Technologia mikrowycinania elektroerozyjnego materiałów trudnoobrabialnych

Dorota Oniszczuk-Świercz

W pracy przedstawiono zagadnienia oddziaływania energii wyładowania elektrycznego na przebieg procesu erozji i skutki jakościowe mikrowycinania elektroerozyjnego trudnoobrabialnych materiałów, czyli Inconelu 718 oraz stopu tytanu Ti6Al4V. Analiza stanu wiedzy, dotycząca badań nad obróbką elektroerozyjną, wskazuje, że ze względu na złożoność zjawisk fizycznych występujących w trakcie wyładowań elektrycznych i ich stochastyczny charakter występują trudności w identyfikacji wpływu parametrów i warunków obróbki na wskaźniki technologiczne. Badania skoncentrowane były na wyznaczeniu oddziaływania energii wyładowania elektrycznego na geometrię śladów pojedynczych wyładowań elektrycznych, cechy topografii i morfologię obrabianej powierzchni, grubość warstwy przetopionej, dyfuzję pierwiastków z elektrod roboczych i występowanie defektów mikrostruktury. Dokonano oceny wpływu energii wyładowania elektrycznego na zjawiska fizyczne determinujące proces usuwania materiału i kształtowania nowych właściwości warstwy wierzchniej. Istotną częścią badań jest wyznaczenie modeli predykcyjnych opisujących wpływ energii wyładowania elektrycznego oraz parametrów wpływających na stabilność procesu na wybrane parametry chropowatości powierzchni i wydajność powierzchniową usuwania materiału. Opracowane modele regresyjne stanowiły podstawę optymalizacji wielokryterialnej procesu mikrowyciania elektroerozyjnego Inconelu 718 oraz stopu tytanu Ti6Al4V. Przeprowadzona analiza zjawisk fizycznych zdeterminowanych przez energię wyładowania elektrycznego oraz właściwości przedmiotu obrabianego.

Metrologia przepływów

Mateusz Turkowski

W książce zwrócono uwagę na najważniejsze właściwości przepływomierzy, ich zalety, ale też zasadnicze ograniczenia poszczególnych rozwiązań, aby ułatwić optymalny z metrologicznego, energetycznego i ekonomicznego punktu widzenia dobór urządzenia. Nie ograniczano się jednak tylko do praktycznych wskazówek. Autor uważa, że głębsza znajomość podstaw teoretycznych funkcjonowania poszczególnych przepływomierzy może być kluczowa dla prawidłowego zaprojektowania instalacji pomiarowej, przez którą rozumie się nie tylko przepływomierz, ale też przylegające odcinki pomiarowe, zawory odcinające, układy obejściowe, tory pomiarowe wielkości wpływających (najczęściej temperatura i ciśnienie) i w końcu przeliczniki umożliwiające korekcję wpływu tych parametrów. Najważniejsze w ujęciu ogólnym właściwości i parametry przepływomierzy przedstawiono w tablicy zamieszczonej na końcu książki.

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.

Nieustalone stany bocznego znoszenia ogumienia. Badania eksperymentalne i modelowe

Witold Luty

Publikacja powstała na bazie badań eksperymentalnych Autora, uzupełnionych opisem analitycznym. W opracowaniu omówiono nieustalone stany bocznego znoszenia ogumienia oraz zagadnienia dotyczące modelowania współpracy koła ogumionego z podłożem w nieustalonym stanie bocznego znoszenia. Pracę wieńczy ocena wpływu nieustalonych stanów bocznego znoszenia ogumienia na dynamikę poprzeczną pojazdu.

Mechanika aerozoli

Arkadiusz Moskal

W monografii zaprezentowano kompleks zagadnień dotyczących mechaniki układów koloidalnych, w których fazę ciągłą stanowi powietrze, a fazę rozproszoną cząstki ciała stałego lub krople cieczy, czyli aerozoli. Występują one w różnych zagadnieniach technicznych, a do najważniejszych zalicza się filtrację powietrza i aerozoloterapię. W obydwu przypadkach zrozumienie praw mechaniki układów aerozolowych jest kluczowe na drodze do optymalizacji wspomnianych procesów i dlatego autor poświęcił im szczególnie dużo miejsca. 

Podstawy zarządzania jakością

Katarzyna Szczepańska

Książka przedstawia teoretyczne podstawy zarządzania jakością w ujęciu zarządzania operacyjnego. Przedstawia zagadnienia teorii jakości, systemów jakości, ekonomiki jakości oraz metod wspomagających zarządzanie jakością i jego doskonalenie. Odbiorcami książki są nie tylko studenci uczelni wyższych, ale także słuchacze studiów podyplomowych i doktoranci zainteresowani problematyką współczesnego zarządzania jakością.

Wybrane zagadnienia modelowania matematycznego oraz oceny pod kątem energetycznym i egzergetycznym układów magazynujących energię przy pomocy sprężonego powietrza

Łukasz Szabłowski

W monografii opisano zagadnienia związane z technologią magazynowania energii przy użyciu sprężonego powietrza (CAES - ang. Compressed Air Energy Storage). Przedstawiono dotychczasowy stan wiedzy na temat tej technologii. Opisano również znaczenie układów do magazynowania energii przy użyciu sprężonego powietrza, definiując tym samym cel prezentowanego opracowania. Zaproponowano hipotezę, że układy CAES mogą być konkurencyjne dla innych wielkoskalowych magazynów energii, takich jak np. elektrownie szczytowo-pompowe. Dokonano klasyfikacji układów CAES według kilku kryteriów. Przedstawiono perspektywy rozwoju technologii CAES - zarówno w Polsce, jak i na świecie. Zaprezentowano możliwe lokalizacje struktur geologicznych mogących być naturalnymi magazynami na sprężone powietrze. Przedstawiono dotychczasowy stan rozwoju technologii CAES, istniejące na świecie instalacje tego typu oraz projekty będące w trakcie realizacji. Następnie zaprezentowano opis matematyczny rożnych układów CAES. Opisano równania użyte do modelowania poszczególnych elementów modeli matematycznych takich układów. Do modelowania układów o stałej objętości magazynu (zmiennociśnieniowych) użyto równań opisujących procesy dynamiczne. Z kolei do modelowania układów stałociśnieniowych wykorzystano równania statyczne. Przedstawiono opisy matematyczne oraz założenia dla modeli stałoobiętościowych i stałociśnienowych, diabatycznych oraz adiabatycznych, stacjonarnych i układów do zastosowań mobilnych. Dokonano analizy energetycznej dla wszystkich rozważanych typów układów CAES. Opisano procesy konwersji energii (oraz straty energii) dla poszczególnych elementów rozważanych typów układów CAES. Obliczono również sprawności magazynowania energii. Następnie do oceny układów CAES wykorzystano analizę egzergetyczną. Analiza ta ukierunkowana jest na poszukiwanie przyczyn niedoskonałości termodynamicznych poszczególnych maszyn i urządzeń wchodzących w skład rozważanych układów oraz tychże układów w ujęciu całościowym. Przedstawiono konwencjonalną oraz zaawansowaną analizę egzergetyczną. Konwencjonalną analizę egzergetyczną przeprowadzono dla wszystkich rozważanych układów CAES, natomiast zaawansowaną analizę egzergetyczną przeprowadzono dla jednego wybranego przypadku - układu do podwodnego magazynowania energii przy użyciu sprężonego powietrza.

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.