Dorobek Naukowy pracowników Zakładu Metod Komputerowych
dr hab. inż. Ryszard Buczkowski, prof AM
Rok 2009
Buczkowski R., Kleiber M., 2009Statistical models of rough surfaces for finite element 3D-contact analysis. Archives of Computational Methods in Engineering
streszczenie:
summary:The present study is divided in two parts. In the first one the complete elasto--plastic microcontact model of anisotropic rough surfaces is given. Rough surfaces are modelled as a random process in which the height of the surface is considered to be a two--dimensinal random variable. It is assumed that the surface is statistically homogeneous. The description of anisotropic random surfaces is concentrated on strongly rough surfaces; for such surfaces the summits are represented by highly ecctentric elliptic paraboloids. The model is based on the volume conservation of asperities with the plasticity index modified to suit more general geometric contact shapes during plastic deformation process.
This model is utilized to determine the total contact area, contact load and contact stiffness which are a combination of the elastic, elasto--plastic and plastic components.
The elastic and elasto--plastic stiffness cofficients decrease with increasing variance of the surface height about the mean plane. The standard deviation of slopes and standard deviation of curvatures have no observable effects on the normal contact stiffness. The part two deals with the solution of the fully three-dimensional contact/friction problem taking into account contact stiffnesses in the normal and tangential directions. An incremental non-associated hardening friction law model analogous to the classical theory of plasticity is used. Two numerical examples are selected to show applicability of the method proposed.
słowa kluczowe:
key words: rough surfaces; statistical modelling; contact stiffness; finite element method
Buczkowski R., Torbacki W.,Zielona Góra, 2009,
FEM analysis of plate on layered foundation.Konferencja: CMM-2009 - Computer Method in Mechanics
streszczenie:
summary: The method of calculations of a thick plate on the two-parameter layered foundation by the finite element method is presented. The numerical model allows to add a few number of foundation layers. The expressions for the element stiffness matrices of the foundation are based on 18-node zero-thickness interface elements. For modelling of thick plates the 9--node Mindlin element of the Lagrange family is used. The formulation of the problem takes into account the shear deformation of the plate and unilateral contact conditions between plate and foundation. The tensionless character of the foundation is achieved by removing from the global stiffness matrix the appropriate part of foundation stiffness attached to the node being in the separation stage. The advantages of the proposed algorithm are illustrated by numerical examples.
słowa kluczowe:
key words: Mindlin plate element; layered two-parameter foundation; unilateral contitions
Rok 2006
Buczkowski R., Banaszek A., Warszawa 2006Mechanika ogólna w ujęciu wektorowym i tensorowym. Statyka. Przykłady i zadania.
streszczenie:Podręcznik pomyślany jest jako metodyczny zbiór całkowicie rozwiązanych zadań z mechaniki ogólnej z wykorzystaniem rachunku wektorowego i tensorowego. Tematycznie jest on zsynchronizowany z treściami wykładów z mechaniki ogólnej prowadzonych na pierwszym roku studiów (statyka).
Rozwiązania w każdym rozdziale poprzedzone są krótkim wstępem podającym wzory i przyjęte oznaczenia. Ostatni rozdział zawiera szereg zadań do samodzielnego rozwiązania, wraz z podanymi odpowiedziami. Zadania te nie następują po kolejnych rozdziałach, jak przyjmuje się w większości podręczników, ale zgromadzono je w jednym rozdziale. Jak sądzimy, ma to pewien aspekt dydaktyczny, mianowicie chodzi o nie sugerowanie czytelnikowi podpowiedzi odnośnie sposobu i metodyki rozwiązania zadania.
Nie przedstawiono osobno rozdziału traktującego o metodach wykreślnych, coraz bardziej wypieranych przez metody komputerowe. Poza tym, metody te można znaleźć w nieomal każdej książce z mechaniki ogólnej; nie ma więc potrzeby ich przepisywania.
