanego medium. W tym opracowaniu skupimy się na szczególnej klasie zagadnień, a mianowicie na zginaniu belek sprężystych, opisanych teorią Jacoba Bernoulliego, Leonarda Eulera i Daniela Jacobiego. Równanie Bernoulliego-Eulera, oparte na hipotezie nieodkształconych włókien prostopadłych do linii środkowej belki, dotyczy również prętów i kolumn, o ile są one smukłe, a przekrój jest stały lub umiarkowanie zmienny. W przypadku osiowo ściskanej kolumny już sam L. Euler opisał zjawisko utraty stateczności rozwiązania zerowego, podając analityczne wzory zarówno na siłę krytyczną, jak i na postać przemieszczeń powodujących ugięcie i ewentualnie zniszczenie kolumny. Okazuje się, że istotny wpływ na wartość siły krytycznej, jak i na postać utraty stabilności, mają warunki brzegowe oraz obciążenia poprzeczne, zależne od przemieszczenia. Takimi obciążeniami są głównie siły spowodowane odkształceniem podłoża, na przykład Winklerowskiego, lub podpór, w tym sprężystych oraz tłumiących, lepkosprężystych. Warunki brzegowe to zwykle utwierdzenie kolumny na dolnym końcu kolumny, podczas gdy górny koniec może być swobodny. Ciekawsze według autorów są takie warunki jak warunek Becka czy Reuta, które należą do obciążeń siłą śledzącą. W takich przypadkach, w odróżnieniu od obciążeń siłą nieśledzącą, kierunek, moduł lub cząsteczka, do której przykładana jest siła, są zmienne. Na przykład przy kolumnie Becka na górny koniec kolumny działa oprócz siły osiowej, ściskającej o zadanym module, siła poprzeczna, taka, że siła wypadkowa ma zawsze kierunek styczny do linii środkowej kolumny na jej końcu. W przypadku układów z siłami śledzącymi analiza statyczna, bez uwzględnienia sił bezwładności, nie umożliwia uzyskania poprawnych wyników. Podejście takie w przypadku konserwatywnego obciążenia, to jest warunków brzegowych Eulera, jest dopuszczalne. Istnieje wtedy, przy krytycznej wartości siły, ścieżka stanów równowagi odchodząca od rozwiązania zerowego do dowolnie dużych wychyleń. Taki scenariusz utraty stabilności nosi nazwę dywergentnej utraty stateczności. Początkowo mylnie sądzono, że skoro takiej opcji nie ma przy warunkach Becka, to kolumna Becka nie ma skończonej siły krytycznej. Okazuje się jednak, że scenariusz jest inny, a siła krytyczna, chociaż kilkakrotnie wyższa od siły Eulera, ma wartość skończoną. Kolumna Becka przy podkrytycznym poziomie obciążenia, lekko wytrącona ze stanu równowagi zerowego, będzie drgać, przy czym amplitudy każdej formy własnej pozostaną na zawsze takie same jak bezpośrednio po pobudzeniu. Po przekroczeniu poziomu krytycznego co najmniej jedna z form własnych będzie miała rosnącą w czasie amplitudę. Taki sposób utraty stabilności, prowadzący do zniszczenia konstrukcji, nazywamy flutterem. W książce wykazano, że nie tylko wyżej opisane objawy związane z utratą stabilności różnią układy z siłami śledzącymi od takich z obciążeniami konserwatywnymi. Ważny jest również fakt, że w opisie matematycznym występują operatory niesamosprzężone, a po dyskretyzacji powstają macierze niesymetryczne, gdy analizujemy siły śledzące. Kontynuując rozważania omówiono podstawowe cechy układów dynamicznych, przytaczając w celu ilustracji wiele popularnych, a także mniej znanych przykładów. Omówiono wstępnie równania i zjawiska, pokazując wykresy – bez wchodzenia na tym etapie w szczegóły metod analizy i w sposoby uzyskiwania wyników. Następnie zajęto się modelowaniem belek i kolumn, wyprowadzając równanie Bernoulliego-Eulera oraz omawiając pewne uogólnienia. Szczególną uwagę skupiono na takich