Verleger: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
Wybrane metody inteligencji obliczeniowej w praktyce. Laboratorium
Mirosław Parol (red.)
Głównym celem tej publikacji jest aktualizacja treści części ćwiczeń laboratoryjnych skryptu stanowiącego jego wydanie I z roku 2008. Aktualizacja dotyczy również rozszerzenia jednego ćwiczenia oraz wprowadzenia jednego nowego ćwiczenia dotyczącego nieomawianej w dotychczasowym skrypcie metody inteligencji obliczeniowej oraz możliwego jej zastosowania. Aktualne wydanie skryptu nie zawiera ćwiczeń dotyczących sztucznych sieci neuronowych, które znajdowały się w wydaniu I. Zmianie uległ również tytuł skryptu. Skrypt zawiera opis ćwiczeń laboratoryjnych realizowanych głównie na przedmiotach: "Metody sztucznej inteligencji w elektroenergetyce" i "Podstawy sztucznej inteligencji". Opis poszczególnych ćwiczeń jest typowy dla zajęć laboratoryjnych o charakterze komputerowym
Wybrane metody numeryczne z przykładami zastosowań w zadaniach inżynierskich
Stanisław Rosłoniec
W opracowaniu przedstawiono wybrane metody numeryczne wykorzystywane do rozwiązywania układów równań liniowych i nieliniowych, interpolowania i aproksymowania funkcji jednej zmiennej, całkowania funkcji jednej i wielu zmiennych, różniczkowania funkcji jednej i wielu zmiennych oraz całkowania układów równań różniczkowych zwyczajnych. Wszystkie przedstawione metody zilustrowano przykładami wynikającymi z konkretnych zadań inżynierskich. Skrypt ten może być wykorzystywany w szkołach wyższych o profilu technicznym. Prezentowane, już trzecie, wydanie podręcznika zostało znacznie zmienione. Całkowicie nowym rozdziałem jest rozdział 2, traktujący o numerycznych metodach rozwiązywania zagadnień własnych macierzy algebraicznych. W pierwszym z jego podrozdziałów przedstawiono standardowe metody wyznaczania wartości i wektorów własnych macierzy trójdiagonalnych. Następnie przedstawiono kolejno wersje metody potęgowej i przykłady metod transformacyjnych jakimi są metody Jacobiego, Givensa i przekształcenia QR. W końcowej części rozdziału podano przykład ilustrujący procedurę ortogonalizacji Grama-Schmidta. Do najistotniejszych uzupełnień wprowadzonych do rozdziału 3, poświęconego metodom rozwiązywania pojedynczych równań nieliniowych, należy zaliczyć: rozszerzenie opisu metody Laguerre'a, prezentację metod Pegaza i Illinois będących ulepszonymi wersjami metody cięciw oraz omówienie metody macierzy towarzyszącej i metody Mullera. Rozdział 4, poświecony numerycznym metodom rozwiązywania układów równań nieliniowych, rozszerzono o opis metody Broydena, która jest wielowymiarowym odpowiednikiem metody siecznej opisanej w podrozdziale 3.2.3. Rozdział 5 traktujący o metodach interpolacji i aproksymacji funkcji jednej zmiennej rozszerzono o bardziej szczegółowy opis wymagań nakładanych na sześcienną funkcję sklejaną i wprowadzenie uzupełniającej formy zapisu tej funkcji. Ponadto opisano sposób interpolacji za pomocą liniowej kombinacji B-funkcji sklejanych trzeciego stopnia. Drugim, nowo opracowanym rozdziałem jest rozdział 6 poświęcony metodom interpolacji i aproksymacji funkcji dwóch zmiennych. Rozdział ten obejmuje: metodę kolejnych, jednowymiarowych interpolacji, metodę bezpośredniej, dwuwymiarowej interpolacji za pomocą wielomianu drugiego stopnia i dwuwymiarowej B-funkcji sklejanej. Istotę dwuwymiarowej, średniokwadratowej aproksymacji omówiono wykorzystując jako funkcję aproksymującą uogólniony wielomian dwóch zmiennych określony przez 9 niezależnych współczynników. Rozdział 7 został rozszerzony przez wprowadzenie przykładu obliczeniowego ilustrującego 7-węzłową kwadraturę Gaussa-Legendre'a i algorytmu 15-węzłowej kwadratury Gaussa-Kronroda G7-K15. Podwyższoną dokładność obliczeń wykonanych według tej kwadratury potwierdzają wyniki prezentowane przykładzie 7.8. Kolejnym, rozszerzonym rozdziałem jest rozdział 9 poświęcony metodom numerycznego całkowania równań różniczkowych zwyczajnych. Rozważane w tym rozdziale zadanie rozwiązywania zagadnienia granicznego, patrz podrozdział 9.6, zostało wzbogacone w wyniku omówienia podstaw metod kollokacji i Galerkina wraz z ilustrującymi je przykładami. Jako funkcje aproksymujące wyznaczane numerycznie rozwiązanie zastosowano standardowe, sześcienne funkcje sklejane i B-funkcje sklejane trzeciego stopnia. Kończąc, pragnę wyrazić przekonanie, że przedkładana książka okaże się być interesująca i użyteczna dla wielu czytelników.
