Verleger: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
Modelowanie komputerowe w praktyce inżynierskiej. Statyczny model prostokątnej płyty typu sandwich
Stanisław Karczmarzyk
Skrypt jest przeznaczony dla studentów wydziałów mechanicznych i budowlanych uczelni politechnicznych. Opracowanie zawiera wykład teorii płyty sandwiczowej z laminowanymi warstwami zewnętrznymi i ortotropową warstwą środkową w ujęciu praktycznym. Celem tego ujęcia jest ułatwienie czytelnikowi - projektantowi konstrukcji sandwiczowych, efektywnego zaznajomienia się z prezentowaną teorią i jej zastosowaniem na etapie projektowania wstępnego. Zakres skryptu obejmuje m.in.: opis wybranych modeli kinematycznych płyty sandwiczowej; prezentacja lokalnych modeli fizycznych warstewek laminowanych, z których złożone są warstwy zewnętrzne oraz lokalnego modelu fizycznego warstwy środkowej płyty sandwiczowej; wyprowadzenia globalnych modeli fizycznych płyty sandwiczowej; wyprowadzenia przemieszczeniowych równań równowagi płyty sandwiczowej; opis sposobu aplikacji teorii oraz dane i wyniki obliczeń dla pięciu płyt sandwiczowych z laminowanymi warstwami zewnętrznymi z różnymi wzmocnieniami laminatu (aramidowymi, grafitowymi, szklanymi, węglowymi itp.).
Modelowanie konstrukcji budowlanych
Zbigniew Kacprzyk, Przemysław Czumaj, Sławomir Dudziak
Do napisania niniejszej pracy skłoniła autorów coraz większa tendencja do wykonywania złożonych obliczeń przy słabej znajomości ograniczeń metody elementow skończonych i bez należytej weryfikacji. Tendencja ta jest widoczna jest zarówno w praktyce projektowej, jak i w programach nauczania uczelni technicznych. Zdaniem autorów znajomość MES-u przez konstruktorów może być dość powierzchowna w zakresie podstaw teoretycznych, ale powinna być pełna w zakresie wykorzystywanych elementów skończonych. Przykładowo, jeśli konstruktor analizuje płytę średniej grubości i wykorzystuje płytowy element skończony, nie musi znać wyprowadzenia równań opisujących ten element, ale powinien znać ogólne zasady stosowania takiego elementu (w tym warunki stosowalności teorii płyt średniej grubości), a szczególnie warunki (i ścieżkę) zbieżności. Celem pracy jest pokazanie możliwości modelowania konstrukcji, skutków modelowania i możliwie najprostszego przedstawienia teorii MES umożliwiającego odpowiedzialne prowadzenie obliczeń i ich weryfikację. Autorzy podjęli próbę sformułowania standardów obliczeń inżynierskich wspomaganych komputerem, ale mają świadomość, że zamieszczone informacje są zaledwie przyczynkiem do tego ważnego elementu pracy inżyniera. Książka dedykowana jest konstruktorom budowlanym, studentom kierunku budownictwo, uczestnikom kursów użytkowników programów wspomagających i automatyzujących projektowanie konstrukcji.