Całość materiału poprzedzona jest obszernym wstępem z rachunku wektorowego i tensorowego. Uważamy, że opanowanie podstawowych operacji matematycznych na wektorach i tensorach jest warunkiem koniecznym do zrozumienia zagadnień mechaniki, i w konsekwencji do nabycia umiejętności rozwiązywania zadań. Materiał jest przedstawiony w sposób umożliwiający bezpośrednie zastosowanie programów wspomagających obliczenia matematyczne (MATHCAD, MATHEMATICA, MATLAB, MAPLE i innych) jako prostych w obsłudze pakietów, które umożliwiają łatwe otrzymywanie wartości liczbowych, jak również pozwalają na działania symboliczne w celu otrzymania rozwiązania w postaci wzorów analitycznych.
Zbiór zadań może być wykorzystany przez studentów uczelni technicznych studiujących w trybie dziennym i zaocznym na kierunkach mechanicznych (mechanika, budowa maszyn, automatyka i robotyka, oceanotechnika), transporcie, informatyce oraz budownictwie i architekturze.
Rozdział pierwszy traktujący o podstawach rachunku wektorowego i tensorowego kierujemy do bardziej zaawansowanych czytelników, w tym słuchaczy studiów doktoranckich. Mogą oni potraktować go jako wstęp do studiowania zagadnień bardziej złożonych z zastosowania rachunku tensorowego w krzywoliniowych układach współrzędnych w odniesieniu do problemów mechaniki ciała okształcalnego, teorii sprężystości i plastyczności, teorii rozchodzenia się fal elekromagnetycznych lub hydromechaniki.
summary:
słowa kluczowe:
key words:
Buczkowski R., Kleiber M., 2006
Elasto-plastic statistical model of strongly anisotropic rough surfaces for finie element 3D-contact analysis. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 195, No. 37-40, (2006)
streszczenie:
summary:The complete elasto--plastic microcontact model of anisotropic rough surfaces is proposed. The description of anisotropic random surfaces is restricted here to strongly rough surfaces; for such surfaces the summits are represented by highly eccentric elliptic paraboloids having their semi--major axes oriented in the direction of the grain. The present model is based on the volume conservation of asperities in which the plasticity index is modified to suit more general geometric contact shapes during plastic deformation process.
This model is utilized to determine the total contact area, contact load and contact stiffness which are a mixture of both the elastic and plastic components.
For low nominal pressures up to 12 [MPa] (the limited accuracy of the model) both the elastic and elasto--plastic contact stiffness is found to be almost linear in relation to the normal load. The elastic and elasto--plastic stiffness coefficients decrease with increasing variance of the surface height about the mean plane. The standard deviation of slopes and standard deviation of curvatures have no observable effects on the normal contact stiffness.
słowa kluczowe:
key words: rough surfaces; statistical modelling; contact stiffness; finite element method
Buczkowski R., Torbacki W., Wrocław, 2006
Bezpodporowy żuraw okrętowy – obliczenia statyczne i dynamiczne. Górnictwo Odkrywkowe Nr 5-6
Finite element static and dynamic analysis of unsupported deck crane
streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych w zakresie analizy statycznej i dynamicznej bezpodporowego żurawia okrętowego. Celem analizy było określenie częstości własnych układu oraz dobór i rozmieszczenie usztywnień całej konstrukcji. Obliczenia wykonano w zakresie sprężystym zachowania się materiału zgodnie z warunkiem plastyczności Hubera-Missesa.
summary: Results of static and dynamic non-linear strength analysis of the unsupported deck crane, subjected to deadweight and working loads, are presented in this paper. The structure under consideration consists of a crane, crane housing, jib and column. To solve the eigenvalue problem the commercial finite element package ABAQUS including Lanczos solver was used. We focused on the appropriate modelling of the contact constraints and cable elements.
słowa kluczowe: żuraw okrętowy, elementy skończone, analiza statyczna, analiza dynamiczna
key words: deck crane, finite elements, static analysis, dynamic analysis
dr inż. Witold Torbacki
Rok 20091 / Buczkowski R., Torbacki W., Zielona Góra, 2009
Analiza płyt na warstwowym podłożu przy wykorzystaniu metody elementów skończonych,
FEM analysis of plate on layered foundation,
Proceedings of the XVIII International Conference on Computer Methods in Mechanics
streszczenie: Zaprezentowano metodę obliczeń grubych elementów płytowych na dwuparametrowym warstwowym podłożu przy użyciu metody elementów skończonych. Przedstawiono różne od proponowanych przez innych autorów przykłady numerycznych obliczeń podłoża warstwowego. Sformułowanie macierzy sztywności i reakcji podłoża oparto na 9-węzłowym płytowym elemencie Mindlina i 18-węzłowym elemencie podłoża o zerowej grubości. Zalety proponowanego algorytmu zilustrowano przykładami numerycznymi.
