Temat: Metody sterowania drganiami układów mechanicznychWykonawcy: prof. dr hab. inż. Z. Gosiewski, dr hab. inż. Z. Kulesza, dr hab. inż. A. Mystkowski, dr inż. A. KoszewnikCel badań:- opracowanie odpowiednich algorytmów sterowania drganiami wybranych konstrukcji

mechanicznych zawierających szybkie elementy automatyki (piezoelektryki, łożyska magnetyczne, ciecze magneto-reologiczne).

Zakres badań:- opracowanie modelów konstrukcji z wbudowanymi elementami wykonawczymi i pomiarowymi,- określenie optymalnej lub quasi-optymalnej lokalizacji położenia elementów przy przyjętych

kryteriach,- zastosowanie identyfikacji eksperymentalnej celem wyznaczenia modelu matematycznego

w dziedzinie czasu lub częstotliwości,- zaprojektowanie odpowiedniego prawa sterowania konstrukcją mechaniczną,- zaimplementowanie zaprojektowanego prawa sterowania do sterownika czasu rzeczywistego,- weryfikacja eksperymentalna opracowanych algorytmów sterowania oraz wyznaczonego

modelu matematycznego.Osiągnięcia:- opracowanie modelu matematycznego podatnej przestrzennej konstrukcji prętowej (3D)

z minimalną liczbą elementów pomiarowych i wykonawczych,- zaprojektowanie i weryfikacja eksperymentalna optymalnego prawa sterowania drganiami

w dwóch prostopadłych do siebie płaszczyznach,- uzyskanie zwiększenia siły nośnej mikro-samolotu w warstwie przyściennej przy wykorzystaniu

wbudowanych w skrzydło generatorów piezo-elektrycznych.

Temat: Pasywne, aktywne i hybrydowe łożyska magnetyczneWykonawcy: prof. dr hab. inż. Z. Gosiewski, dr hab. inż. A. MystkowskiCel badań:- projektowanie i budowa aktywnych łożysk magnetycznych (ang. Active Magnetic Bearings,

AMBs),- katalogowa standaryzacja łożysk magnetycznych dla różnych zastosowań,- opracowanie systemów łożyskowania magnetycznego dla zastosowań biomedycznych: pompa

dawkowania, sprzęt rehabilitacyjny, sztuczne serce,- opracowanie sterowników cyfrowych i wzmacniaczy łożysk magnetycznych.Zakres badań:- identyfikacja i modelowanie łożysk magnetycznych jako inteligentnego i wielofunkcyjnego

systemu mechatronicznego,- projektowanie i budowanie łożysk magnetycznych różnych typów,- realizacja układów sterowania łożyskami magnetycznymi,- sterowanie drganiami w maszynach wirnikowych łożyskowanych magnetycznie,- diagnostyka systemów i urządzeń wirnikowych,- obliczenia MES i optymalizacja systemów łożyskowań magnetycznych,- realizacja systemów łożyskowań magnetycznych dla maszyn wysokoobrotowych,- wykorzystanie AMB jako wzbudników drgań.Osiągnięcia:- opracowanie metod sterowania odpornego drganiami wirnika łożyskowanego magnetycznie,- realizacja systemu łożyskowania magnetycznego i jego testowanie w zakresie prędkości

obrotowych powyżej 20 000 obr/min,- opracowanie technologii projektowania i budowy wzmacniaczy (w technice PWM) dla łożysk

magnetycznych,

I-11

- opracowanie układów sterowników cyfrowych zoptymalizowanych do sterowania łożyskami magnetycznymi.

Temat: Kinetyczne zasobniki energii elektrycznejWykonawcy: prof. dr hab. inż. Z. Gosiewski, dr hab. inż. A. Mystkowski, dr hab. inż. Z. KuleszaCel badań:- opracowanie technologii budowy wysokoobrotowych zasobników energii kinetycznej

z wirnikiem łożyskowanym magnetycznie,- modelowanie MES i obliczanie dynamiki zasobnika,- badania charakterystyk statycznych i dynamicznych zasobnika,- monitorowanie parametrów elektrycznych i mechanicznych zasobnika.Zakres badań:- analiza wytrzymałościowa i dynamiczna układu elektromechanicznego,- opracowanie konstrukcji mechanicznej i układów automatyki łożysk magnetycznych,- monitorowanie i diagnostyka stanu technicznego zasobnika,- opracowanie systemu zabezpieczeń (stany awaryjne, szybkie odprowadzenie energii

kinetycznej),- konstrukcja układów energoelektronicznych do obsługi zasobnika i współpracy z systemem

energetycznym.Osiągnięcia:- opracowanie i budowa prototypu szybkoobrotowego zasobnika energii łożyskowanego

magnetycznie,- zbadanie funkcji pracy zasobnika w warunkach laboratoryjnych.

Temat: Zaawansowane układy sterowania odpornego i nieliniowegoWykonawcy: prof. dr hab. inż. Z. Gosiewski, dr hab. E. Pawłuszewicz, dr hab. inż. A. MystkowskiCel badań:- opracowanie metod sterowania pozwalających na sterowanie obiektami nieliniowymi

bez całkowitej wiedzy o parametrach obiektu,- opracowanie metod modelowania niepewności wpływu środowiska zewnętrznego,- możliwość uwzględniania fizycznych ograniczeń sygnałów i kształtowania docelowych

charakterystyk i właściwości układu regulacji.Zakres badań:- opracowywanie własnych algorytmów sterowania odpornego oraz modyfikacja metod

istniejących,- rozwijanie metod badania odpornej stabilności obiektu, wrażliwości układu, syntezy odpornych

układów nieliniowych i wielowymiarowych,- badania obserwatorów, w tym estymatorów Kalmana oraz obserwatorów ślizgowych,- rozwijanie metod identyfikacji i badania modeli matematycznych,- wykonanie badań eksperymentalnych elektronicznych mikroukładów dla testowania

opracowanych algorytmów sterowania.Osiągnięcia:- zastosowanie algorytmów sterowania odpornego oraz nieliniowego dla aplikacji:

wysokoobrotowego wirnika łożyskowanego magnetycznie, zasobnika energii kinetycznej, układu sterowania lokalnego dynamiką mikrosamolotu, turbosprężarki dla ogniw paliwowych, układu łożyskowania magnetycznego sterowanego strumieniem magnetycznym z zerową energią punktu pracy.

I-12

Temat: Zastosowania piezoelektryków w układach dynamicznychWykonawcy: prof. dr hab. inż. Z. Gosiewski, dr inż. A. KoszewnikCel badań:- opracowanie algorytmów pozyskiwania energii elektrycznej w układach dynamicznych,

wykorzystujących elementy piezoelektryczne,- opracowanie elastycznego ramienia manipulatora sterowanego za pomocą wbudowanych

w konstrukcję piezoelektrycznych elementów wykonawczych,- poprawa pozycjonowania chwytaka robotów medycznych wykorzystywanych w operacjach

laparoskopowych.Zakres badań:- opracowanie modelu elementów (prętowych, płytowych) konstrukcji z wbudowanymi

elementami piezoelektrycznymi (elementy siłowe i pomiarowe),- określenie optymalnego położenia elementów piezoelektrycznych,- zastosowanie identyfikacji celem wyznaczenia modelu matematycznego,- zaprojektowanie odpowiedniego prawa sterowania drganiami konstrukcji lub układami

odzyskiwania energii (ang. energy harvesting),- implementacja praw sterowania do procesora sygnałowego (dSpace, FPGA).Osiągnięcia:- wyznaczenie aktywnego modelu matematycznego siedziska kierowcy autobusu miejskiego

z uwzględnieniem tłumika w postaci piezostosu,- zaprojektowanie maty piezoelektrycznej w celu pozyskiwania energii,- wyznaczenie modelu matematycznego prętowej konstrukcji 3D z wbudowanymi

piezoelementami (piezostosy jako elementy wykonawcze),- wyznaczenie quasi-optymalnej lokalizacji piezowstęg na płycie w celu sterowania drganiami

płyty w dwóch prostopadłych do siebie płaszczyznach sterowania.

Temat: Loty grupowe bezzałogowych aparatów latającychWykonawcy: prof. dr hab. inż. Z. Gosiewski, dr inż. L. Ambroziak, dr inż. C. KownackiCel badań:- opracowanie efektywnych metod sterowania i nawigacji lotem grupowym bezzałogowych

aparatów latających.Zakres badań:-modelowanie dynamiki bezzałogowych aparatów latających,-modelowania lotu roju oraz lotu w formacji,-analiza i synteza zaawansowanych metod sterowania lotem grupowym (np. metod sterowania

odpornego opartych o Unfalsified Control Theory, metod sterowania z harmonogramowaniem wzmocnień regulatora, metody sterowania adaptacyjnego, zachowań stad ptaków Reynoldsa),

-analizy symulacyjne aerodynamiki lotu grupowego,-wykorzystanie metod lokalizacji czasu rzeczywistego (ang. RTLS) do lotów grupowych,-badania systemu wymiany danych pomiędzy bezzałogowymi obiektami latającymi,- implementacja opracowanych algorytmów na rzeczywistych obiektach,-weryfikacja eksperymentalna opracowanych metod sterowania w trakcie badań Hardware in the

Loop oraz prób w locie (podczas badań poligonowych).Osiągnięcia:- opracowanie własnych metod sterowania lotem grupowym małych, bezzałogowych aparatów

latających w układzie płatowca

I-13

Temat: Układy automatycznego sterowania bezzałogowymi aparatami latającymiWykonawcy: mgr inż. D. Ołdziej, prof. dr hab. inż. Z. GosiewskiCel badań:- opracowanie układów realizujących zadania stabilizacji i nawigacji bezzałogowego aparatu

powietrznego (BAL),Zakres badań:- wytypowanie konstrukcji platformy latającej: płatowiec lub śmigłowiec w różnych wariantach

konstrukcyjnych,- opracowanie modelu matematycznego wybranej konstrukcji platformy latającej,- wykonanie stanowisk badawczych pozwalających na identyfikację dynamiczną zespołów

napędowych BAL,- projektowanie prawa sterowania oraz weryfikacja całego układu w środowisku symulacyjnym.Osiągnięcia:- budowa platform doświadczalnych bezzałogowych statków powietrznych typu płatowiec,

śmigłowiec wielowirnikowy oraz konstrukcji hybrydowej – pionowzlotu VTOL,- identyfikacja zespołów napędowych BAL z użyciem stanowiska pomiarowego,- badania inercjalnych jednostek pomiarowych (IMU) służących, jako baza sprzętowa wyznaczania

orientacji i położenia statku powietrznego w powietrzu,- filtracja sygnałów pomiarowych IMU oraz estymacja orientacji i położenia BAL,- badania cyfrowego oraz analogowego toru radiowego z uwzględnieniem różnych pasm

częstotliwości oraz mocy nadawczych na potrzeby transmisji danych telemetrycznych, sterujących oraz sygnału z modułu optoelektronicznego między bazą oraz BAL,

- uruchomienie oraz dobranie nastaw sterownika lotu BAL klasy mikro typu płatowiec.