elementach, jak podłoża i podpory, zarówno sprężyste jak i tłumiące, oraz na warunkach brzegowych, w tym Eulera, Reuta i Leipholtza. Bardzo ważny rozdział poświęcono omówieniu aparatu analitycznego i numerycznego. Metody rozwiązania równań algebraicznych, różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych wprowadzono, by je przedyskutować na wstępnych przykładach, a narzędzia dopasowano do potrzeb tej książki. W kolejnym rozdziale rozpatrzono krzywe charakterystyczne układów opisujących modele poprzednio wprowadzone. Zastosowano przedstawione metody analityczne i numeryczne, uzyskując w ten sposób ważne wyniki dotyczące obiektów badań. Zwrócono przy tym uwagę na wrażliwość wyników na zmiany danych. Celem ostatecznym jest poprawa właściwości badanych konstrukcji w sensie optymalizacji ich parametrów, takich jak cechy materiałowe czy eometryczne. Maksymalizacja siły krytycznej poprzez dobór kształtu przy niezmiennych kosztach materiału lub minimalizacja kosztów kolumny przy zachowaniu wymaganego poziomu siły krytycznej, to dwa zadania programowania nieliniowego w tym kontekście. Początkowe badania oparto na analizie modalnej, następnie omówiono zastosowania i weryfikację doświadczalną. Podano także wyniki uzyskane z wykorzystaniem symulacji dynamicznej. Numeryczne rozwiązanie zagadnień początkowych dotyczących zdyskretyzowanych równań ruchu możliwe jest nawet w wielu przypadkach, w których dotychczas prezentowane metody zawodzą. W szczególności wpływy nieliniowości oraz czynników losowych mogą być ujęte ilościowo poprzez zastosowanie technik symulacji dynamicznej. Autorzy, prowadząc wykłady na studiach doktoranckich Politechnik Warszawskiej, Krakowskiej i Koszalińskiej, mają nadzieję, że niniejsza książka będzie pomocna młodym badaczom kierunków mechanicznych. Liczymy na stabilne warunki oraz dalszy dynamiczny rozwój wyłożonej teorii i jej implementacji w sztuce inżynierskiej.
Dariusz Baczyński, Mirosław Parol, Paweł Piotrowski
Prezentowana monografia dotyczy zagadnienia prognozowania w elektroenergetyce. Tematyka ta jest istotna zarówno z technicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia. Opracowanie zawiera opis wybranych zagadnień dotyczących prognozowania produkcji energii elektrycznej w OZE, łącznie z przedstawieniem i analizą przykładowych prognoz w tym zakresie. Zakres tematyczny obejmuje różne technologie wytwarzania energii w OZE, jak również różne horyzonty prognostyczne. Horyzont krótkoterminowy dotyczy różnych nośników energii (wiatru, słońca i wody), zaś horyzont średnioterminowy i długoterminowy potencjału energetycznego z OZE. Wydaje się, że monografia ta może mieć duże znaczenie, zarówno poznawcze, jak i praktyczne. Monografia składa się z wstępu, siedmiu rozdziałów merytorycznych oraz podsumowania. Pierwszy rozdział merytoryczny poświęcony jest technicznym i ekonomicznym aspektom wytwarzania energii elektrycznej w odnawialnych źródłach energii. W rozdziale drugim omówiono kryteria jakości wykonywanych prognoz. Wybrane zagadnienia dotyczące zastosowań prognoz produkcji energii elektrycznej z OZE z punktu widzenia ich wykorzystania w systemach elektroenergetycznych zostały zaprezentowane w rozdziale trzecim. Zagadnienie prognozowania krótkoterminowego produkcji energii elektrycznej pozyskiwanej z energii wiatru, z energii słońca oraz z energii wody zostało przedstawione odpowiednio w rozdziałach czwartym, piątym i szóstym. Rozdział siódmy został poświęcony prognozowaniu średnioterminowemu i długoterminowemu potencjału energetycznego z energii słońca.