summary: The method of calculations of a thick plate on the two-parameter layered foundation by the finite element method is presented. The layered foundation numerical implementation different from that given by other authors is proposed. The expressions for the element stiffness matrices and the foundation reactions are based on 9-node Mindlin plate and 18-node zero-thickness foundation elements. The advantages of the proposed algorithm are illustrated by numerical example.
słowa kluczowe: metoda elementów skończonych, podłoże warstwowe dwuparametrowe
key words: finite element method, layered two-parameter foundation
Rok 2008
1 / Torbacki W., 2008
Oprogramowanie na żądanie – kierunek rozwoju technologii w systemach klasy ERP/MRP,
Software as a Service – direction of technology development in ERP/MRP systems,
Archives of Materials Science and Engineering, 32(1)
streszczenie: Artykuł przedstawia nowoczesną technologię SaaS (oprogramowanie jako usługa) używaną w systemach klasy ERP/MRP przeznaczonych dla firm produkcyjnych z sektora MSP. Zaprezentowano zestaw parametrów, które powinny być wzięte pod uwagę w trakcie procesie wyboru systemu informatycznego klasy ERP/MRP w trybie SaaS przeznaczonego do obsługi przedsiębiorstwa produkcyjnego.
summary: Paper presents modern SaaS technology (Software as a Service) used in ERP/MRP class systems designated for production companies from different SME lines. The paper presents a set of parameters which should be considered during a process of choosing one of ERP/MRP computing rank systems in SaaS technology for manufacturing company service.
słowa kluczowe: ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ, ORGANIZACJA PRODUKCJI, ZARZĄDZANIE PRZEDSIĘBIORSTWEM, SYSTEM SAAS, SYSTEM ERP/MRP,
key words: INDUSTRIAL MANAGEMENT, INDUSTRIAL ORGANISATION, OPERATIONS MANAGEMENT, SAAS, SOFTWARE AS A SERVICE, ERP/MRP COMPUTING SYSTEMS
2 / Torbacki W., 2008
Numeryczna analiza elementów belkowych posadowionych na podłożu sprężystym z więzami jednostronnymi, Numerical analysis of beams on unilateral elastic foundation
Archives of Materials Science and Engineering, 29(2)
streszczenie: Artykuł przedstawia rezultaty analizy wytrzymałościowej przeprowadzonej przy wykorzystaniu metody elementów skończonych. Rozważano elementy belkowe na sprężystym podłożu z uwzględnieniem więzów jednostronnych. Analizę przeprowadzono przy użyciu specjalnych elementów skończonych o zerowej grubości przeznaczonych do modelowania podłoża. W artykule zaprezentowano możliwości jakie niosą specjalne elementy skończone o zerowej grubości zarówno do modelowania więzów jednostronnych pomiędzy konstrukcją a podłożem, jak i do badania wpływu otoczenia na zachowanie konstrukcji. Dalsze badania powinny koncentrować się na uwzględnieniu wielowarstwowości i sprężysto-plastyczności podłoża. Współczesna analiza inżynierska konstrukcji na podłożu wymaga uwzględnienia nie tylko standardowego, jednoparametrowego modelu Winklera, ale również prowadzenia obliczeń konstrukcji na podłożu dwuparametrowym z uwzględnieniem więzów jednostronnych z utratą kontaktu pomiędzy konstrukcją, a podłożem.
summary: Paper presents results of finite element strength analysis of beams elements on unilateral elastic foundation received with a use of special finite elements of zero thickness designated for foundation modelling.
The paper presents possibilities of special finite elements of zero thickness which enable taking into consideration unilateral contact in construction-foundation interaction as well as an impact of surrounding construction environment to its behaviour.