Temat: Autonomia startu i lądowania bezzałogowych aparatów latającychWykonawcy: mgr inż. M. Słowik (Moose sp z.o.o., Białystok) , prof. dr hab. inż. Z. GosiewskiCel badań:- opracowanie i implementacja algorytmów sterowania oraz nawigacji bezzałogowego aparatu

powietrznego (BAL), podczas fazy startu i lądowania,- fuzja sygnałów nawigacyjnych pochodzących z sensorów pokładowych, odbiorników systemów

nawigacji satelitarnej oraz różnicowych systemów nawigacji satelitarnej (DGPS).Zakres badań:- projektowanie algorytmów sterowania oraz nawigacji BAL, opracowanie oprogramowania

sterującego,- opracowanie modeli matematycznych wybranych samolotów modelarskich, modelowanie faz

startu i lądowania,- tworzenie i weryfikacja algorytmów fuzji sygnałów z sensorów pokładowych,- opracowanie metod wykorzystania sygnałów nawigacyjnych z lokalnej stacji referencyjnej GPS

oraz pokładowego systemu nawigacji satelitarnej,- opracowanie systemu komunikacyjnego dostarczającego informację o lokalnych warunkach

środowiskowych panujących na lądowisku,- opracowanie stacji bazowej.Osiągnięcia:- badania oraz integracja stacji referencyjnej oraz odbiornika mobilnego systemu DGPS

na pokładzie pojazdu autonomicznego,- badania symulacyjne układu sterowania płatowcem,- badania symulacyjne związane z fuzją sygnałów z pokładowych sensorów inercjalnych,- opracowanie oraz badania systemu komunikacji między stacją bazową a BAL,- badania inercjalnych jednostek pomiarowych opartych na technologii MEMS.

I-14

Temat: Badanie i sterowanie sztucznych mięśni pneumatycznychWykonawcy: dr hab. inż. Z. KuleszaCel badań:- opracowanie konstrukcji miniaturowych, sztucznych mięśni pneumatycznych do zastosowań

w robotyce,- opracowanie nowych metod modelowania sztucznych mięśni pneumatycznych,- opracowanie odpornych algorytmów sterowania długością skrócenia mięśnia.Zakres badań:- wykorzystanie modeli geometrycznych, fenomenologicznych i biomechanicznych do opisu

charakterystyk statycznych i dynamicznych sztucznych mięśni pneumatycznych,- wykorzystanie algorytmów sterowania ślizgowego, odpornego, nieliniowego do sterowania

długością skrócenia mięśnia pneumatycznego,- weryfikacja eksperymentalna wyników badań.Osiągnięcia:- opracowanie ulepszonego modelu geometrycznego sztucznego mięśnia pneumatycznego.

Temat: Diagnostyka pęknięć wałów w maszynach wirnikowychWykonawcy: dr hab. inż. Z. KuleszaCel badań:- opracowanie nowych, niezawodnych metod wczesnego wykrywania pęknięcia wału maszyn

wirnikowych,- analiza stabilności maszyn wirnikowych z pęknięciem wału.Zakres badań:- zastosowanie metod numerycznych i analitycznych w badaniu stabilności układów

parametrycznych jakimi są maszyny wirnikowe z pękniętym wałem,- badanie zjawiska zwiększonego tłumienia drgań w obszarach antyrezonansowych maszyn

wirnikowych z pękniętym wałem,- badanie zjawiska oddychania pęknięcia wału maszyny wirnikowej,- wykorzystanie metod teorii sterowania do wykrywania pęknięć wałów: dodatkowe pobudzenia

diagnostyczne, obserwatory stanu, estymatory Kalmana, odporne filtry do wykrywania uszkodzeń, metody analizy stabilności układów nieliniowych, i in.,

- wykorzystanie funkcji korelacji i gęstości widmowej mocy do wykrywania pęknięć wałów,- wykorzystanie metody sztywnych elementów skończonych w modelowaniu wirujących wałów

z pęknięciami,- weryfikacja eksperymentalna opracowanych metod wykrywania pęknięć wałów.Osiągnięcia:- opracowano ulepszoną, modalną metodę badania stabilności maszyn wirnikowych z pęknięciem

wału, pozwalającą znacznie przyspieszyć obliczenia map i powierzchni stabilności,- przedstawiono interpretację fizyczną zjawisk zachodzących w obszarach antyrezonansowych,- opracowano dwie nowe metody wykrywania pęknięć wałów wykorzystujące rozszerzony

obserwator stanu oraz odporny filtr do wykrywania uszkodzeń,- opracowano model wirującego wału z pęknięciem oddychającym i propagującym wykorzystujący

metodę sztywnych elementów skończonych.

I-15

Temat: Generowanie wirów krawędziowych w mikrosamolotachWykonawcy: dr hab. inż. A. Mystkowski, dr hab. inż. Z. Kulesza, dr inż. P. Ostapkowicz, dr inż. M. KondratiukCel badań:- zwiększenie zdolności manewrowej bezzałogowych mikrostatków powietrznych przy niskich

wartościach liczby Reynoldsa,- zastąpienie tradycyjnych powierzchni sterowych w postaci klap i lotek, urządzeniami

manewrowymi, umieszczonymi na krawędzi natarcia.Zakres badań:- badanie możliwości zastosowania pasywnych i aktywnych generatorów wirów krawędziowych:

mikroklap, mikromembran, mikrogłośników akustycznych, mikrodysz, mikrogrzałek lub specjalnych aktuatorów plazmowych jako nowych urządzeń manewrowych na krawędzi natarcia,

- opracowanie konstrukcji i wykonanie generatorów wirów krawędziowych; opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej,

- numeryczne i eksperymentalne (testy w tunelu aerodynamicznym oraz próby w locie) wyznaczanie charakterystyk siły nośnej i siły oporu skrzydeł z nowymi urządzeniami manewrowymi.

Osiągnięcia:- wykonanie prototypów generatorów wirów krawędziowych: wibracyjnych i klapkowych

i zamontowanie ich w strukturze mikrosamolotu typu delta,- wykonanie symulacji numerycznych i eksperymentów tunelowych mikrosamolotu typu delta

wyposażonego w wibracyjne i klapkowe generatory wirów krawędziowych.

Temat: Diagnostyka wałów w pracujących maszynach wirnikowychWykonawcy: dr inż. Rafał Grądzki, dr hab. inż. Z. Kulesza, prof. dr hab. inż. P. Lindstedt (ITWL Warszawa), mgr inż. B. BartoszewiczCel badań:- opracowanie czasowo-częstotliwościowych metod wykrywania uszkodzeń wałów w pracujących

maszynach wirnikowych bazujących na kwadracie wzmocnienia amplitudowego oraz różnicy przesunięć fazowych sygnałów.

Zakres badań:- wykonanie badań wału bez uszkodzenia oraz z wprowadzonym uszkodzeniem ,- opracowanie modelu diagnostycznego w postaci kwadratu wzmocnienia amplitudowego

sygnałów,- opracowanie modelu diagnostycznego w postaci różnicy przesunięć fazowych sygnałów,- wibracyjnych do wykrywania pęknięć wałów,- wyznaczenie „portretu” stanu technicznego badanych wałów.Osiągnięcia:- opracowanie metod wykrywania pęknięć wałów oraz aktualnej oceny stanu technicznego wału.

Temat: Projektowanie i badanie nowych konstrukcji na potrzeby chirurgii robotycznejWykonawcy: dr inż. R. Trochimczuk, dr hab. inż. Z. KuleszaCel badań:- modelowanie mechatroniczne systemów zrobotyzowanych aplikowanych do zastosowań

w chirurgii robotycznej,- analizy kinematyki i dynamiki konstrukcji z uwzględnieniem podatności członów mechanizmu

wieloczłonowego,

I-16

- badania numeryczne metodami elementów skończonych zachowania konstrukcji w stanach obciążeń statycznych i dynamicznych opracowanych konstrukcji.

Zakres badań:- analiza i synteza ramienia robota chirurgicznego do operacji laparoskopowych,- analiza i synteza wieloczłonowego narzędzia chirurgicznego do operacji małoinwazyjnych,- analiza i synteza robota równoległego do zabiegów neurochirurgicznych oraz zabiegów

małoinwazyjnych,- analiza i synteza pozycjonerów biegunowych zintegrowanych z systemami laserowymi

do zabiegów okulistycznych.Osiągnięcia:- opracowanie teoretycznych modelów mechatronicznych robota chirurgicznego

oraz chirurgicznego narzędzia wieloczłonowego do operacji małoinwazyjnych,- opracowanie konstrukcji badanych robotów wieloczłonowych,- analizy numeryczne oraz kinematyczne i dynamiczne opracowanych konstrukcji robotów.

Temat: Układy sterowania na skalach czasowychWykonawcy: dr hab. E. PawłuszewiczCel badań:- konstrukcja nieliniowego obserwatora dla systemu sterowania zadanego na dowolnym modelu

czasu (nie tylko dla czasu ciągłego lub dyskretnego ze stałym krokiem próbkowania).Zakres badań:- badanie podstawowych własności liniowych układów sterowania, takich jak: sterowalność,

obserwowalność, realizowalność, a w zakresie nieliniowych układów sterowania – realizowalność, problem równoważności układów,

- prace nad konstrukcją obserwatora związanego z nieliniowym układem sterowania zadanym na skali czasowej, tak aby dynamika estymowanego błędu była liniowa, a błąd estymacji dążył do zera.

Osiągnięcia:- wykazanie, że klasyczne warunki rzędu Kalmana dla sterowalności oraz dla obserwowalności

można uogólnić na dowolny model czasu,- podanie (w oparciu o faktoryzację ciągu Markowa) warunków istnienia realizacji liniowej układu

sterowania,- rozwiązanie problemu obserwowalności oraz problemu realizowalności nieliniowych układów

sterowania określonych na dowolnych modelach czasu.

Temat: Dyskretne układy sterowania niecałkowitego rzęduWykonawcy: dr hab. E. PawłuszewiczCel badań:- badanie własności układów sterowania niecałkowitego rzędu z czasem dyskretnym.Zakres badań:- badanie podstawowych własności liniowych i nieliniowych układów sterowania niecałkowitego

rzędu, takich jak: sterowalność, obserwowalność, stabilność i stabilizowalność.Osiągnięcia:- podanie warunków sterowalności i obserwowalności liniowych dyskretnych układów sterowania

zadanych za pomocą różnych typów operatorów niecałkowitego rzędu,- podanie warunków stabilności liniowych oraz nieliniowych dyskretnych układów sterowania

niecałkowitego rzędu,- podanie warunków obserwowalności i sterowalności nieliniowych dyskretnych układów

sterowania zadanych za pomocą różnych typów operatorów niecałkowitego rzędu.