Modelowanie numeryczne wybranych zagadnień natryskiwania cieplnego
Tomasz Chmielewski
Metody natryskiwania termicznego są jednymi z najbardziej uniwersalnych technik nanoszenia materiałów powłokowych na materiał podłoża. Umożliwiają one wytwarzanie warstw metalicznych, ceramicznych, jak i kompozytowych, zarówno na podłożach metalicznych, jak i ceramicznych. Niekorzystny stan naprężeń własnych zarówno w powłoce, jak też na granicy powłoki i podłoża, może mieć decydujący wpływ na trwałość eksploatacyjną wytwarzanych powłok i warstw. Ocena stanu naprężeń w natryskiwanych powłokach i wytwarzanych warstwach prowadzona jest metodami analitycznymi, eksperymentalnymi oraz z wykorzystaniem analiz numerycznych. W monografii omówiono założenia do budowy modelu komputerowego układu powłoka metalowa-podłoże ceramiczne pod kątem analizy naprężeń powstałych w procesie natryskiwania termicznego powłok. Na ich podstawie zbudowano model komputerowy (oparty na metodzie elementów skończonych) w celu analizy i prognozowania naprężeń w otrzymywanych powłokach. Zamieszczono także wyniki wpływu prędkości uderzenia cząstki oraz rodzaju materiału powłokowego (Cu, Ti) i podłoża (ceramika Al2O3, żelazo) na deformację cząstki, rozkład pola temperatury oraz pola naprężeń w analizie obejmującej fazę tworzenia się powłoki. Określono wpływ ilości zastosowanych podwarstw, z których składa się powłoka, na wielkość i rozkład naprężeń własnych w powłoce po jej utworzeniu i ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Zbudowane modele komputerowe weryfikowano poprzez pomiary wygięcia próbek po procesie natryskiwania termicznego oraz analityczne obliczenia naprężeń w powłokach na podstawie ich krzywizny wygięcia.
Michał Kłodawski
W monografii przedstawiono modelowanie procesów magazynowych widziane z perspektywy oceny wydajności i bezpieczeństwa pracy. Pracę poprzedziła prezentacja wybranych aspektów modelowania procesów magazynowych. Sprecyzowano także szczegółowe cele modelowania procesów magazynowych i omówiono różnego rodzaju obiekty magazynowe i realizowane w nich procesy (wraz z ich charakterystyką). Następnie opisano problematykę wydajności i bezpieczeństwa pracy w obiektach magazynowych, w tym efektywność i wydajność procesu i obiektu magazynowego, jego miary i wybrane podejścia do zwiększania wydajności procesu magazynowego, zagrożenia pracowników magazynowych i wybrane podejścia do ograniczania ryzyka i zagrożeń w procesach magazynowych, a na tej podstawie ocenę ryzyka zawodowego w obiektach magazynowych. W ten sposób powstał model obiektu i procesu magazynowego, posiadający włąsną strukturę, zadania logistyczne, zasoby pracy, elementy strukturalne ze swoimi charakterystykami oraz system organizacji procesu magazynowego. Następnie omówiono wybrane modele procesów magazynowych dotyczące wydajności i bezpieczeństwa, a w tym model rozmieszczenia asortymentu w magazynie, model optymalizacji tras pracowników oraz model oceny bezpieczeństwa w obiektach magazynowych. Zaprezentowano także metody symulacyjne w ocenie procesów magazynowych i przeanalizowano ich wady, zalety, sposoby konstruowania oraz narzędzia do symulacji procesów magazynowych. Efektem finalnym opracowania są badania symulacyjne procesów magazynowych w aspekcie wydajności i bezpieczeństwa - case study. W tej części pracy przedstawiono założenia do badań symulacyjnych, omówiono parametry podstawowych elementów modelu symulacyjnego, zaprezentowano logikę działania modelu symulacyjnego i różne warianty symulacyjne, a pracę zwieńczono porównaniem i podsumowaniem uzyskanych wyników.
Modelowanie procesów ruchu i obsługi statków powietrznych
Anna Kwasiborska
W części wstępnej opracowania scharakteryzowano ruch lotniczy, jego elementy składowe oraz rolę i zadania służb ruchu lotniczego. Następnie przedstawiono organizację ruchu dolotowego w przestrzeni powietrznej oraz na lotnisku. Omówiono różne sposoby organizacji ruchu odlotowego z uwzględnieniem nowych rozwiązań stosowanych w ruchu lotniczym. Ważną rolę przypisano procesom obsługi statków powietrznych odbywających się na lotniskach, z uwagi na znaczący wpływ prawidłowej ich realizacji na przepustowość operacyjną lotniska. W kolejnych częściach pracy przedstawiono teoretyczną wiedzę dotyczącą metod analizy procesów w ruchu lotniczym. Omówiono również wybrane narzędzia symulacyjne w odniesieniu do analizy wybranych procesów obsługi ruchu lotniczego. Przegląd istniejących metod i narzędzi służących do analizy procesów obsługi statków powietrznych, powiązano ze stwierdzeniem potrzeby poszukiwania nowych rozwiązań i zastosowań. Omawiane metody wzbogacono o przykłady zastosowane do analizowanych procesów obsługi statków powietrznych. Zasadniczą częścią pracy było modelowanie ruchu dolotowego statków powietrznych oraz procesów w ruchu naziemnym. Przedstawiono autorską metodologię postępowania przy analizie ruchu dolotowego statków powietrznych. Zastosowane sieci Petriego oraz narzędzie symulacyjne pozwoliły na określenie autorskiego wskaźnika oceny organizacji ruchu dolotowego. Procesy w ruchu naziemnym, w tym również obsługa naziemna statków powietrznych, zostały opisane autorskim sposobem postępowania przy sekwencjonowaniu przedstartowym statków powietrznych.