Further researches should concentrate on taking into consideration a multi-layer aspects as well as elasto-plasticity of foundation. Practical Modern engineering construction on elastic foundation analyze require not only standard analysis on Winkler (one parameter) foundation but also calculation of construction on two-parameter foundation which will take into consideration a possibility of loosing contact between construction and foundation (unilateral contact).
słowa kluczowe: ANALIZA I MODELOWANIE, MECHANIKA KOMPUTEROWA, METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH, PODŁOŻE SPRĘŻYSTE, KONTAKT JEDNOSTRONNY
key words: ANALYSIS AND MODELLING, COMPUTATIONAL MECHANICS, FINITE ELEMENT METHOD, ELASTIC FOUNDATION, UNILATERAL CONTACT
Rok 2007
1 / Torbacka M., Torbacki W., 2007
Metodologia BSC do wyznaczania strategii firm produkcyjnych sektora MSP,
BSC methodology for determining strategy of manufacturing enterprises of SME sector,
Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 23(2)
streszczenie: W artykule zaprezentowano przykład analizy potrzeb, której przeprowadzenie jest konieczne podczas procesu wyboru w przedsiębiorstwach produkcyjnych systemu informatycznego klasy ERP/MRP. Głównym celem artykułu było zaprezentowanie nowoczesnej metody wyznaczania strategii biznesowych przy użyciu metody BSC zintegrowanej z systemami klasy ERP/MRP do zarządzania przedsiębiorstwami produkcyjnymi. Zaprezentowano również aktualny stan rozwoju systemów wspomagających strategiczne zarządzanie przedsiębiorstwem oraz sposoby i kierunki rozwoju tych systemów w ramach segmentu przeznaczonego dla sektora MSP.
summary: The paper presents an example of a needs analyse which is necessary to be performed during a process of choosing one of ERP/MRP rank computer system for manufacturing company service. The main issue of this paper is to present a modern way of determining business strategy with a use of BSC methodology integrated with ERP/MRP rank systems for managing manufacturing companies. A present state of software development produced for strategic company management as well as proposals of ways and directions of its development for SME sector was introduced in this paper.
słowa kluczowe: PRODUCTION MANAGEMENT, OPERATION MANAGEMENT, BSC, ERP/MRP,
key words: ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ, ZARZĄDZANIE OPERACJAMI, Bsc, ERP/MRP,
2 / Torbacki W., 2007
E-learning dla firm produkcyjnych i szkół wyższych w oparciu o Akademię ISOF
E-learning for manufacturing enterprises and universities based on ISOF Academy,
Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 22(1)
streszczenie: W artykule zaprezentowano kursy szkoleń elektronicznych. Są one częścią programu Akademia ISOF dedykowanego zarówno studentom uczelni technicznych i humanistycznych, jak i pracownikom różnorodnych przedsiębiorstw, w tym produkcyjnych. Zaprezentowano zestaw zadań opierających się na problemach występujących w codziennej działalności realnych firm. Kursanci rozwiązują je w atrakcyjnej formie wirtualnej firmy z wykorzystaniem wspomaganego cyfrowo nauczania.
summary: This paper presents digital e-learning courses. They are part of a ISOF Academy programme which is dedicated to both technical and economical university students and employees hired in various companies including manufacturing companies. Within this paper a diagram of tasks and problems occuring in a real companies was presented. Students solve this in an attractive form of virtual company with the use of digital teaching aids.
słowa kluczowe: UCZENIE WSPOMAGANE KOMPUTEROWO, NAUCZANIE WSPOMAGANE KOMPUTEROWO, SYSTEMY ERP/MRP,
key words: COMPUTER AIDED TEACHING, E-LEARNING, ERP/MRP SYSTEMS,
3 / Torbacka M., Torbacki W., 2007
Zarządzanie strategiczne przedsiębiorstwem logistycznym przy pomocy metody Balanced Scorecard zintegrowanej z ERP,
The strategic management of the logistic company using Balanced Scorecard integrated with ERP
Streszczenie: W artykule zaprezentowano nowoczesną metodę wyznaczania strategii biznesowych przy użyciu metodologii karty wyników zintegrowanej z systemami klasy ERP/MRP do zarządzania przedsiębiorstwami logistycznymi. Zaprezentowano założenia, cele i sposoby implementacji zintegrowanej karty wyników do zarządzania przedsiębiorstwem logistycznym.
