Bezpieczna produkcja

W pracy przedstawiono analizę możliwości redukcji skutków wypadków drogowych wśród małych dzieci przewożonych samochodami osobowymi w specjalnych urządzeniach przytrzymujących – „fotelikach bezpieczeństwa dla dziecka”.
Na wstępie dokonano przeglądu statystyk wypadków samochodowych z udziałem dzieci oraz stanu wiedzy na temat stosowanych środków biernej ochrony małych pasażerów. Następnie opisano przyjętą miarę ryzyka obrażeń dziecka, bazującą na wybranych biomechanicznych kryteriach urazu głowy i szyi, oraz zaprezentowano koncepcję badań teoretycznych za pomocą 4 komputerowych modeli symulacyjnych (pakiet MADYMO) układu dziecko-fotelik, różniących się sposobem mocowania fotelika. Rozważono sztywne połączenie fotelika z pojazdem (odpowiednik systemu ISOFIX) oraz połączenia umożliwiające kontrolowany ruch obrotowy i/lub postępowy fotelika. Zasadnicza część pracy zawiera opis i wyniki badań parametrycznych 4 modeli układu dziecko-fotelik, w warunkach symulowanego czołowego zderzenia samochodu ze sztywną przeszkodą, z prędkością około 50 km/h. Uzyskane rezultaty badań symulacyjnych uwzględniono przy konstrukcji doświadczalnego modelu fotelika. Następnie przedstawiono koncepcję i zakres badań eksperymentalnych wykonanych na specjalnym stanowisku do testów zderzeniowych sled-test. Opisano modele doświadczalne manekina Q3 i fotelika oraz porównano wyniki sygnałów pochodzących z czujników manekina dla przypadków fotelika mocowanego sztywno i obrotowo. Dodatkowo zamieszczono wyniki walidacji obu modeli symulacyjnych, będących reprezentantami modeli doświadczalnych. Podsumowanie pracy zawiera ważniejsze wnioski oraz perspektywy dalszych badań.

Przedstawiono problematykę dotyczą analizy stanów pracy i syntezy transformatora impulsowego. Omówiono budowę transformatorów wysokiej częstotliwości. Zaprezentowano model polowy i obwodowy transformatora impulsowego. Na podstawie modeli opracowano algorytmy i programy obliczeniowe.
Do analizy stanów pracy transformatora impulsowego zaproponowano model polowy uwzględniający wpływ histerezy magnetycznej oraz temperatury na przebieg nieustalonych zjawisk elektromagnetycznych. W modelu równania opisujące nieustalone pole magnetyczne i temperaturowe rozwiązuje się łącznie z równaniami obwodów elektrycznych. Rozpatrywano wymuszenia napięciowe. Do formowania równań pola w układzie zdyskretyzowanym wykorzystano metodę elementów skończonych powiązaną z metodą „kolejnych kroków czasowych”. Równania kompleksowego dyskretnego modelu zjawisk sprzężonych w transformatorze impulsowym rozwiązywano metodą relaksacji blokowej w połączeniu z metodą Newtona-Raphsona.
W opracowanym, efektywnym algorytmie rozwiązywania równań modelu kompleksowego uwzględniono prądy wirowe, histerezowe właściwości materiałów magnetycznych, nieliniowość materiałów elektrycznie czynnych oraz straty dielektryczne i histerezowe. Do odwzorowania histerezy zastosowano model Jilesa-Athertona. Na podstawie przedstawionego algorytmu opracowano oprogramowanie do symulacji stanów pracy transformatora impulsowego. Wybrane rezultaty obliczeń symulacyjnych porównano z wynikami badań eksperymentalnych transformatorów modelowych.
Przedstawiono algorytm obliczeń optymalizacyjnych obwodu elektromagnetycznego transformatora impulsowego. Zadanie optymalizacji z nieliniową funkcją celu oraz nieliniowymi ograniczeniami rozwiązano za pomocą algorytmu genetycznego. Wykonano obliczenia projektowe, w których w celu skrócenia czasu obliczeń wykorzystano model obwodowy. Przedstawiono wybrane wyniki optymalizacji obwodu elektromagnetycznego transformatora impulsowego. Wykorzystano je do dalszej optymalizacji struktury uzwojeń za pomocą opracowanego oprogramowania do kompleksowej, polowej analizy pracy transformatora impulsowego.

Zagadnienie szeroko rozumianych badań modelowych procesu odlewania ciśnieniowego jest jednym z aktualnych tematów badawczych prowadzonych w zespole naukowców z Katedry Automatyzacji Procesów oraz Katedry Inżynierii Procesów Odlewniczych AGH. Program LEICA QWin v. 2.2 do automatycznej analizy obrazu zastosowano do pomiarów powierzchni zajętej przez ciecz w trakcie zapełniania płaskiej formy w modelowym układzie maszyny ciśnieniowej zimnokomorowej. Wykorzystując rejestrację filmową procesu zapełniania badanych form modelowych, która umożliwiła analizę stopnia zapełnienia wnęki formy, realizowanego przy różnych prędkościach wtrysku sprawdzono przydatność programu LEICA QWin v. 2.2 do automatycznej analizy obrazu dla formy modelowej w wersji I, dla szczeliny 4,7 × 48 mm, dwóch sposobów odpowietrzenia i dwóch lepkości cieczy modelowej.