Konrad Lewczuk
Celem funkcjonowania systemów magazynowych jest regulacja, czyli zmniejszanie niekorzystnych następstw różnic w natężeniu i strukturze strumieni materiałowych, wynikających z popytu i podaży określonych dóbr. Cel ten wymaga posiadania przez magazyn odpowiednich zdolności buforowania (przechowywania) oraz zdolności rozdziału i konsolidacji materiałów. Tak więc zadania logistyczne magazynu wynikają z przepływów materiałowych w łańcuchu dostaw oraz związanych z tymi przepływami informacji. Magazyny mogą być umiejscowione w różnych miejscach w łańcuchu dostaw między miejscami pozyskiwania podstawowych surowców, przez miejsca obsługi produkcji na różnych szczeblach, sprzedaż produktu finalnego końcowemu nabywcy, aż po utylizację tego, co z produktu zostaje po zużyciu. Przedmiotem rozważań zawartych w niniejszej monografii jest modelowanie procesów w obiektach magazynowych w zastosowaniu do oceny niezawodności i efektywności ich funkcjonowania, a w szerszym aspekcie - funkcjonowania systemów, w których one pracują.
Modelowanie procesu eksploatacji systemów telematyki transportu
Adam Rosiński
Systemy telematyki transportu integrują informatykę z telekomunikacją w zastosowaniach dla potrzeb systemów transportowych. Umożliwia to zwiększenie poziomu bezpieczeństwa pojazdów i obiektów realizujących zadania transportowe, przy jednoczesnym wzroście efektywności wykorzystania infrastruktury transportowej i środków transportu. W monografii przedstawiono podejście niezawodnościowe w analizie systemów telematyki transportu, które umożliwia takie ich zaprojektowanie, by funkcjonowały poprawnie przez określony czas, co zależy nie tylko od niezawodności części składowych tworzących system, ale również od efektywnego zarządzania procesem eksploatacji. Przeanalizowano także systemy telematyki transportu w aspekcie niezawodnościowo-eksploatacyjnym i przedstawiono metody wspomagania podejmowania decyzji eksploatacyjnych, które wykorzystują autorskie modele procesu eksploatacji.
Nanomateriały węglowe w technologii elektroniki drukowanej
Marcin Słoma
W opracowaniu przedstawiono najważniejsze osiągnięcia w dziedzinie szeroko pojętej nanotechnologii w elektronice z zastosowaniem nanomateriałów węglowych, poczynając od opisu procesów ich syntezy, przez narzędzia badawcze stosowane do oceny ich właściwości, a kończąc na praktycznych i potencjalnych zastosowaniach w elektronice. Autor skupił się na przedstawieniu światowych osiągnięć w dziedzinie badań i zastosowania nanomateriałów węglowych w technice drukowanej. W książce zawarto krytyczną analizę aspektu zastosowania nanomateriałów węglowych, których niespotykane wcześniej właściwości elektroniczne, mechaniczne, termiczne, optyczne, chemiczne i biologiczne sugerowały niemal nieograniczone możliwości aplikacyjne, co rozbudzało marzenia o zastosowaniach mogących zrewolucjonizować nasz świat technologii i nauki. Próby wykorzystania tych wyjątkowych możliwości wymagają jednak całkiem nowych rozwiązań technicznych, technologicznych i badawczych. Książka powinna być zrozumiała dla studentów stopnia magisterskiego, posiadających wiedzę z zakresu matematyki, fizyki, chemii i inżynierii materiałowej. Może być także przydatna dla naukowców z innych obszarów badań oraz kadry dydaktycznej jako podręcznik do zajęć z zakresu nowych technologii elektronicznych.