Wybrane problemy ochrony powierzchni ziemi
Andrzej Kulig
PRACE NAUKOWE - INŻYNIERIA ŚRODOWISKA - zeszyt 85 Celem publikacji jest przedstawienie wybranych współczesnych problemów ochrony powierzchni ziemi z perspektywy kierunków badań rozwijanych w tym zakresie na Wydziale IBHiIŚ (funkcjonującym w latach 1993-2015 pod nazwą Wydział Inżynierii Środowiska) Politechniki Warszawskiej, a także roli tych prac w dziedzinie nauk inżynieryjno-technicznych oraz utworzonej w 2018 roku dyscyplinie naukowej Inżynieria Środowiska, Górnictwo i Energetyka (IŚGiE). Prace z zakresu ochrony środowiska przyrodniczego na Wydziale IBHiIŚ mają bardziej techniczny charakter, co wynika z natury uczelni technicznej, a przez to częściej dotyczą środowiska przekształconego w wyniku procesów antropogenicznych lub wręcz zdegradowanego. Prezentowana w monografii problematyka badawcza oraz prace naukowe i wdrożeniowe dotyczą zróżnicowanych zagadnień, począwszy od metod charakteryzowania środowiska gruntowo-wodnego, poprzez procesy przekształcania i degradacji powierzchni ziemi, aż po metody remediacji i rekultywacji gruntów oraz zapobiegania szkodom w środowisku. Przedstawione wybrane zagadnienia i problemy w obszarze współczesnej ochrony powierzchni ziemi mogą zainteresować studentów, doktorantów lub młodych pracowników nauki, poszukujących ścieżek swoich eksploracji lub dociekań w inżynierii i ochronie środowiska.
Wybrane problemy wzrostu innowacyjności i konkurencyjności przedsiębiorstw
Tadeusz Grzeszczyk
Zagadnienia zaprezentowane w monografii stanowią efekt badań teoretycznych oraz praktycznych związanych z ważniejszymi problemami wzrostu innowacyjności i konkurencyjności przedsiębiorstw. W opracowaniu omówiono m.in.: niektóre modele oceny efektywności finansowej przedsiębiorstw, wybrane determinanty sukcesu przedsiębiorstw, badania podejmowane w ramach zarządzania projektami (Projekt Management), działania związane z marketingiem internetowym oraz zagadnienia innowacyjności polskiej gospodarki w obliczu pułapki średniego dochodu.
Wybrane zagadnienia administracyjne w kontekście ekonomicznym, prawnym i filozoficznym
Agnieszka Tomczak
Opracowanie, rozpoczynające się od historii Wydziału Administracji i Nauk Społecznych, podejmuje problematykę polityki edukacyjnej w szkolnictwie akademickim i wybranych zagadnień ekonomicznych, administracji, zarządzania publicznego i filozofii. Autorzy dowodzą, że niezbędne dla pełnienia misji nauki oraz realizacji zadań edukacyjnych jest podejście interdyscyplinarne. Publikacja ukazała się z okazji 100-lecia odnowienia tradycji Politechniki Warszawskiej.
Wybrane zagadnienia budowy i projektowania dźwigów
Artur Jankowiak, Mirosław Szymański
W skrypcie przedstawiono problemy budowy i projektowania dźwigów. Treść opracowania pozwala na zapoznanie się z techniką dźwigową, budową ważniejszych zespołów dźwigów oraz zasadą ich pracy. Zaprezentowano ważniejsze reguły doboru wybranych komponentów oraz obliczania zespołów i układów dźwigów elektrycznych (ciernych cięgnowych) i dźwigów hydraulicznych. Zawarto też przykłady obliczeń i innych zagadnień (w tym formalnych), z którymi może się zetknąć inżynier mechanik pracujący w tej dziedzinie.
Wybrane zagadnienia budowy i projektowania dźwigów
Artur Jankowiak, Mirosław Szymański
Skrypt niniejszy stanowi pomoc w studiowaniu zagadnień związanych z grupą urządzeń transportu bliskiego - dźwigów. W sensie dydaktycznym przeznaczony jest przede wszystkim dla studentów Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej uczęszczających na zajęcia na studiach inżynierskich w ramach przedmiotów specjalistycznych "Dźwigi osobowe" oraz "Wybrane zagadnienia dźwigów osobowych" na kierunku Mechatronika Pojazdów i Maszyn Roboczych oraz na studiach magisterskich w ramach przedmiotu obieralnego "Dźwigi elektryczne i hydrauliczne" na kierunku Inżynieria Mechaniczna. Skrypt stanowi pomoc zarówno dla słuchaczy studiów stacjonarnych, jak i niestacjonarnych. Może się okazać przydatny również na kierunkach mechanicznych i mechatronicznych innych wydziałów, także innych wyższych szkół technicznych, a nawet szkół średnich technicznych o specjalnościach obejmujących technikę dźwigową.
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.