I-17

Temat: Nieliniowe układy sterowania z czasem dyskretnym oraz układy sterowania zadane na niejednorodnych dziedzinach czasuWykonawcy: dr hab. E. Pawłuszewicz, dr inż. Mirosław KondratiukCel badań:- badanie warunków istnienia transformacji nieliniowych dyskretnych układów sterowania

do postaci równoważnych,- badanie podstawowych własności układów sterowania zadanych na niejednorodnych

dziedzinach czasu, takich jak: sterowalność, obserwowalność, realizowalność,- badanie własności układów sterowania zadanych na niejednorodnych dziedzinach czasu,- badanie możliwości praktycznego wykorzystania algorytmów sterowania z niejednorodnym

czasem próbkowania,- opracowanie warunków stabilności dla układów sterowania z niejednorodnym czasem

próbkowania.Zakres badań:- badanie warunków transformowalności układów do postaci równoważnych,- wykazanie, że klasyczne warunki rzędu Kalmana dla sterowalności oraz dla obserwowalności

można uogólnić na dowolny model czasu,- podanie warunków istnienia realizacji układu sterowania zadanego na skali czasowej,- rozwiązanie problemu obserwowalności, problemu realizowalności oraz redukowalności

nieliniowych układów sterowania określonych na dowolnych modelach czasu,- opracowanie algorytmów sterowania, w tym algorytmów pracujących w czasie rzeczywistym,

wykorzystującego próbkowanie niejednorodne,- praktyczna implementacja wybranego algorytmu w układzie mikroprocesorowym,- opracowanie warunków stabilności dla układów sterowania z niejednorodnym czasem

próbkowania.Osiągnięcia:- wykazanie, że klasyczne warunki rzędu Kalmana dla sterowalności oraz dla obserwowalności

można uogólnić na dowolny model czasu,- podanie warunków istnienia realizacji układu sterowania zadanego na skali czasowej,- rozwiązanie problemu obserwowalności oraz problemu realizowalności nieliniowych układów

sterowania określonych na dowolnych modelach czasu. podanie warunków redukowalności wierszowej nieliniowych układów dyskretnych,

- podanie warunków redukowalności wierszowej wielomianowego układu sterowania, podanie warunków transformowalności nieliniowych układów dyskretnych,

- opracowanie wybranych adaptacyjnych algorytmów przełączeń czasowych w układzie sterowania przy próbkowaniu niejednorodnym,

- implementacja wybranego algorytmu sterowania z niejednorodnym czasem próbkowania w układzie mikroprocesorowym.

Temat: Modelowanie i analiza odziaływań pomiędzy dwukołowym samobalansującym pojazdem a jego użytkownikiemWykonawcy: dr hab. E. Pawłuszewicz , dr Maciej CiężkowskiCel badań:- znalezienie jakościowego oraz ilościowego opisu interakcji między dwukołowym

samobalansującym pojazdem a jego użytkownikiemZakres badań:- budowa stanowiska pomiarowego– budowa dwukołowego samobalansującego pojazdu- przeprowadzenie eksperymentu i dokonanie pomiarów ewolucji układu w czasie- opracowanie fizycznego oraz matematycznego modelu pojazdu wraz z użytkownikiem, z

uwzględnieniem interakcji pojazd-użytkownik

I-18

- opracowanie metody mającej na celu wyznaczenie oddziaływania pojazd-użytkownik na podstawie danych symulacyjnych oraz danych eksperymentalnych

Osiągnięcia:- wyznaczenie matematycznej, jakościowej i ilościowej postaci interakcji użytkownika z pojazdem

na podstawie danych symulacyjnych oraz danych eksperymentalnych

Temat: Dynamiczna stabilizacja wahadła umieszczonego w ruchomej studni potencjału efektywnegoWykonawcy: dr Maciej CiężkowskiCel badań:- zbadanie zachowania wahadła fizycznego przy zmieniającym się położeniu minimum potencjału

efektywnego, który powstaje na wskutek szybkich oscylacji punktu zawieszenia wahadłaZakres badań:- analityczne wyznaczenie warunków stabilności wahadła- określenie prawa sterowania zmianą kierunku oscylacji punktu zawieszenia wahadła, co skutkuje

zmieniającym się położeniem minimum potencjału efektywnego wahadłaOsiągnięcia:- wykazanie możliwości stabilizacji wahadła w przypadku, gdy położenie minimum potencjału

efektywnego zmienia się jednostajnie. Wahadło przechodzi z jednego położenia równowagi trwałej do drugiego położenia równowagi trwałej.

- wyznaczenie krytycznej prędkości zmian położenia minimum potencjału

Temat: Zaawansowane metody projektowania nieliniowych obserwatorówWykonawcy: dr hab. E. Pawłuszewicz, dr inż. A. MystkowskiCel badań:- zaprojektowanie i przeprowadzenie badań symulacyjnych dla nieliniowego obserwatora

Newtona w zastosowaniu do estymacji wektora stanu nieliniowego modelu dynamiki łożyska magnetycznego sterowanego w jednej osi z zerową wartością energii w punkcie pracy,

- realizacja obserwatora Newtona zredukowanego rzędu dla nieliniowego sterowanego strumieniem elektromagnetycznym modelu łożyska magnetycznego.

Zakres badań:- realizacja układów sterowania z linearyzacją dynamiczną w torze sprzężenia zwrotnego

dla nieliniowego modelu dynamiki łożyska magnetycznego sterowanego poprzez zmianę strumienia elektromagnetycznego z zerową wartością energii w punkcie pracy,

- projektowanie i badanie estymatorów stanu dla układów nieliniowych na przykładzie aktywnego łożyska magnetycznego,

- badanie układów kompozytowych w zastosowaniu do nieliniowego modelu sterowanego strumieniem elektromagnetycznym łożyska magnetycznego będących połączeniem nieliniowego estymatora strumienia oraz nieliniowego regulatora działającego w torze sprzężenia zwrotnego od estymaty strumienia,

- projektowanie i badanie optymalnych i odpornych praw sterowania w zastosowaniu do układów nieliniowych z niepewnością modelu dynamicznego.

Osiągnięcia:- opracowano sposób linearyzacji modelu aktywnego łożyska magnetycznego (AŁM) sterowanego

strumieniem elektromagnetycznym z zerową wartością energii w punkcie pracy (sterowanie przełączające) oraz dla układu AŁM z dwoma niezależnymi wejściami/wyjściami, tzw. model TITO,

- rozwiązano problem singularności modelu AŁM sterowanego z zerową energią w punkcie pracy.

I-19

Temat: Diagnostyka uszkodzeń łopatek pracującej maszyny wirnikowejWykonawcy: dr inż. R. Grądzki, prof. dr hab. inż. P. Lindstedt (ITWL Warszawa)Cel badań:- opracowanie nowej parametrycznej metody oceny stanu technicznego łopatek podczas pracy

maszyny wirnikowej, z eliminacją jej trudnomierzalnego otoczenia,- zweryfikowanie opracowanej metody modelem w postaci ilorazu kwadratu wzmocnienia

amplitudowego sygnałów oraz badaniami endoskopowymi,- uwzględnienie funkcji kowariancji i koherencji w celu poprawy wiarygodności oceny metody.Zakres badań:- przeprowadzenie eksperymentu na hamowni silników turbinowych,- analiza możliwości przetwarzania sygnału łopatki bazującego na różnicy przesunięcia fazowego

oraz ilorazie kwadratów wzmocnienia amplitudowego sygnałów w czasie oddalania się i zbliżania łopatki do czujnika,

- wyznaczenie analitycznej postaci funkcji korelacji wzajemnej sygnału oraz dystrybucji i na tej podstawie wyznaczenie funkcji gęstości widmowych mocy łopatki, a następnie parametrów modelu przesunięcia fazowego,

- wyznaczenie analitycznej postaci funkcji korelacji własnej celem wyznaczenia funkcji gęstości widmowych mocy łopatki oraz, ostatecznie, parametrów modelu amplitudowego,

- porównanie stanu łopatek określonych na podstawie portretów diagnostycznych łopatek (otrzymanych z modeli: amplitudowego i fazowego) z ich stanem technicznym, określonym na podstawie fotografii wykonanych endoskopem.

Osiągnięcia:- weryfikacja symulacyjna i eksperymentalna opracowanych metod.

Temat: Badania diagnostyczne łopatek turbiny gazowejWykonawcy: dr inż. M. Bogdan, prof. dr hab. inż. J. BłachnioCel badań:- diagnozowanie stanu technicznego łopatek turbiny,Zakres badań:- badanie zależności i związków pomiędzy zmianą barwy, a zmianą mikrostruktury nowych

łopatek wirnika oraz łopatek eksploatowanych,- badanie mikrostruktury łopatek nowych oraz eksploatowanych znajdujących się w różnym stanie

technicznym,- określenie parametrów wpływających na jakość akwizycji obrazów za pomocą aparatu

cyfrowego oraz dwóch typów wideoskopów (warunki pracy),- reakcja powłok i materiału łopatek na obciążenia cieplne (wpływ składu chemicznego spalin

oraz temperatury pracy turbiny),- analiza technik i metod przetwarzania i analizy obrazów barwnych pod kątem prawidłowej

segmentacji danych obrazowych.Osiągnięcia:- opracowanie nomogramu umożliwiającego wyznaczenie progu do oceny stanu łopatek

na podstawie barwy ich powierzchni,- opracowanie metod skanowania powierzchni pod kątem określenia wielkości lokalnych pól

przegrzania dla łopatek eksploatowanych w różnym stanie technicznym,- opracowanie modeli sieci wspomagających proces decyzyjny,- wyznaczenie zależności i związków pomiędzy parametrami obrazów powierzchni łopatek turbiny

gazowej a parametrami ich mikrostruktury,- sformułowanie podstaw metody opartej na cyfrowym przetwarzaniu obrazów powierzchni

łopatek turbiny gazowej w paśmie widzialnym do obiektywnego określenia zmian stanu łopatek,- opracowany algorytm automatycznej detekcji i pozycjonowania wymontowanych z turbiny

I-20

łopatek,- charakterystyka uszkodzeń powłoki ochronnej,- dobór odpowiedniego modelu barwnego (reprezentacji danych obrazowych) oraz metody

segmentacji danych obrazowych.

Temat: Mechatroniczne systemy w diagnostyceWykonawcy: dr hab. inż. J. Pauk, dr inż. J. Tołstoj-Sienkiewicz, dr inż. T. Kuźmierowski, dr inż. M. OstaszewskiCel badań:- projektowanie i wdrażanie urządzeń do diagnostyki osób z dysfunkcjami ruchowymi.Zakres badań:- badania w zakresie różnych metod akwizycji materiału źródłowego,- testowanie algorytmów przetwarzania obrazów,- badania wpływu rodzaju i grubości szyby na jakość uzyskanych obrazów.Osiągnięcia:- zaprojektowanie i wykonanie skanera 3D,- opracowanie oprogramowania do przetwarzania obrazów,- opracowanie aplikacji sterującej skanerem 3D,- opracowanie systemu ekspertowego do diagnozowania schorzeń w obrębie narządu ruchu.