Napędy elektryczne. Laboratorium
Ireneusz Krakowiak
Niniejszy skrypt zawiera ćwiczenia laboratoryjne z zakresu napędów elektrycznych. Przeznaczony jest przede wszystkim dla studentów Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej, odrabiających ćwiczenia na studiach inżynierskich w ramach Laboratorium Napędy elektryczne oraz Laboratorium Inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Skrypt może stanowić pomoc zarówno dla słuchaczy studiów stacjonarnych, jak i niestacjonarnych. Może się okazać przydatny również na kierunkach mechanicznych innych wydziałów. Intencją stworzenia skryptu było umożliwienie studentom lepszego przygotowania się do zajęć laboratoryjnych w tym obszarze wiedzy. Oprócz opisu zasadniczo proponowanego przebiegu ćwiczenia zasugerowano również możliwości co do rozszerzenia badań z wykorzystaniem istniejących na stanowisku środków technicznych. Poza prezentacją stanowiska i propozycją przebiegu ćwiczenia w opisie każdego z nich studenci znajdą krótką część merytoryczną oraz wskazówki, jaka wiedza z poprzednich etapów kształcenia jest niezbędna do wykonania ćwiczenia.
Agnieszka Dąbska, Stanisław Pisarczyk, Paweł Popielski
Nasypy budowlane są jednymi z najczęściej wykonywanych i spotykanych obiektów budowlanych w inżynierii lądowej i wodnej. Podręcznik jest kompleksowym opracowaniem zagadnień dotyczących projektowania, budowy i kontroli nasypów wykonanych z gruntów naturalnych i antropogenicznych. Treść podręcznika podzielono na trzynaście rozdziałów. We wstępie omówiono ogólną problematykę budowy nasypów ziemnych. W rozdziale drugim przedstwiono podstawową charakterystykę nasypów budowlanych. Rozdział trzeci omawia grunty budowlane oraz ich klasyfi kację według norm PN-EN ISO 14688-1:2018, PN-EN ISO 14688-2:2018 oraz PN-B-02480:1986. Rozdział czwarty poświęcono zagadnieniu zagęszczalności gruntów, zarówno naturalnych, jak i antropogenicznych. W piątym rozdziale zawarto opis przydatności gruntów do wykonywania nasypów budowli komunikacyjnych, a w rozdziale szóstym – do budowy nasypów hydrotechnicznych. Metody wykonywania nasypów ogólnobudowlanych omówiono w rozdziale siódmym. Ósmy rozdział poświęcono opisowi metod wzmacniania i uszczelniania korpusów nasypów. W rozdziale dziewiątym przedstawiono charakterystykę geotechniczną słabego podłoża i omówiono metody posadawiania nasypów na podłożu słabonośnym, a w rozdziale dziesiątym umocnienia biologiczne i techniczne skarp nasypów stosowane w praktyce. Rozdział jedenasty poświęcony jest kontroli jakości zagęszczenia gruntu w nasypach budowlanych. W rozdziale dwunastym przedstawiono wymagania dotyczące zakresu rozpoznania podłoża na potrzeby realizacji nasypów, a w rozdziale trzynastym metody obliczeniowe oceny stateczności skarp nasypów. Podręcznik „Nasypy budowlane” jest skierowany do studentów i absolwentów wydziałów budownictwa lądowego i wodnego oraz inżynierii środowiska uczelni wyższych oraz do inżynierów praktyków.