Wybrane zagadnienia przetwórstwa tworzyw sztucznych. Laboratorium
Andrzej Nastaj, Krzysztof Wilczński
Skrypt zawiera omówienie ćwiczeń laboratoryjnych, dotyczących wybranych zagadnień przetwórstwa tworzyw sztucznych - materiałowych, technologicznych i konstrukcyjnych. Są to ćwiczenia obejmujące zagadnienia płynności polimerów i podstawowych przepływów, występujących w procesach przetwórstwa tworzyw sztucznych oraz zagadnienia objaśniające funkcjonalną istotę dwóch podstawowych technik przetwórstwa - wytłaczania i wtryskiwania. W przypadku wytłaczania są to zagadnienia dotyczące definiowania punktu pracy wytłaczarki, funkcjonowania linii technologicznej wytłaczania, bilansu energetycznego wytłaczania i monitorowania tego procesu na podstawie pomiaru ciśnienia. W przypadku wtryskiwania są to zagadnienia, dotyczące podstaw programowania pracy wtryskarki, kinematyki układu zamykania wtryskarki i monitorowania procesu na podstawie ciśnienia w gnieździe formy i na podstawie ciśnienia hydraulicznego. Skrypt jest przeznaczony dla studentów specjalizujących się w przetwórstwie tworzyw sztucznych na wydziałach mechanicznych i chemicznych wyższych szkól technicznych, a także dla doktorantów, nauczycieli akademickich i kadry inżynieryjno-technicznej w przemyśle.
Andrzej Czerepicki
Podstawowym celem naukowym monografii jest analiza możliwości wykorzystania oraz opracowanie wybranych metod praktycznego zastosowania współczesnych baz danych w komputerowym modelowaniu i symulacji procesów transportowych. Praca składa się z czterech rozdziałów. W pierwszym z nich przedstawiono cel badań i zadania badawcze. W drugim dokonano przeglądu współczesnych modeli baz danych NoSQL, podkreślono istotne charakterystyki każdego modelu z punktu widzenia potencjalnego zastosowania w transportowym systemie informatycznym i przedstawiono ogólny schemat takiego systemu. Trzeci rozdział zawiera szczegółową analizę grafowego modelu danych, na którą składa się analiza struktur danych grafowej bazy danych pod względem efektywności realizacji poszczególnych operacji na danych, propozycję reguł transformacji uniwersalnego modelu związków encji ER na struktury i relacje grafowej bazy danych, oraz przykłady budowy warstwy danych wybranych transportowych systemów informatycznych z użyciem grafowej bazy danych. W czwartym rozdziale przedstawiono przykłady praktycznego zastosowania współczesnych baz danych w modelowaniu procesów eksploatacji pojazdów o napędzie elektrycznym w komunikacji miejskiej. Uwagę skupiono na problemach związanych z przestawieniem komunikacji miejskiej na autobusy elektryczne oraz wdrożeniem nowatorskich środków transportu. Zaproponowano autorską metodę oszacowania zużycia energii elektrycznej dla dowolnej trasy przejazdu pojazdu elektrycznego na podstawie jej charakterystyk i wzorcowych pomiarów, a następnie zbudowano model obsługi procesu ładowania pojazdów elektrycznych na krańcach trasy z wykorzystaniem podejścia systemów masowej obsługi. Praktycznym wynikiem prac naukowo-badawczych jest komputerowy system bazodanowy realizujący zaproponowane metody modelowania wybranych procesów obsługi pojazdów elektrycznych w komunikacji miejskiej.
Wytrzymałość materiałów. Wybrane zagadnienia
Cezary Ajdukiewicz, Aleksander Szwed
Autorzy podręcznika założyli, że Czytelnik już zna niektóre elementy kursu wytrzymałości materiałów, takie jak wyznaczanie sił przekrojowych w prostych układach prętowych, obliczanie charakterystyk geometrycznych figur płaskich i podstawowe równania mechaniki ciała sprężystego w zagadnieniu przestrzennym. W opracowaniu sprowadzono je do zagadnienia jedno- i dwuwymiarowego, z omówieniem niektórych cech stanu naprężenia lub odkształcenia, wykorzystywanych w dalszej części podręcznika. W książce poruszono wiele zagadnień praktycznych związanych z projektowaniem, co stanowi dobry punkt wyjścia do wykładów z przedmiotów traktujących szczegółowo o konstrukcjach metalowych, drewnianych, żelbetowych czy zespolonych. Ukierunkowanie na zagadnienia związane z budownictwem nie ogranicza jednak ogólności podręcznika, który może być wykorzystywany także na innych kierunkach studiów. W podręczniku szczegółowo omówiono zagadnienia prętów zginanych i obciążonych osiowo oraz wybrane przypadki prętów skręcanych. Wyprowadzono i omówiono podstawowe sformułowania zagadnień brzegowych różnych teorii prętów oraz metody ich badania i rozwiązywania. Zamieszczono liczne przykłady rozwiązań zadań z podaniem wyników w formie graficznej oraz ich interpretacją w odniesieniu do potencjalnych zastosowań w budownictwie. Przedstawiono też wstęp do metody elementów skończonych w zastosowaniu do prętów obciążonych osiowo i zginanych. Zagadnienia przeanalizowano zarówno w zakresie sprężystym, jak i sprężysto-plastycznym, wprowadzając podstawy teorii nośności granicznej. Omówiono także zjawisko wyboczenia w kontekście obowiązujących rozwiązań normowych. Książka jest podzielona na osiem rozdziałów. Materiał zawarty w rozdziałach od pierwszego do szóstego dotyczy zagadnień sprężystych, które pozwalają na wyznaczenie przemieszczenia (sztywności) elementów konstrukcyjnych i, w konsekwencji, na ich zastosowanie w wymiarowaniu elementów na stan graniczny użytkowania. Treści przedstawione w rozdziałach siódmym i ósmym oraz częściowo szóstym dotyczą wyznaczenia nośności elementów konstrukcyjnych, osiąganej przez wyczerpanie wytrzymałości materiału lub utratę stateczności prętów, dającej podstawy do wymiarowania na stan graniczny nośności.