I-21

Temat: Badanie pozytywnych i negatywnych zjawisk zmiany zdatności obiektu technicznego z wykorzystaniem parametrów sprzężonych równań stanuWykonawcy: dr inż. R. Grądzki, prof. dr hab. inż. P. Lindstedt (ITWL Warszawa)Cel badań:- rozwój metody pozwalającej ocenić stan techniczny i stan regulacji obiektu technicznego

w dwóch wariantach: bez uwzględnienia i z uwzględnieniem warunków początkowych (z wypracowanym pewnym nieznanym resursem pracy),

- oszacowanie stanu zdatności wybranych badanych obiektów.Zakres badań:- przeprowadzenie badań eksploatacyjnych wybranych autobusów na stanowisku

diagnostycznym w Komunalnym Przedsiębiorstwie Komunikacji Miejskiej w Białymstoku,- numeryczne wyznaczenie parametrów stanu technicznego i regulacji na podstawie sprzężonych

równań stanu,- wyznaczenie map uszkodzeń obiektów,- wyznaczenie charakterystyk niezawodnościowych badanych obiektów,- oszacowanie przewidywanego czasu życia obiektów.Osiągnięcia:- rozwinięcie metody dającej dodatkową informację, na jakim etapie eksploatacji, dany obiekt się

znajduje: czy może być dopuszczony do dalszej eksploatacji, czy wymaga naprawy lub też czy należy go z eksploatacji wyłączyć.

Temat: Rozpoznawanie otoczeniaWykonawcy: dr inż. M. BogdanCel badań:- opracowanie algorytmu umożliwiającego orientację obiektu mobilnego w nieznanym otoczeniu

(środowisku) na podstawie informacji wizyjnej oraz tej pochodzącej z innych czujników.Zakres badań:- eliminacja zakłóceń, szumów, detekcja i wyostrzanie krawędzi, dobór modelu barwnego,- redukcja danych obrazowych (dobór metody segmentacji obrazu), rozpoznanie kształtu obiektu

oraz ekstrakcja cech charakteryzujących ten kształt,- określenie odpowiedniej (łatwo interpretowanej) reprezentacji danych (głównie analiza

I-22

Temat: Egzoszkielety robotyczne – analiza kinematyczna i kinetycznaWykonawcy: dr hab. inż. J. Pauk, dr inż. M. OstaszewskiCel badań:- badanie wpływu noszenia egzoszkieletu na podstawowe parametry i wzorzec chodu u osób

dorosłych w celu odpowiedniego doboru komponentów pod kątem zwiększenia jego funkcjonalności i maksymalizacji korzyści wynikających ze stosowania,

- badania współdziałania człowieka z egzoszkieletem podczas chodu i jego adaptacji do egzoszkieletu.

Zakres badań:- przeprowadzenie pomiarów parametrów biomechanicznych podczas chodu z egzoszkieletem

za pomocą systemu optoelektronicznego SMART, platform dynamometrycznych, elektromiografii powierzchniowej (EMG), pedobarografu, bieżni, kamery termowizyjnej i czujnika MWE,

- ocena biomechaniczna oparta na analizie: parametrów kinematycznych tułowia i kończyn dolnych, parametrów kinetycznych, zdolności utrzymania równowagi ciała, aktywności elektrycznej mięśni, ilości zużytej energii i rozkładu temperatur na wybranych grupach mięśniowych.

Osiągnięcia:- opracowanie algorytmów sterowania egzoszkieletem,- opracowanie nowych metod estymacji parametrów kinetycznych uzyskanych podczas rejestracji

chodu z egzoszkieletem.

i przetwarzanie „chmury” punktów),- przetwarzanie w czasie rzeczywistym informacji o otoczeniu (tworzenie i optymalizacja

wyspecjalizowanych algorytmów przetwarzania i analizy obrazów oraz danych pochodzących z innych czujników w tym z kamery głębokości – chmury punktów).

- analiza sceny pod kątem wykrywania przeszkód statycznych oraz występującego ruchu (detekcja przeszkód) oraz określenie ich parametrów,

- programowanie, testowanie oraz optymalizacja opracowanych algorytmów na jednostkach mobilnych.

Osiągnięcia:- przeprowadzono symulacje i testy algorytmów: wykrywania i określenia zakresu ruchu

(transformata Hougha) oraz szacowania odległości od przeszkód znajdujących się przed kamerą (przepływ optyczny wyznaczany metodami: Horna Schuncka oraz Lucasa-Kanade),

- wykorzystano dwurdzeniowy procesor Blakfin BF561 do implementacji wybranych algorytmów,- udoskonalono dwie metody przenoszenia kodu z Matlab'a do procesora Blakfin,- programowa akwizycja, filtracja kodowanego strumienia danych obrazowych w programie

Matlab,- opracowano algorytm telemetryczny (kamera RGB) w oparciu o wizyjną lokalizację obiektu

o znanych wymiarach.

Temat: Wybrane aspekty biometriiWykonawcy: dr inż. M. Bogdan, dr inż. M. DerlatkaCel badań:- rozpoznawanie osób: na podstawie ich chodu, parametrów antropometrycznych, układu żył,

cech dłoni i twarzy.Zakres badań:- implementacja programowa wybranych metod wykrywania i analizy ruchu człowieka

w wybranych środowiskach programistycznych (Matlab, VS2010 C#, C++),- opis ruchu człowieka na podstawie informacji uzyskanej z kontrolera Kinect V1 i V2 oraz zestawu

tych czujników w różnej konfiguracji,- śledzenie ruchu szkieletowego w czasie rzeczywistym przy jednoczesnej filtracji strumienia

danych,- dobór filtrów oraz ich parametrów do filtracji strumienia danych,- jednoczesne wykorzystanie informacji pochodzącej z sekwencji obrazów z kamery RGB oraz

z kamery głębokości kontrolera Kinect do rejestracji danych obrazowych,- pozyskiwanie informacji z kontrolera Kinect oraz z platformy dynamometrycznej (porównanie),- dobór odpowiednich metod przetwarzania i analizy danych zwiększających skuteczność

rozpoznawania osób na podstawie wybranych charakterystyk danych człowieka.Osiągnięcia:- opisu ruchu człowieka, wyznaczenie i zapis do pliku: parametrów statycznych rejestrowanej

postaci, kątów pomiędzy partiami ciała, współrzędnych 3D punktów opisujących części szkieletu,- połączenia śledzenia szkiletowego z dwuwymiarową detekcją ruchu (metody gradientowe:

Horna-Shuncka oraz Lucasa-Kanade),- sprzężenia pozyskiwanej informacji z kontrolera Kinect z wynikami pochodzącymi z platformy

dynamometrycznej – porównanie, fuzja danych,- rejestracja danych i opis ruchu człowieka w oparciu o dwa czujniki Kinect (zarówno V1, jak i V2),- przenoszenie ruchu osoby znajdującej się przed kontrolerem Kinect na postać wirtualną

I-23

(awatara),- dobór odpowiednich metod filtracji i klasyfikacji danych oraz określenie wpływu poszczególnych

charakterystyk człowieka na wyniki (jakość) rozpoznawania osób.

Temat: Opis ruchu człowieka na podstawie informacji uzyskanej z kontrolera KinectWykonawcy: dr inż. M. Bogdan, dr inż. M. DerlatkaCel badań:- implementacja programowa wybranych metod wykrywania i analizy ruchu człowieka

w wybranych środowiskach programistycznych (Matlab, VS2010 C#),- wykorzystanie informacji z sekwencji obrazów pochodzących z kamery RGB oraz z kamery

głębokości kontrolera Kinect.Zakres badań:- śledzenie ruchu szkieletowego w czasie rzeczywistym przy jednoczesnej filtracji strumienia

danych,- jednoczesne pozyskiwanie informacji z kontrolera Kinect oraz z platformy dynamometrycznej.Osiągnięcia:- opisu ruchu człowieka, wyznaczenie: parametrów statycznych rejestrowanej postaci, kątów

pomiędzy partiami ciała, współrzędnych 3D punktów opisujących części szkieletu,- połączenia ST z dwuwymiarową detekcją ruchu pochodzącą z metod gradientowych

(Horna-Shuncka oraz Lucasa-Kanade),- sprzężenia pozyskiwanej informacji z kontrolera Kinect z wynikami pochodzącymi z platformy

dynamometrycznej - fuzja danych,- przenoszenie ruchu osoby znajdującej sie przed kontrolerem Kinect na postać wirtualną

(awatar).Temat: Biometryczne aspekty chodu człowiekaWykonawcy: dr inż. M. DerlatkaCel badań:- wykazanie, że dane pomiarowe pochodzące z dwóch piezo-elektrycznych platform pomiarowych

można wykorzystać do rozpoznawania osób na podstawie ich chodu.Zakres badań:- pomiary chodu osób kroczących wzdłuż ścieżki pomiarowej ze swobodnie wybraną prędkością

we własnym obuwiu sportowym,- badania chodu: w obuwiu różnego typu, z obciążeniem symetrycznym i asymetrycznym,- implementacja algorytmów wstępnego przetwarzania danych: dynamicznego marszczenia czasu

(ang. dynamic time warping) szeregów czasowych,- modyfikacja istniejących algorytmu klasyfikacji danych (tutaj osób), w taki sposób, aby systemy

biometryczne oparte na tym algorytmie mogły być zastosowane w praktyce.Osiągnięcia:- opracowanie autorskiej metody wyliczania wartości progu odcięcia osobno dla każdej klasy

bazującej na stosunkowo nielicznym podzbiorze danych,- znalezienie wielkości fizycznych istotnie wpływających na jakość systemu biometrycznego,- opracowanie własnej metody klasyfikacji danych opartej na właściwościach chodu człowieka

oraz fuzji prostych klasyfikatorów.

Temat: Mechatroniczny bezlinowy system wielokabinowej windy do transportu pionowego i poziomego oraz w dwóch kierunkach jednocześnie w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybieWykonawcy: dr inż. T. Huścio, dr inż. R. TrochimczukCelem badań jest opracowanie mechatronicznej bezlinowej windy do transportu pionowego

I-24

i poziomego oraz w dwóch kierunkach jednocześnie w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie.Zakres badań:- analiza nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych wind linowych i bezlinowych,- analiza układów napędowych i systemów sterowania kabinami nowoczesnych wind

wykorzystywanych w wielokondygnacyjnych, wielkopowierzchniowych budynkach o dużym natężeniu ruchu,

- projekt mechatronicznego bezlinowego systemu wielokabinowej windy do transportu pionowego i poziomego oraz w dwóch kierunkach jednocześnie w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie,

- opracowanie badawczego stanowiska laboratoryjnego do testowania programów odpowiedzialnych za sterowanie systemem kabin, badanie zachowania się kabin zmiennie obciążonych w stanach dynamicznych oraz ocenę tłumienia drgań przez poduszkę powietrzną oddzielającą statory od induktorów,

- opracowanie modelu (demonstratora) mechatronicznego bezlinowego systemu wielokabinowej windy do transportu pionowego i poziomego oraz w dwóch kierunkach jednocześnie w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie.

Osiągnięcia:- przeprowadzono analizę nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych wind linowych i bezlinowych,- przeprowadzono analizę układów napędowych i systemów sterowania kabinami nowoczesnych

wind wykorzystywanych w wielokondygnacyjnych, wielkopowierzchniowych budynkach o dużym natężeniu ruchu stosowanych w celu redukcji czasu transportu, osiągnięcia maksymalnej wydajność oraz zapewnienie komfortu i bezpieczeństwa transportowanych osób,

- opracowano koncepcję bezlinowych mechatronicznych wind osobowo-towarowych wykorzystywanych w wielokondygnacyjnych, wielkopowierzchniowych budynkach o dużym natężeniu ruchu,

- opracowano koncepcję bezlinowej mechatronicznej wielokabinowej windy towarowej do automatyzacji transportu w gospodarstwach rolnych,

- opracowano zgłoszenia patentowe:1. „Mechatroniczna bezlinowa winda do transportu pionowego i poziomego z możliwością

przemieszczania kabin w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie”. Zgłoszenie patentowe z dnia 11.12.2015, nr P.415251, Urząd Patentowy Rzeczpospolitej Polskiej.