Artur Zbiciak, Wiesław Grzesikiewicz
Celem monografii jest przedstawienie nowego ujęcia zagadnień statyki konstrukcji inżynierskich opisywanych nieróżniczkowalnymi funkcjonałami energii. Przedmiotowa tematyka, nazwana w pracy "niegładką statyką analityczną", znajduje się w obszarze badań wielu światowych ośrodków, przy czym w Polsce nie znalazła jeszcze wyrazu w postaci zwartej monografii. Rozpatrywane w pracy zagadnienia zawierają się w problematyce niegładkich układów mechanicznych, ukształtowanej m.in. pracami: Jeana, Moreau [48], [49] i Panagiotopoulosa [71]-[73], Acary'ego i Brogliato [1], [2], [13], Glockera [27] i innych (np. [56]). Opisy zagadnień, które są prezentowane w niniejszej monografii, znacznie odbiegają od sformułowań powszechnie stosowanych w podręcznikach akademickich, gdzie rozpatrywane są przede wszystkim układy charakteryzowane za pomocą różniczkowalnych (gładkich) funkcjonałów energii. Taki opis nie wystarcza często do odwzorowania istotnych cech modelowanych obiektów, szczególnie w odniesieniu do modeli maszyn, pojazdów i elementów konstrukcji budowlanych, w których znajdują się ograniczniki przemieszczeń i ograniczniki sił wymagające wprowadzenia opisu matematycznego z zakresu niegładkiej analizy wypukłej. Teza pracy jest związana z możliwością i adekwatnością wprowadzenia takiego opisu.
Nielokalne i lokalne modele obliczeniowe oporności akustycznej struktur warstwowych
Stanisław Karczmarzyk
Analiza akustyczna, w szczególności także w zakresie przedstawionym w tym skrypcie, jest bardzo pożądana w procesie projektowania wielu konstrukcji inżynierskich: ścian i stropów budynków, pudeł (nadwozi) wagonów kolejowych szybkich pociągów, kabin operatorów maszyn roboczych, kadłubów samolotów, nadwozi autobusów itp. Dlatego, włączenie modelowania akustycznego struktur warstwowych do procesu dydaktycznego na wyższych uczelniach jest jak najbardziej uzasadnione. Obecnie brakuje w Polsce systematycznych opracowań z tej tematyki dla studentów uczelni politechnicznych. Autor ma nadzieję, że ten skrypt zmniejsza częściowo ten niedobór. W celu uzyskania możliwie najlepszego efektu dydaktycznego, autor wychodząc z poziomu podstawowych analiz geometrycznych, założeń kinematycznych i równań ruchu, skupił uwagę na dokładnych opisach modeli nielokalnych i lokalnych w tym algorytmów wyznaczania izolacyjności akustycznej i częstotliwości koincydencji struktur w ramach tych modeli. Zagadnienia opracowano w taki sposób aby student mógł zrozumieć idee oraz szczegóły i samodzielnie opracować program(y) komputerowy(e) do wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych struktur warstwowych i częstotliwości koincydencji. Do sprawdzenia wiadomości czytelnika zamieszczono pytania kontrolne.
Niepewność pomiarów w laboratorium balistyki
Zbigniew Wrzesiński
W badaniach laboratoryjnych balistyki, narzędziem umożliwiającym obiektywne i prawdopodobne oszacowanie parametrów rozkładu wybranych cech elementów populacji, jest teoria niepewności pomiaru wykorzystująca elementarne prawa rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej. Dlatego też w części początkowej pracy omówiono niezbędne wybrane wiadomości z rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej, takie jak: zmienne losowe jednowymiarowe, zmienne losowe wielowymiarowe oraz parametry rozkładu badanej cechy elementów populacji, wartość oczekiwaną, estymację punktową i przedziałową oraz współczynnik korelacji liniowej Pearsona. Istotną częścią pracy jest omówienie rozkładów statystycznych. Rozkładem statystycznym który omówiono szczegółowo jest rozkład jednopunktowy. Postąpiono tak z tego względu, że rozkład ten jest podstawą do zdefiniowania rozkładów wielopunktowych będących w istocie złożeniem wielokrotnym rozkładu jednopunktowego. Rozkład jednopunktowy przedstawiono jako degenerację rozkładu ciągłego