summary: This paper presents a modern way of determining business strategy with a use of Balanced Scorecard methodology integrated with ERP/MRP rank systems for managing logistic companies. The paper presents assumptions, aims and ways of implementation of Balanced Scorecard on a background of classic logistic company management.
słowa kluczowe: logistic MANAGEMENT, OPERATION MANAGEMENT, balanced scorecard, ERP/MRP,
key words: ZARZĄDZANIE logistyką, ZARZĄDZANIE OPERACJAMI, zintegrowana karta wyników, ERP/MRP,
4 / Torbacki W., 2007
Numeryczna analiza w zakresie wytrzymałościowym i zmęczeniowym cylindrów hydraulicznych,
Numerical strength and fatigue analysis in application to hydraulic cylinders,
Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 25(2)
streszczenie: W artykule zaprezentowano rezultaty analizy wytrzymałościowej i zmęczeniowej tłokowych cylindrów hydraulicznych. Zlokalizowano obszary najbardziej wytężone i tym samym najbardziej narażone na zniszczenie. Analizowano dwa typy rozwiązań konstrukcyjnych cylindra. Zaprezentowano również zmęczeniowe wykresy Wöhlera dla różnych wartości średniego ciśnienia roboczego i współczynnika koncentracji naprężeń.
summary: The main issue of this paper is to present results of strength and fatigue limit analysis applied to piston type hydraulic cylinders. The most strenuous and at the same time opened to a damage risk cylinder zones were localized. Two construction models of hydraulic cylinder were analysed. Also Wöhler fatigue graphs for a different values of operating mean pressure and stress concentration factor were presented.
słowa kluczowe: mechanika wspierana obliczeniami numerycznymi, metoda elementów skończonych, MES, analiza zmęczeniowa, analiza wytrzymałościowa,
key words: COMPUTATIONAL MECHANICS, FINITE ELEMENT METHOD, FEM, FATIGUE LIFE ANALYSIS, STRENGTH ANALYSIS,
Rok 2006
1 / Torbacki W., 2006
Numeryczna analiza wytrzymałościowa tłokowych cylindrów hydraulicznych,
Digital strength analysis in application to piston type hydraulic cylinders,
streszczenie: Przedstawiono wyniki numerycznych obliczeń wytrzymałościowych tłokowych cylindrów hydraulicznych i zalety stosowania nowoczesnego łańcucha analizy inżynierskiej, obejmującego przygotowanie modelu za pomocą systemów CAD, obliczenia wytrzymałościowe metodą elementów skończonych (FEM) oraz szacowanie trwałości zmęczeniowej (FLP).
summary: Results obtained from digital strenth and fatigue annalysis exercise applied to piston type hydraulic cylinders presented to show advantages of application of the up-to-date engineering analysis chain covering CAD system suportes model preparation process, strength analysis using finite element method and fatigue limit analysis using the fatigue life estimation method.
słowa kluczowe: cylinder hydrauliczny, cylinder tłokowy, wytrzymałość, analiza numeryczna, CAD, metoda elementów skończonych, MES, FLP, szacowanie trwałości zmęczeniowej
key words: HYDRAULIC CYLINDER, PISTON TYPE CYLINDER, STRENGTH, NUMERICAL ANALYSIS, CAD, FINITE ELEMENT METHOD, FEM, FLP, FATIGUE LIFE PREDICTION
2 / Buczkowski R., Torbacki W., 2006
Bezpodporowy żuraw okrętowy – obliczenia statyczne i dynamiczne metodą elementów skończonych,
Finite element static and dynamic analysis of unsupported deck crane,
Górnictwo Odkrywkowe, 5-6
streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych w zakresie nieliniowej analizy wytrzymałościowej statycznej i dynamicznej bezpodporowego żurawia okrętowego. Do określenia częstości własnych układu użyto systemu metody elementów skończonych ABAQUS. Szczególny nacisk położono na prawidłowe modelowanie więzów kontaktowych i elementów cięgnowych.