2. „System przemieszczania kabiny do mechatronicznej bezlinowej windy do transportu pionowego i poziomego oraz w dwóch kierunkach jednocześnie w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie”. Zgłoszenia patentowe z dnia 14.12.2015: P.415269, nr P.415270, Urząd Patentowy Rzeczpospolitej Polskiej.

Temat: Matematyczne modelowanie procesu nagrzewania tarciowego podczas walcowania metali na zimnoWykonawcy: dr O. JewtuszenkoCel badań:- opracowanie modelu matematycznego procesu generacji ciepła na skutek tarcia i odkształceń

plastycznych podczas walcowania metali na zimno (dotychczasowe analityczno-numeryczne modele tego procesu nie uwzględniały wpływu niektórych istotnych parametrów eksploatacyjnych i operacyjnych na rozkład temperatury).

Zakres badań:- sformułowanie zagadnienia początkowo-brzegowego niestacjonarnego przewodnictwa ciepła

(zagadnienie cieplne tarcia) dla warstwy ściskanej obustronnie obracającymi się równomiernie walcami kołowymi,

- zastosowanie do rozwiązywania postawionego zadania aparatu matematycznego w postaci

I-25

transformacji całkowej Laplace’a,- sformułowanie i rozwiązanie odpowiedniego problemu brzegowego quasi-stacjonarnej

termosprężystości w celu wyznaczenia rozkładu naprężeń termicznych we wsadzie i walcach,- wykonanie oprogramowania do obliczeń numerycznych,- weryfikacja otrzymanych teoretycznych rozwiązań za pomocą porównania otrzymanych

rezultatów analizy numerycznej z danymi doświadczalnymi.Osiągnięcia:- rozwiązanie problemu brzegowego quasi-stacjonarnej termosprężystości w celu wyznaczenia

rozkładu naprężeń termicznych we wsadzie i walcach przy walcowaniu na zimno z uwzględnieniem termoczułości materiału wsadu.

Temat: Sprzężenia siłowe w sterowanych układach mechanicznychWykonawcy: dr inż. W.Kołodziejczyk, dr inż. T. HuścioCel badań:- tworzenie systemów do symulacji operacji chirurgicznych, nauki działania mechanizmów

poprzez symulacje, rehabilitacji ruchowej z użyciem urządzeń wyjściowych z siłowym sprzężeniem zwrotnym.

Zakres badań:- programowanie środowiska wirtualnego poprzez odwzorowanie obiektów, nadawanie

właściwości materiałowych, określanie interakcji obiektów ze środowiskiem, np. zmiany sił tarcia,

- programowanie interakcji pomiędzy obiektami wirtualnymi a urządzeniem z wykorzystaniem bibliotek, np. CHAI3D, umożliwiające m.in. rozpoznawanie kierunku i wartości siły, kształtu obiektów, faktury powierzchni,

- sterowanie ruchem urządzenia wyjściowego, np. manipulatora lub robota mobilnego,- tworzenie oprogramowania do wspomagania sprawności manualnej.Osiągnięcia:- opracowanie koncepcji środowiska wirtualnego do interakcji między obiektami wirtualnymi

a urządzeniem.

Temat: Elektromagnetyczne wyrzutnie startowe dla bezzałogowych aparatów latającychWykonawcy: dr inż. M. KondratiukCel badań:- opracowanie konstrukcji zautomatyzowanej wyrzutni magnetycznej dla bezzałogowych

aparatów latających (BAL) o masie kilkudziesięciu kilogramów.Zakres badań:- analiza różnych koncepcji konstrukcyjnych wyrzutni magnetycznych stosowanych

przy wspomaganiu startu BAL,- projektowanie, modelowanie dynamiki i optymalizacja konstrukcji wyrzutni,- weryfikacja poszczególnych kroków projektowych poprzez pomiary laboratoryjne parametrów

wyznaczonych numerycznie (weryfikacja i walidacja),- konstrukcja prototypu i wykonanie wyrzutni magnetycznej dla BAL,- testy laboratoryjne i poligonowe skonstruowanego urządzenia.Osiągnięcia:- potwierdzenie możliwości zrealizowania konstrukcji wyrzutni dla statków powietrznych o masie

do 25 kg,- rozwiązanie licznych problemów obliczeniowych i konstrukcyjnych związanych z realizacją

prototypów wyrzutni szynowej oraz wyrzutni cewkowej.

I-26

Temat: Nowa metoda wyznaczania widm sygnałów stacjonarnych i niestacjonarnychWykonawcy: dr inż. A. KotowskiCel badań:- polepszanie rozdzielczości widmowej przy częstotliwościowej analizie sygnałów

wibroakustycznych,- opracowanie alternatywnej metody wyznaczania widma w stosunku do szybkiej transformaty

Fouriera (FFT).Zakres badań:- tworzenie i testowanie algorytmu przetwarzania sygnałów wibroakustycznych,- eliminacja uzależnienia rozdzielczości widmowej od czasu rejestracji (obserwacji) sygnału,- wnioskowanie co do możliwości wykorzystania funkcji korelacji wzajemnej,- określenie współczynnika zmiennego wraz z analizowaną częstotliwością.Osiągnięcia:- wyznaczenie widm sygnałów stacjonarnych jak i niestacjonarnych bez stosowania

przekształcenia Fouriera,- widma mogą być wyznaczane przy różnej rozdzielczości widmowej i zachowanej niezmiennej

długości analizowanego sygnału,- osiągnięcie zdecydowanie wyższych rozdzielczości widmowych niż oferuje to szybka

transformata Fouriera (FFT).

Temat: Autonomiczne omijanie przeszkód przez bezzałogowe aparaty latające wraz z możliwością wykonywania lotów w kanionach ulicWykonawcy: dr inż. Cezary KownackiCel badań:- opracowanie efektywnych metod sterowania autonomicznym lotem w nieznanym

zurbanizowanym obszarze.Zakres badań:-opracowanie metody percepcji i omijania przeszkód z wykorzystaniem dwóch dalmierzy

laserowych,-modelowanie lotu bezzałogowego aparatu latającego w kanionie ulicy z zastosowaniem algorytmu

detekcji i omijania przeszkód wykorzystującego dwa dalmierze laserowe oraz algorytmu opartego na analizie obrazu z perspektywicznym widokiem kanionu ulicy,

-opracowanie koncepcji skanera laserowego na potrzeby detekcji i omijania przeszkód przez bezzałogowy aparat latający w układzie płatowca,

-opracowanie adaptacyjnego filtru Kalmana do eliminacji błędnych wskazań dalmierza laserowego wykorzystanego w algorytmie omijania przeszkód,

-opracowanie metody wyznaczania parametrów filtru Kalmana do filtracji sygnałów akcelerometrów i giroskopów pokładowych systemów nawigacyjnych,

- implementacja opracowanego algorytmu lotu w kanionie ulicy na rzeczywistym obiekcie,-budowa demonstratora opracowanej koncepcji skanera laserowego,-weryfikacja eksperymentalna opracowanego algorytmu w trakcie prób w locie (podczas badań

poligonowych).Osiągnięcia:- opracowanie własnej metody sterowania bezzałogowym aparatem latającym podczas lotu

w kanionie ulicy,- opracowanie koncepcji skanera laserowego do detekcji i omijania przeszkód oraz budowa jego

I-27

demonstratora.

Temat: Metoda sterowania i projektowania układów mechatronicznych i systemów robotyki w bazie systemów hierarchicznychWykonawcy: dr inż. Kanstantsin MiatlukCel badań:- opracowanie metody projektowania i sterowania mechatronicznych układów i systemów

robotyki z wykorzystaniem technologii systemów hierarchicznych (HS),- budowa wybranych układów mechatronicznych i systemów robotyki zgodnie z opracowaną

metodą projektowania i realizacja badań doświadczalnych zbudowanych systemów.Zakres badań:- opracowanie i weryfikacja modeli matematycznych elementów i zespołów systemów

mechatronicznych i robotów uniwersalnych,- definicja poszczególnych kroków oraz opracowanie ogólnej metody projektowania i sterowania

systemów mechatronicznych z wykorzystaniem technologii koordynacji HS,- realizacja projektowania koncepcyjnego oraz detalicznego poszczególnych podsystemów

wybranych systemów mechatronicznych i realizacja ogólnych projektów w/w systemów,- budowa zaprojektowanych układów mechatronicznych i systemów robotyki oraz estymacja

doświadczalna parametrów w/w systemów i układów podczas wykonania konkretnych zadań praktycznych w warunkach laboratoryjnych oraz w zakładach produkcyjnych.

Osiągnięcia:- opracowanie własnych modeli matematycznych i komputerowych wybranych układów

mechatronicznych i systemów robotyki oraz opracowanie ogólnej metody projektowania i sterowania w/w układów i systemów z wykorzystaniem technologii HS,

- opracowanie i wdrożenie w firmie Promotech w Bialymstoku technologii HS projektowania maszyn MSM do cięcia i spawania rur,

- opracowanie i budowa stanowiska laboratoryjnego wykorzystującego dwóch robotów uniwersalnych UR5, system wizyjny, system czujników TrackStar oraz system komputerowy RobWork,

- zaprojektowanie zgodnie z opracowaną metodą, budowa i sterowanie robotów równoległych typu platformy Stewarta,

- stosowanie opracowanej metody w zagadnieniach projektowania komputerowego przykładowych ruchów człowieka oraz robotów kroczących.

Temat: Diagnozowanie wycieków z rurociągów przesyłowych cieczy i sieci wodociągowychWykonawcy: dr inż. P. OstapkowiczCel badań:- opracowanie metod i algorytmów diagnozowania wycieków z rurociągów przesyłowych cieczy,

bazujących na pomiarach zmiennych procesowych (przepływu, ciśnienia), z uwzględnieniem różnych przypadków operacyjnych,

- opracowanie metod diagnozowania wycieków z sieci wodociągowych, bazujących na pomiarach zmiennych procesowych (przepływu, ciśnienia), z uwzględnieniem różnych przypadków operacyjnych i sterowania ciśnieniem w sieci,

- wykorzystanie niestandardowych rozwiązań, których istotę stanowi pozyskiwanie nowych informacji diagnostycznych.

Zakres badań:- opracowanie modułowego systemu diagnostycznego przecieków,- przeprowadzenie eksperymentów z wykorzystaniem instalacji badawczych: stanowiska

z modelowym rurociągiem (o łącznej prawie 400-metrowej długości rur o średnicy DN40)

I-28

i stanowiska z modelową siecią wodociągową (z przewodami magistralnymi DN25, DN20 i rozdzielczymi DN16, o łącznej długości 160-ciu metrów),

- analiza wyników, z uwzględnieniem stopnia podobieństwa obiektów modelowych do obiektów rzeczywistych.