jednostajnego do punktu. Dalej dokonano złożenia rozkładu jednopunktowego w rozkład n-punktowy zwany inaczej rozkładem dwumianowym Bernoulliego. Przytoczono również twierdzenie Moivere’a-Laplace’a odnoszące się do rozkładu dwumianowego Bernoulliego które wskazuje, że w przejściu granicznym dla tego rozkładu zbiega się on do rozkładu normalnego Gaussa, który to rozkład znajduje zastosowanie w prawie wszystkich procesach zachodzących w przyrodzie i w wielu innych dziedzinach życia. Omówiono również rozkład chi-kwadrat i rozkład t-Studenta stosowany przy ocenie niepewności pomiaru dla oszacowania przedziału ufności i poziomu ufności znalezienia w nich parametru rozkładu średniej arytmetycznej zmiennej losowej populacji, jeżeli próba losowa nie przekracza trzydziestu pomiarów (n < 30). Omówiono również regresję liniową, która sprowadza zagadnienie współzależności zmiennych losowych do zależności funkcyjnej. Natomiast regresję nieliniową opisano jako ogólną procedurę służącą do dopasowania dowolnego rodzaju zależności między zmiennymi Y objaśnianą oraz X objaśniającą. Podano przykłady kilku funkcji nieliniowych, które po transformacji zmiennych losowych doprowadzono do modelu regresji liniowej. W pracy uwzględniono dokument Głównego Urzędu Miar zatytułowany „Wyrażanie niepewności pomiaru: Przewodnik”, wydany w 1999 roku. Na podstawie tego dokumentu określono niepewności standardowe typu A oraz typu B, niepewności wzorcowania dla podstawowych przyrządów stosowanych w laboratoriach, obliczanie niepewności standardowej dla wielkości złożonych, niepewność rozszerzoną oraz weryfikację hipotezy liniowości.
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.
Tadeusz Szopa
Książka jest adresowana do studentów uczelni technicznych, w tym przede wszystkim wydziałów mechanicznych. Przedstawiono w niej podstawowe zagadnienia z zakresu bezpieczeństwa i niezawodności: modelowanie i analizę niezawodności obiektów technicznych i człowieka, modelowanie strat i zagrożeń, metody statystyczne i eksperckie szacowania niezawodności i strat, ilościową i jakościową analizę ryzyka, ryzyko związane z działalnością czynników szkodliwych oraz metody badania wypadków.
Nośność podłoża gruntowego fundamentów bezpośrednich
Agnieszka Dąbska, Stanisław Pisarczyk
Treść podręcznika została podzielona na dziewięć rozdziałów. We wstępie wyjaśniono ważność podejmowanej problematyki oraz wskazano niebezpieczeństwa przekroczenia stanów granicznych gruntu. W rozdziale drugim omówiono wytrzymałość gruntów na ścinanie, metody badań laboratoryjnych i polowych oraz propozycje określania wytrzymałościowych parametrów geotechnicznych na podstawie zależności empirycznych podanych przez różnych autorów i niektóre normy. W trzecim rozdziale przedstawiono podstawowe kryteria oceny nośności podłoża gruntowego. Rozdział czwarty poświęcony jest klasycznym metodom obliczania nośności podłoża przy osiowym obciążeniu fundamentów, a rozdział piąty przy obciążeniu mimośrodowym. W rozdziale szóstym omówiono wybrane metody obliczania nośności podłoża uwarstwionego z warstwą słabszą. W rozdziale siódmym przedstawiono metody normowe obliczania nośności podłoża według norm obowiązujących, a także historycznych w Polsce oraz w Niemczech i w Rosji. Rozdział ósmy poświęcono wybranym metodom obliczania nośności nasypów posadowionych na podłożu słabonośnym. W rozdziale dziewiątym przedstawiono ogólną charakterystykę skał i masywów skalnych wraz z ich parametrami fizycznymi i mechanicznymi oraz propozycję własną autorów określania nośności podłoża skalnego. Podręcznik ten jest skierowany do studentów i absolwentów wydziałów inżynierii środowiska i wydziałów budownictwa wodnego i lądowego. Pozwoli na szersze zapoznanie się z problematyką nośności podłoża gruntowego pod fundamentami bezpośrednimi oraz na prześledzenie historii zagadnienia.