Przedmiotem rozprawy jest opracowanie metod badania i projektowania układów wibroizolacji ręcznych narzędzi udarowych do zagęszczania gruntu w ujęciu antropotechnicznym człowiek–narzędzie udarowe–podłoże. Rozważano zagadnienia dotyczące identyfikacji poziomu wibroaktywności narzędzi udarowych i ich szkodliwego oddziaływania na organizm człowieka. Analizowano układy tłumiące pod względem skuteczności redukcji drgań. Badania doświadczalne i projektowanie wibroizolatorów były ukierunkowane na ochronę zdrowia i bezpieczeństwo człowieka. Podjęto próbę wykorzystania metody diagnostycznej stosowanej w medycynie, to jest elektromiografii powierzchniowej, do oceny stopnia narażenia osób obsługujących narzędzia udarowe. Efektem pracy jest opracowanie metodyki badania i projektowania skutecznych układów wibroizolacji o znacznym poziomie ograniczenia transmisji drgań do układu dłoń–ramię człowieka. Opracowanie konstrukcji prototypu nowego wibroizolatora o znacznej redukcji drgań, bez obniżenia efektywności pracy narzędzia jest praktycznym osiągnięciem rozprawy.

W pierwszej części podręcznika omówiono istniejące w Polsce przepisy oraz wskazano na celowość wprowadzenia do wymogów projektowania i użytkowania obiektów budowlanych dalszych zasad i przepisów prawa, które mogą poprawić bezpieczeństwo budowli i przebywających w nich osób. Podano wyniki analizy literatury na omawiane tematy. Szczególną uwagę zwrócono na te normy i podręczniki, które mogą być wykorzystane w komputerowej analizie bezpieczeństwa konstrukcji. Omówiono Polskie Normy, normy europejskie EC i literaturę amerykańską. Opisano rozwiązania urbanistyczne i architektoniczne typu prewencyjnego, a także zmniejszające skutki wybuchu. Podano podstawowe zasady projektowania urbanistycznego i architektonicznego w warunkach zagrożenia terrorystycznego – użycia materiałów wybuchowych detonowanych w pobliżu budynku lub jego elementów konstrukcyjnych. W drugiej części przedstawiono wiedzę z zakresu komputerowej analizy skutków wybuchu i metod projektowania konstrukcji o podwyższonej odporności na wybuch. Opisano zjawisko powstawania i rozchodzenia się fali powietrznej wywołanej wybuchem. Podano sposób obliczania ciśnienia wywieranego na napotkane ciała stałe, w tym na elementy konstrukcji, oraz informacje o dostępnym oprogramowaniu. Ponadto podano związki konstytutywne dotyczące materiałów powszechnie stosowanych w budownictwie, tzn. stali, betonu i muru. Zamieszczono przykłady komputerowego modelowania zachowania wybranych elementów konstrukcji budynku w warunkach wybuchu materiału umieszczonego w ich pobliżu. Pokazano charakterystyczne cechy komputerowego modelowania procesów towarzyszących wybuchowi. W posłowiu zamieszczono wnioski z badań.

Rozprawa jest poświęcona sprężystej stateczności powłok baryłkowych. Wszystkie badania prowadzono metodą elementów skończonych. Zbadano stan krytyczny powłok jednowarstwowych poddanych działaniu różnych obciążeń. Szczegółową analizę pokrytycznego stanu powłok baryłkowych wykonano tylko dla obciążenia w postaci równomiernego ciśnienia zewnętrznego. Ponadto analizowano stateczność powłok trójwarstwowych o stałej i zmiennej grubości. Z badań wynika, że powłoki z dodatnią krzywizną Gaussa wykazują tym większą odporność na wyboczenie, im większą wartość ma krzywizna południkowa. Natomiast większość powłok z ujemną krzywizną Gaussa charakteryzuje się spadkiem odporności na wyboczenie wraz ze wzrostem krzywizny południkowej. Stan pokrytyczny wypukłych powłok baryłkowych jest niestateczny, natomiast wklęsłych baryłek może być stateczny. Stabilizację ścieżek równowagi uzyskuje się przez wprowadzenie do walcowej powłoki krzywizny południkowej o określonej wartości. Analogiczne wyniki otrzymano dla powłok trójwarstowych. W tym przypadku jest możliwa jedynie stabilizacja powłok z bardzo lekkim rdzeniem.