Osiągnięcia:- opracowanie nowej metody diagnozowania wycieków z rurociągów opartej na zastosowaniu

nowych urządzeń pomiarowych – korektorów,- opracowanie algorytmów do wykrywania i lokalizowania nieszczelności z rurociągów

przesyłowych cieczy, w tym zakresie zmiany punktu pracy i wystąpienia mnogich (podwójnych) nieszczelności,

- opracowanie modeli laboratoryjnej sieci wodociągowej,- opracowanie konstrukcji układów do zadawania symulowanych poborów i wycieków

na obiektach typu rurociągi i sieci wodociągowe.

Temat: Układy wymuszania ruchów kończyn dolnych człowiekaWykonawcy: dr inż. M. OstaszewskiCel badań:- opracowanie konstrukcji mechanicznej układu wymuszania ruchów kończyn dolnych,- opracowanie konstrukcji mechanicznej układu pomiarowego rejestrującego przemieszczenia

kończyn dolnych człowieka,- synteza układów sterowania dedykowanych do układów wspomagania oraz wymuszania ruchów

kończyn człowieka.Zakres badań:- analiza rozwiązań umożliwiających pomiar bezpośredni przemieszczeń w poszczególnych

stawach kończyn dolnych człowieka,- projektowanie oraz analiza symulacyjna wybranych algorytmów sterowania,- projekt konstrukcji oraz wykonanie demonstratora technologii układu wymuszającego

przemieszczenia kończyn dolnych człowieka,- testy laboratoryjne systemu.Osiągnięcia:- wykonanie prototypu układu wymuszania ruchów kończyn dolnych człowieka,- wykonanie prototypu układu pomiarowego umożliwiającego pomiar przemieszczeń

w odpowiednich stawach kończyn dolnych człowieka,- udoskonalenie metod tworzenia trajektorii przemieszczeń dla odpowiednich stawów kończyn

dolnych człowieka w zależności od zadanych limitów dynamicznych,- wykonanie symulacji oraz badań stanowiskowych układu sterowania obiektem wymuszającym

ruchy człowieka.

Temat: Mechatroniczne systemy do rehabilitacji biernej kończyn górnych i dolnych człowiekaWykonawcy: dr inż. R. Trochimczuk, dr inż. Tomasz Huścio, dr inż. T. KuźmierowskiCel badań:- opracowanie i badanie nowej konstrukcji rehabilitatora mechatronicznego dla kończyn górnych

człowieka bazującego na mechatronicznym pozycjonerze planarnym;- opracowanie mechanizmu szyny rehabilitacyjnej CPM do rehabilitacji kończyn dolnych

po zabiegach artroskopii i alloplastyki stawu kolanowego,- optymalizacja zaproponowanych rozwiązań oraz utworzenie prototypów laboratoryjnych.Zakres badań:- modelowania i badania numeryczne metodami elementów skończonych stabilności konstrukcji

w stanach statycznych,

I-29

- analizy kinematyczne i dynamiczne proponowanych rozwiązań,- opracowanie oprogramowania sterującego oraz do symulacji i optymalizacji konstrukcji,- opracowanie demonstratora laboratoryjnego,- testowanie użyteczności zaproponowanego rozwiązań na pacjentach w warunkach klinicznych.Osiągnięcia:- weryfikacja symulacyjna i eksperymentalna opracowanych metod i rozwiązań,- budowa konstrukcji prototypowych.

Temat: Nowe konstrukcje na potrzeby robotyki medycznejWykonawcy: dr inż. R. Trochimczuk, dr inż. T. KuźmierowskiCel badań:- modelowanie mechatroniczne systemów zrobotyzowanych aplikowanych do zastosowań

medycznych,- analizy kinematyczne i dynamiczne i symulacyjne opracowanych konstrukcji.Zakres badań:- analiza i synteza robota chirurgicznego do operacji laparoskopowych,- analiza i synteza robota równoległego do zabiegów neurochirurgicznych oraz zabiegów

małoinwazyjnych,- analiza i synteza systemu szyny rehabilitacyjnej CPM do stawu kolanowego,- analiza i synteza pozycjonerów biegunowych zintegrowanych z systemami laserowymi

do zabiegów okulistycznych.Osiągnięcia:- opracowanie konstrukcji badanych robotów,- wykonanie analizy kinematycznej i dynamicznej opracowanych robotów.

Temat: Nowe mechatroniczne urządzenia do rehabilitacji kończyn dotkniętych obrzękiem limfatycznymWykonawcy: dr inż. R. Trochimczuk, mgr inż. Piotr ProchorCel badań:- opracowanie nowej konstrukcji uniwersalnego mechatronicznego rehabilitatora do masażu

kończyn dotkniętych schorzeniem obrzęku limfatycznego,- optymalizacja zaproponowanego rozwiązania oraz utworzenie prototypu laboratoryjnego.Zakres badań:- badania numeryczne metodami elementów skończonych wpływu komponentów konstrukcji

na udrożnienie przepływu limfy w rehabilitowanej kończynie pacjenta,- opracowanie demonstratora laboratoryjnego,- testowanie użyteczności zaproponowanego rozwiązania na pacjentach.Osiągnięcia:- opracowanie konstrukcji mechatronicznego urządzenia do masażu limfatycznego LymphStop,- analizy numeryczne opracowanej konstrukcji,- zgłoszenie wynalazku nr P.411811 z dnia 30-03-2015r. Prochor P., Wróblewska J., Trochimczuk R.

„Mechatroniczne urządzenie do drenażu limfatycznego”.

Temat: Mikromechaniczne modelowanie zniszczenia polimerowych kompozytów włóknistychWykonawcy: dr hab. inż. Marek RomanowiczCelem badań jest ocena sztywności i wytrzymałości polimerowych kompozytów włóknistych metodą numerycznej homogenizacjiZakres badań: Wieloskalowe symulacje numeryczne obejmujące badanie mechanizmów zniszczenia kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknem szklanym lub węglowym w prostych jak i złożonych stanach obciążeń. Własności efektywne kompozytów wyznaczano metodą numerycznej

I-30

homogenizacji przy pomocy komórek elementarnych z regularnym lub losowym rozłożeniem włókien. Modelowano zniszczenie matrycy, włókna, jak też połączenia włókna z matrycą. Weryfikację modeli numerycznych przeprowadzono na podstawie literaturowych badań doświadczalnych oraz istniejących modeli analitycznych.Osiągnięcia: Opracowanie oraz weryfikacja oryginalnych 6 numerycznych modeli mikromechanicznych opisujących sztywność i wytrzymałość polimerowych kompozytów wzmocnionych ciągłym włóknem. Zaprezentowane modele mikromechaniczne służą do obliczenia sztywności oraz do prognozowania kumulacji uszkodzeń i pękania wymienionych kompozytów w szerokim spektrum obciążeń, tj. w warunkach poprzecznego rozciągania, poprzecznego ściskania, poprzecznego ścinania, wzdłużnego rozciągania, wzdłużnego ściskania oraz kombinacji poprzecznego ściskania i wzdłużnego rozciągania. Pozwalają one zamodelować mechanizm zniszczenia polimerowych kompozytów włóknistych w wyniku: odklejenia się włókien od matrycy, pęknięcia włókien, plastycznego ścinania matrycy oraz mikrowyboczenia włókien. W analizie sztywności oraz rozwoju uszkodzeń uwzględniono wpływ niejednorodności mikrostruktury wymienionych kompozytów w postaci: losowego rozkładu włókien, obecności niejednorodnej interfazy oraz niejednorodnego rozkładu imperfekcji włókien.

Temat: Modelowanie struktur kompozytowych typu „sandwich”Wykonawcy: dr inż. Andrzej Łukaszewicz, mgr inż. Wojciech GrodzkiCelem badań jest określenie właściwości mechanicznych warstwowych kompozytów włóknistych o osnowie polimerowej, jak również złożonych struktur przekładkowych (rdzeń z materiałów lekkich), oraz opracowanie modelu kumulacji uszkodzeń i pękania konstrukcji typu „sandwich”.Zakres badań:- przeprowadzenie badań wytrzymałościowych (próba rozciągania, ściskania, zginania) próbek

z warstwowych kompozytów włóknistych o osnowie polimerowej (włókno węglowe/żywica epoksydowa),

- opracowanie technologii wykonywania płyt o strukturze kompozytowej typu „sandwich”,- przeprowadzenie badań doświadczalnych próbek z kompozytów przekładkowych,- modelowanie procesów rozwoju uszkodzeń i pękania kompozytów przekładkowych

w wykorzystaniem metody elementów skończonych,- weryfikacja doświadczalna modelu numerycznego.Osiągnięcia:- opracowanie technologii wykonywania kesonu kompozytowego metodą worka próżniowego,- wykorzystanie opracowanych metod do konstrukcji bezzałogowego aparatu latającego w celu,

udziału w międzynarodowych zawodach Air Cargo Challenge 2013 (zajęcie 10 miejsca) i Air Cargo Challenge 2015 (zajęcie 20 miejsca),

- opracowanie modelu kumulacji uszkodzeń i pękania złożonych konstrukcji przekładkowych o rdzeniu z materiałów lekkich.

Temat: Procesy odkształcania metalowych kompozytów warstwowychWykonawcy: dr inż. Robert UścinowiczCelem badań jest poznanie procesów odkształceń, zachodzących w metalowych kompozytach warstwowych przy różnych sposobach obciążania i w różnych warunkach temperaturowych.Zakres badań:- formułowanie zależności pomiędzy podstawowymi parametrami fizycznymi opisującymi procesy

monotonicznego obciążania i pełzania bimetali z uwzględnieniem zjawisk zachodzących w poszczególnych warstwach kompozytu,

- analiza właściwości mechanicznych metalowych kompozytów warstwowych przy różnych

I-31

sposobach monotonicznego obciążania z uwzględnieniem sztywności interfejsu,- identyfikacja powierzchni początku plastyczności dla metalowych kompozytów warstwowych

z uwzględnieniem kompozycji ich struktury,- modelowanie procesu pełzania bimetalu w pierwszym i drugim stadium procesu pełzania,- badania eksperymentalne rozwoju anizotropii odkształceń w warstwach bimetalu podczas

intensywnych procesów technologicznych,- badanie procesu zniszczenia kompozytów metalowych przy pełzaniu,- badanie stałych sprężystości bimetali w różnych warunkach temperaturowych i obciążeniowych.Osiągnięcia:- eksperymentalnie zidentyfikowano początkowe powierzchnie plastyczności dla blachy

bimetalicznej Al/Cu surowej i predeformowanej oraz jej składników,- doświadczalnie wyznaczono powierzchnię plastyczności dla materiału bimetalicznego i jego

komponentów przy różnych poziomach deformacji trwałej w płaskim stanie naprężenia. Zastosowano kombinacje obciążenia złożonego z momentu skręcającego i siły osiowej przyłożonych do cienkościennych, dwuwarstwowych metalicznych próbek rurkowych,

- zbadano wpływ temperatury i czasu wyżarzania na wytrzymałość na ścianie pojedynczego bimetalicznego złącza zakładkowego. Przeanalizowano wpływ grubości powstałej warstwy dyfuzyjnej (na granicy rozdziału faz) na wytrzymałość złącza. Zidentyfikowano mechanizmy zniszczenia podczas ścinania pojedynczego bimetalicznego złącza zakładkowego w powiazaniu z parametrami temperaturowymi i procesami zachodzącymi na granicy rozdziału faz,

- opracowano metodykę badań eksperymentalnych pełzania materiałów bimetalicznych w podwyższonej temperaturze. Wyznaczono parametry identyfikujące czas do zniszczenia przy pełzaniu wykorzystując charakterystyki odkształceń pełzania w drugim stadium,

- zbadano wpływ temperatury i czasu wyżarzania na odkształcalność próbek bimetalicznych Al/Cu przy trójpunktowym zginaniu,

- zbadano wpływ grubości poszczególnych warstw bimetalu Al/Cu na wartości stałych sprężystości, współczynnika tłumienia oraz tarcia wewnętrznego badanego kompozytu,

- porównano wartości stałych sprężystości bimetalu Al/Cu wyznaczone za pomocą metody dynamicznej (rezonansu akustycznego) i quasi-statycznego rozciągania.