summary: Results of static and dynamic non-linear strength analysis of the unsupported deck crane are presented in this paper. To solve the eigenvalue problem the commercial finite element package ABAQUS was used. We focused on the appropriate modelling of the contact constraints and cable elements.
słowa kluczowe: żuraw okrętowy, elementy skończone, analiza statyczna, analiza dynamiczna
key words: deck crane, finite elements, static analysis, dynamic analysis
mgr inż. Artur Kujawski
Rok 2009
Z.Jóźwiak, A.Galor, A.Kujawski, B.Wiśnicki, Akademia Morska w Szczecinie 2009;„Metodyka pisania pracy dyplomowej”
„Methodology of preparing for graduate work”
streszczenie: Autorzy skryptu postawili sobie za cel przeprowadzenie studentów przez meandry procesu przygotowania i pisania pracy dyplomowej. W szczególności jest to opis metodyki pisania pracy dyplomowej oraz bardzo cenne wskazówki i rady związane z formatowaniem tekstu, tworzeniem tabel i rysunków oraz elementów opracowania graficznego.
summary:
słowa kluczowe: praca dyplomowa; metodyka pisania pracy dyplomowej; formatowanie tekstu;
key words: graduale work, prepering for graduale work, text formating
M.Breitsprecher, A.Kujawski, J.Trojanowski, Polish Journal of Environmental Studies 2009;
„Transmisja sygnałów wideo w systemach monitoringu akwenów objętych RIS”
„Video signal transmission in RIS-covered area monitoring systems”
streszczenie: Artykuł jest omówieniem rodzajów i metod transmisji danych (obrazu) w zakresie wykorzystania ich w systemach monitoringu wizyjnego na akwenach objętych zharmonizowanym systemem informacji rzecznej RIS. Dokonano rozważań teoretycznych, które mogą mieć znaczenie dla prowadzonej w przyszłości analizy ekonomicznej i technicznej której celem będzie wdrożenie systemu monitoringu wizyjnego.
summary: This article discusses the types and methods of video transmission in view of its applications in video monitoring systems in areas covered by the harmonized river information system (RIS). Presented are theoretical considerations that may be of importance for future economic and technical analyses aimed at the impementation of a video monitoring system.
słowa kluczowe: CCTV, RIS, monitoring, żegluga śródlądowa
key words: CCTV, RIS, monitoring, inland shipping
B.Wiśnicki, A.Kujawski, M.Breitsprecher, WSL Forum 4/2009;
“Analiza przestrzenna systemu dystrybucji paliw płynnych w Polsce”
„Development analysis of the liquid fuel distribution system in Poland”
streszczenie: Analiza obejmuje system przesyłu produktów naftowych, tj. oleju napędowego i etylin z miejsc produkcji do odbiorców hurtowych. Analizę przeprowadzono z uwzględnieniem dostępnych i prognozowanych danych makroekonomicznych i informacji uzyskanych od największych producentów paliw w Polsce. Charakterystyka systemu pokazuje, że opiera się on na wykorzystaniu sieci rurociągów produktowych uzupełnionej transportem kolejowym. Odbiorcami hurtowymi są bazy paliw pełniące funkcje przeładunkowo-składowe. Analiza przestrzenna sieci baz paliw dokonana z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania komputerowego wykazuje, że ilość, wielkość oraz położenie baz nie odpowiada obecnym i przyszłym potrzebom rynku paliw płynnych w Polsce. Stąd dokonano weryfikacji istniejącej sieci baz paliw płynnych oraz dokonano wskazań lokalizacyjnych dla nowobudowanych baz. W efekcie analizy powstała nowa sieć baz - centrów dystrybucji. Zaplanowano również budowę nowych odcinków rurociągów dystrybucyjnych zaopatrujących wskazane wcześniej bazy. Analiza kończy się sformułowaniem ogólnych i szczegółowych wniosków odnoszących się do rozwoju systemu dystrybucji paliw płynnych w Polsce.