Wytwarzanie energii elektrycznej
Józef Paska
Podręcznik zawiera podstawowe informacje z zakresu wytwarzania energii elektrycznej, rozumianego jako proces, w którym energia pierwotna zawarta w surowcach energetycznych lub przejawiająca się bezpośrednio w postaci sił przyrody jest przetwarzana do postaci finalnej - energii elektrycznej, której nośnikiem jest prąd elektryczny. Omówiono elektrownie cieplne konwencjonalne i jądrowe, elektrociepłownie, elektrownie wodne, elektrownie z turbinami gazowymi i silnikami spalinowymi, a także nowe tendencje w wytwarzaniu energii elektrycznej oraz wybrane zagadnienia przy elektrowni w systemie elektroenergetycznym.
Zarządzanie innowacjami a cykle gospodarcze. Wyzwania, relacje, metody
Stanisław Marciniak, Wojciech Wiszniewski, Eryk Głodziński
W opracowaniu zaprezentowano wyniki badań na temat różnych aspektów innowacji oraz faz ich rozwoju, które są prowadzone w Zakładzie Badań i Rozwoju Produkcji Instytutu Organizacji Systemów Produkcyjnych Politechniki Warszawskiej. Problematyka ta analizowana jest interdyscyplinarnie, szczególnie z punktów widzenia: inżynierskiego, ekonomicznego i społecznego. Zamierzeniem Autorów jest zaprezentowanie rozszerzonego spojrzenia na innowacje w kontekście zmieniającego się otoczenia makroekonomicznego. Przyjęto tezę, że nowoczesne podejście do tworzenia i komercjalizacji innowacji musi uwzględniać zmiany wynikające z uwarunkowań faz cyklu koniunkturalnego. Narzędzia wspierające rozwój innowacji powinny wspomagać przezwyciężenie kryzysu, w którym organizacja znalazła się w wyniku oddziaływania otoczenia zewnętrznego i stymulować jej rozwój w warunkach koniunktury gospodarczej.
Katarzyna Szczepańska
Celem niniejszej publikacji jest przedstawienie w perspektywie zarządczej teoretycznych i praktycznych podstaw różnych klasyfikacji zasad zarządzania jakością oraz uporządkowanej ich charakterystyki. Cel został sformułowany na podstawie wieloletniego doświadczenia autorki w projektowaniu oraz wdrażaniu zarówno systemu, jak i koncepcji zarządzania jakością w polskich przedsiębiorstwach, z którego wynika między innymi, że opracowanie koncepcji zarządzania jakością w organizacji jest determinowane przyjętymi zasadami, a przede wszystkim ich rozumieniem. Stanowi to o różnicy między koncepcjami zarządzania jakością w organizacjach. Cel uzasadniony jest również potrzebami dydaktycznymi wynikającymi z programu kształcenia studentów na Wydziale Zarządzania Politechniki Warszawskiej. Książka jest adresowana zarówno do studentów, doktorantów, słuchaczy studiów podyplomowych, pracowników naukowo-dydaktycznych szkół wyższych, jak i praktyków zajmujących się zarządzaniem jakością w przedsiębiorstwach przemysłowych, usługowych i handlowych, w tym konsultantów. Szczególnym adresatem jest kadra zarządzająca organizacjami (w tym w sektorze non-profit), w których jest wdrażana lub doskonalona koncepcja zarządzania jakością.