Temat: Dwuwymiarowe zagadnienia mechaniki pękania ciał z karbamiWykonawcy: dr hab. inż. Andrzej Kazberuk, prof. dr hab. Mykhaylo Savruk (Fizyko-Mechaniczny Instytut Akademii Nauk Ukrainy, Lwów)Celem badań było dostarczenie rozwiązań zagadnień teorii sprężystości i mechaniki pękania dla jednorodnych ciał anizotropowych z karbami typu V o wierzchołkach ostrych i zaokrąglonych; w szczególności rozwiązań problemów o charakterze podstawowym dotyczących karbów nieskończonych, których rozwiązania mogą być traktowane jako asymptotyczne dla ciał z karbami skończonymi.Zakres pracy obejmował analizę różnych metod rozwiązywania płaskich zadań teorii sprężystości dla ciał z karbami. Szczególną uwagę poświęcono zastosowaniu jednolitego podejścia do rozwiązywania zagadnień rozkładu naprężeń w otoczeniu wierzchołków karbów ostrych i zaokrąglonych. Do rozwiązywania zagadnień koncentracji naprężeń w ciałach z zaokrąglonymi karbami wykorzystano metodę osobliwych równań całkowych. Precyzja i efektywność metody pozwoliły wyznaczyć koncentrację naprężeń w karbach zaokrąglonych małym promieniem krzywizny, a następnie dokonanie przejścia granicznego do karbów ostrychOsiągnięcia: Uzyskano rozwiązanie zagadnienia nieskończonego karbu zaokrąglonego w płaszczyźnie ortotropowej, quasi-ortotropowej i pseudo-izotropowej, wykazując, że wartości naprężeń maksymalnych w wierzchołku karbu zależą nie tylko od promienia zaokrąglenia karbu, ale również od kształtu karbu w pewnym otoczeniu wierzchołka. Obliczono współczynniki koncentracji naprężeń w wierzchołkach otworów i okresowego układu otworów: szczeliny fizycznej, owalu

I-32

i otworu rombowe dla szerokiego zakresu zmienności parametrów geometrycznych. Przy małych promieniach zaokrąglenia wierzchołków otworów, wykorzystując przejście graniczne, obliczono współczynniki intensywności naprężeń w ostrych wierzchołkach otworów.

Temat: Analityczno-numeryczne modelowanie procesów deformacji i pękania ciał z karbamiWykonawcy: prof. dr hab. Mykhaylo Savruk (Fizyko-Mechaniczny Instytut Akademii Nauk Ukrainy, Lwów), dr hab. inż. Andrzej KazberukCelem projektu jest rozwój oryginalnej metody jednolitego podejścia do problemów koncentracji naprężeń w ciałach z karbami ostrymi i zokrąglonymi, a w szczególności: dostarczenie rozwiązań problemów koncentracji naprężeń i mechaniki pękania dla izotropowych i anizotropowych, jednorodnych i niejednorodnych ciał sprężystych i sprężysto-plastycznych z karbami o wierzchołkach ostrych i zaokrąglonych.Zakres badań: Planuje się stworzenie katalogu precyzyjnych rozwiązań zagadnień koncentracji naprężeń dla skończonych elementów konstrukcyjnych z karbami dla dowolnych promieni krzywizny w wierzchołku, w postaci zależności aproksymacyjnych uwzględniających współczynniki intensywności naprężeń dla odpowiednich karbów ostrych. Rozwiązanie te przedstawione w postaci prostych zależności o charakterze inżynierskim, umożliwią łatwą weryfikację rozwiązań otrzymywanych innymi metodami (zwłaszcza metodą elementów skończonych) i rozszerzanie tych rozwiązań na przypadki karbów zaokrąglonych małym promieniem krzywizny, ułatwiając planowanie i prowadzenie badań doświadczalnych z zakresu mechaniki pękania i zmęczenia materiałów. Rozwiązania problemów o charakterze podstawowym dotyczących karbów nieskończonych w trójwymiarowym stanie naprężenia (I, II i III stan pola odkształceń w otoczeniu wierzchołka karbu) będą traktowane jako asymptotyczne dla szerokiej klasy zagadnień ciał skończonych dwu- i trójwymiarowych z karbami.Osiągnięcia: Rozwiązania zagadnień sprężysto-plastycznych zostaną wykorzystane do sformułowania deformacyjnego kryterium pękania ciał quasi-kruchych (wykonanych z metali i ich stopów, ceramiki konstrukcyjnej itp.) z karbami ostrymi i zaokrąglonymi. W przeciwieństwie do popularnych obecnie kryteriów naprężeniowych, proponowane kryterium deformacyjne będzie zawierać jedynie standardowe stałe materiałowe i charakterystyki odporności na pękanie.

Temat: Analiza zagadnień termomechaniki związanych z laserowym nagrzewaniem brzegu ciałaWykonawcy: prof. dr hab. Oleksandr Jewtuszenko, dr hab. inż. Michał KuciejCelem badań było prognozowanie pękania materiałów kruchych wywołanego nagrzewaniem powierzchni ciała wiązkami laserowymi.Zakres badań obejmował rozwiązywanie nowych nieustalonych trójwymiarowych zagadnień termosprężystości dotyczących nagrzewania powierzchni ciała wiązką laserową, sformułowanie i rozwiązanie równań kryterialnych do wyznaczania współczynnika pochłaniania dla różnych materiałów konstrukcyjnych oraz przestrzennych i czasowych rozkładów gęstości wiązki laserowej, metodę obliczenia trajektorii pękania materiałów kruchych oraz weryfikację wyników na podstawie porównywania z wynikami badań eksperymentalnych.Osiągnięcia:- otrzymanie szeregu analitycznych rozwiązań nieustalonych trójwymiarowych zagadnień

termosprężystości dotyczących elementarnych (prostokątnych lub trójkątnych) rozkładów intensywności wiązki laserowej;

- opracowanie metody wyznaczania współczynnika pochłaniania;- zbudowanie map zniszczenia termicznego dla szeregu materiałów: stal St.45, kobalt, ceramika

Sialon.

I-33

Temat: Analiza liniowych zagadnień przewodnictwa cieplnego z uwzględnieniem nagrzewania tarciowego powierzchni kontaktuWykonawcy: prof. dr hab. Oleksandr Jewtuszenko, dr hab. inż. Michał Kuciej, dr inż. Olena JewtuszenkoCelem badań opracowanie efektywnych analitycznych metod rozwiązywania zagadnień cieplnych tarcia dla wybranych układów tarciowych (warstwa – półprzestrzeń, półprzestrzeń – warstwa – półprzestrzeń oraz warstwa – warstwa).Zakres badań obejmował nieustalone zagadnienia początkowo-brzegowe przewodnictwa cieplnego i quasi-statycznej niesprzężonej termosprężystości. Otrzymanie analityczno-numerycznych rozwiązań jednowymiarowych zagadnień początkowo-brzegowych przewodnictwa ciepła z uwzględnieniem: zmiany w czasie gęstości mocy sił tarcia (prędkości poślizgu i ciśnienia kontaktowego), oporu termicznego powierzchni kontaktu, wymiany konwekcyjnej ze środowiskiem otaczającym na powierzchniach swobodnych oraz niejednorodności materiałów stosowanych na elementy cierne (kompozyt u strukturze periodycznej). Wyznaczenie, w ramach teorii zginania grubej płyty ze swobodnymi brzegami, odpowiednich rozkładów normalnych naprężeń cieplnych na podstawie znalezionych niestacjonarnych rozkładów pól temperatury.Osiągnięcia:- zaproponowano metodykę wyznaczania nieustalonych pól temperatury i naprężeń cieplnych

wywołanych oddziaływaniem kontaktowym ciał odkształcalnych z uwzględnieniem nagrzewania tarciowego;

- ustalenie wpływu parametrów wejściowych (np. stałych cieplno-fizycznych materiałów, współczynników kontaktowej i konwekcyjnej wymiany ciepła, czasu narastania ciśnienia i amplitudy jego oscylacji, rozmiarów i stałych materiałowych periodycznej komórki kompozytu) na temperaturę i naprężenia termiczne;

- otrzymano analityczne (dokładnego oraz asymptotycznych przy dużych i małych wartościach liczby Fouriera) rozwiązania jednowymiarowych początkowo-brzegowych zagadnień przewodnictwa cieplnego z uogólnionymi warunkami brzegowymi, dotyczącymi generacji ciepła na skutek tarcia na powierzchni kontaktu, przy stałej lub liniowo zmniejszającej się w czasie gęstości mocy sił tarcia, dla dwóch układów jednorodnych ciał: warstwy ślizgającej się po powierzchni półprzestrzeni, półprzestrzeni ślizgającej się po powierzchni warstwy naniesionej na podłoże.

Temat: Analiza nieliniowych zagadnień przewodnictwa cieplnego z uwzględnieniem nagrzewania tarciowego powierzchni kontaktuWykonawcy: prof. dr hab. Oleksandr Jewtuszenko, dr hab. inż. Michał Kuciej, dr inż. Olena Jewtuszenko, dr inż. Ewa OchCelem badań opracowanie analitycznych i analityczno-numerycznych metod wyznaczenia temperatury w elementach ciernych węzłów tarcia z uwzględnieniem zmiany parametrów roboczych oraz właściwości termofizycznych pod wpływem temperaturyZakres badań obejmował teorię nieliniowych równań nieustalonego przewodzenia ciepła (typu parabolicznego). Formułowanie nowych nieliniowych zagadnień początkowo-brzegowych dla dwóch półograniczonych ciał (półprzestrzeni) z uwzględnieniem: generacji ciepła na skutek tarcia, wrażliwości termicznej materiałów, oporu termicznego powierzchni ciernych, zmiany w czasie ciśnienia kontaktowego oraz prędkości poślizgu, zależności temperaturowej współczynnika tarcia. Częściową linearyzację sformułowanego zagadnienia za pomocą podstawienia Kirchhoffa i przejście w nim od temperatury do funkcji Kirchhoffa. W zależności od rodzaju (prostej czy istotnej) nieliniowości termicznej materiałów pary ciernej, wybór metody i przeprowadzenie ostatecznej linearyzacji otrzymanego nieliniowego zagadnienia początkowo-brzegowego względem funkcji Kirchhoffa. Analityczne lub analityczno-numeryczne rozwiązanie otrzymanego zagadnienia w celu znalezienia funkcji Kirchhoffa. Przejście za pomocą znalezionych związków aproksymacyjnych od

I-34

funkcji Kirchhoffa do temperatury.Osiągnięcia:- opracowanie analityczno-numerycznej metodyki rozwiązywania nowych nieliniowych zagadnień

cieplnych tarcia – zagadnień początkowo-brzegowych przewodzenia ciepła, polegającej na:a) sprowadzeniu do postaci bezwymiarowej;b) częściowej linearyzacji poprzez podstawienie Kirchhoffa;c) pełnej linearyzacji za pomocą jednej z wybranych metod;d) otrzymaniu rozwiązania liniowego zagadnienia względem funkcji Kirchhoffa;e) ustaleniu związku pomiędzy temperaturą a funkcją Kirchhoffa na podstawie analitycznej zależności współczynnika przewodzenia ciepła od temperatury;f) przeprowadzeniu analizy numerycznej i opracowaniu wniosków;

- adaptację metod parametrów linearyzujących oraz aproksymacji za pomocą funkcji sklejanych do rozwiązywania zagadnień początkowo-brzegowych względem funkcji Kirchhoffa z nieliniowym warunkiem brzegowym w przypadku materiałów z prostą nieliniowością termiczną;

- zastosowanie metody kolejnych przybliżeń lub metody prostych do rozwiązywania nieliniowych zagadnień początkowo-brzegowych względem funkcji Kirchhoffa w przypadku materiałów o istotnej nieliniowości termicznej;

- propozycję modelu nagrzewania tarciowego podczas hamowania z uwzględnieniem zmiany w czasie ciśnienia kontaktowego, czułości termicznej materiałów oraz wzajemnego wpływu prędkości poślizgu i temperatury;

Temat: Analiza zagadnień kontaktowych termosprężystościWykonawcy: prof. dr hab. Oleksadr Jewtuszenko, prof. dr hab. Roman Kulchytskyy,Celem badań było opracowanie efektywnej metody przybliżonego rozwiązywania zagadnień kontaktowych termosprężystości oraz jakościowa analiza wpływu działających w obszarze kontaktu czynników termicznych na rozwiązania rozpatrywanych zagadnień.Zakres badań: Przedmiotem badań były ustalone i nieustalone zagadnienia kontaktowe termosprężystości uwzględniające zniekształcenia termiczne powierzchni ciał powstałe na skutek przepływu ciepła przez obszar kontaktu. Źródłem powstania strumienia ciepła może być różnica temperatury ciał przebywających w kontakcie lub procesy zachodzące w obszarze kontaktu, np. wytwarzanie ciepła na skutek tarcia. Wykazano, że rozwiązania zagadnień kontaktowych termosprężystości w zasadniczy sposób różnią się od rozwiązań odpowiednich zagadnień izotermicznych. Rozwiązania zagadnień kontaktowych termosprężystości mają następujące nietypowe cechy:- może mieć miejsce utrata kontaktu na części podstawy stempla, zależna od charakteru

przepływu ciepła przez obszar kontaktu;- w przypadku niektórych zagadnień istnieją teoretyczne rozwiązania niezgodne z zasadami

fizycznymi. Efekt ten jest znany jako paradoks „chłodnej kuli” i polega na powstaniu powierzchniowych sił rozciągających na zewnętrznym pierścieniu obszaru kontaktu;

- w przypadku zagadnień kontaktowych termosprężystości z uwzględnieniem wytwarzania ciepła istnieją graniczne wartości charakterystycznego wymiaru obszaru kontaktu (w przypadku zagadnień osiowosymetrycznych granicznej wartości promienia obszaru kontaktu). Przekroczenie tej granicznej wartości prowadzi do rozwiązania niezgodnego z fizyką zjawiska

Osiągnięcia:- określono warunki, przy których można spodziewać się opisanych powyżej nietypowych

efektów.- zaproponowano oryginalną metodę przybliżonego rozwiązania zagadnień kontaktowych

I-35

termosprężystości

Temat: Zagadnienia kontaktowe termosprężystości dotyczące ciał o złożonych właściwościach termiczno-mechanicznychWykonawcy: prof. dr hab. Oleksandr Jewtuszenko, prof. dr hab. Roman Kulchytskyy ,

dr hab. inż. Michał KuciejCelem badań było rozszerzenie metod stosowanych do rozwiązywania zagadnień kontaktowych dotyczących ciał izotropowych, na przypadek zagadnień dotyczących ciał o złożonych właściwościach termiczno-mechanicznych.Zakres badań: Metody rozwiązania zagadnień kontaktowych dotyczących ciał jednorodnych izotropowych zostały uogólnione na przypadek ciał o złożonych właściwościach termiczno-mechanicznych. Analizie poddano zagadnienia kontaktowe termosprężystości dotyczące ciał, których:- powierzchnia jest pokryta warstwą innego materiału; z szczególną uwagą rozpatrzono przypadek

cienkiej warstwy;- stałe materiałowe zależą od odległości do powierzchni ciała. Zagadnienie rozwiązano przy

założeniu, że zależności te mają charakter funkcji wykładniczych;- termiczne stałe materiałowe zależą od temperatury.Osiągnięcia: Otrzymano zależności pomiędzy powierzchniową temperaturą i pionowym przemieszczeniem punktów na powierzchni ciała a ciśnieniem kontaktowym i strumieniem ciepła przepływającego przez powierzchnie ciała. Otrzymanie takich zależności umożliwia rozpatrzenie szerokiej klasy zagadnień kontaktowych.

Temat: Badania wytrzymałości i trwałości zmęczeniowej spieków porowatych stali implantacyjnej 316L o różnym stopniu zagęszczeniaWykonawcy: mgr inż. Anna Falkowska, prof. dr hab. inż. Andrzej SewerynCel badań: określenie wytrzymałości i trwałości zmęczeniowej oraz opracowanie modelu kumulacji uszkodzeń i pękania dla spieków porowatych stali 316L o różnym stopniu zagęszczenia.Zakres badań:- wykonanie i obróbka wykańczająca próbek ze spieków porowatych stali implantacyjnej 316L- przeprowadzenie badań zmęczeniowych i uzyskanie krzywych trwałości zmęczeniowej dla

badanego spieku o trzech, różnych stopniach zagęszczenia- analiza procesu kumulacji uszkodzeń w spiekach stali 316L o różnej porowatości, opracowanie

modelu powstawania i rozwoju mikropęknięć w materialeOsiągnięcia:- otrzymano charakterystyki zmęczeniowe spieków o różnej porowatości. Przeanalizowano

zmienność pętli histerezy o stałych sprężystych wywołaną procesem zmęczenia materiałów;- na podstawie otrzymanych wyników (m. in. zmienność pętli histerezy i stałych sprężystości)

w modelowaniu rozwoju uszkodzeń zmęczeniowych wyróżniono dwa etapy. W pierwszym następuje kumulacja uszkodzeń w mostkach między porami, w drugim pory łączą się, powodując zniszczenie badanej próbki;

- dokonano opisu stanu uszkodzenia spieku porowatego stali 316L w warunkach obciążeń zmęczeniowych.

Temat: Badania kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych materiałów w podwyższonej temperaturzeWykonawcy: dr inż. Jarosław Szusta, prof. dr hab. inż. Andrzej SewerynCelem badania jest określenie wpływu podwyższonej temperatury na właściwości wytrzymałościowe i zmęczeniowe materiału oraz opracowanie modelu kumulacji uszkodzeń

I-36

zmęczeniowych, który pozwalałby prognozować trwałość materiału eksploatowanego w podwyższonej temperaturzeZakres badań:- zbadanie wpływu podwyższonej temperatury na właściwości wytrzymałościowe materiału;- przeprowadzenie badań doświadczalnych trwałości zmęczeniowej w zakresie obciążeń

jednoosiowych oraz złożonych na próbkach wykonanych z lotniczego stopu aluminium EN AW –2024 T3 w temperaturze 20, 100,200,300 oraz 350 oC;

- opracowanie modelu kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych w celu prognozowania trwałości zmęczeniowej materiału eksploatowanego w warunkach obciążeń jednoosiowych oraz złożonych w podwyższonej temperaturze.

Osiągnięcia:- opracowano stanowisko badawcze do wyznaczania parametrów materiałowych w podwyższonej

temperaturze;- wyznaczono parametry zależności określającej trwałość zmęczeniową materiału w funkcji

temperatury;- opracowano model kumulacji uszkodzeń, pozwalający prognozować trwałość zmęczeniową

materiału w podwyższonej temperaturze.

Temat: Doświadczalno numeryczne badania pękania osiowo symetrycznych próbek z karbamiw złożonych (proporcjonalnych i nieproporcjonalnych) stanach obciążeniaWykonawcy: dr inż. Łukasz Derpeński, prof. dr hab. inż. Andrzej SewerynCelem badań jest zaproponowanie metod prognozowania procesu pękania ciągliwego elementów z karbami w złożonym stanie obciążenia. Ponadto celem badań jest także opracowanie metody badań doświadczalnych i modelowania numerycznego pękania ciągliwego próbek z karbem w warunkach proporcjonalnych i nieproporcjonalnych obciążeń dwuosiowych.Zakres badań:- wykonanie badań doświadczalnych na próbkach osiowo symetrycznych z karbami obrączkowymi

w zakresie dwuosiowych proporcjonalnych i nieproporcjonalnych obciążeń monotonicznych (rozciąganie i skręcanie);

- przeprowadzenie modelowania numerycznego rozkładów naprężeń i plastycznych odkształceń w próbkach z karbami pod w/w obciążeniem;

- opracowanie kryterium pękania ciągliwego elementów z karbami w złożonym stanie obciążenia.Osiągnięcia:- określono parametry wytrzymałościowe materiału oraz opracowano hybrydową metodę

wyznaczania rzeczywistej krzywej umocnienia;- opracowanie metodyki badań doświadczalnych pękania próbek z karbami w złożonym

proporcjonalnym i nieproporcjonalnym stanie obciążenia;- zaprojektowano i wykonano urządzenie do jednoczesnego bezdotykowego pomiaru wydłużenia

i kąta skręcenia bazy pomiarowej;- opisano wpływ obciążenia i kształtu karbu na kształt powierzchni pęknięcia badanych próbek;- opracowanie naprężeniowo-odkształceniowego kryterium pękania ciągliwego z karbami w

złożonym stanie obciążenia.

Temat: Modelowanie pół termoelektromagnetosprężystych w anizotropowych ośrodkach jednorodnych i niejednorodnych z cienkimi inkluzjami i szczelinamiWykonawcy: prof. dr hab. Heorhiy SulymCelem badań jest określenie wpływu cienkich inkluzji na rozkład dwuwymiarowych pól odkształceń, naprężeń, temperatury, elektrycznych i magnetycznych oraz ich spiętrzenia (współczynników intensywności oraz koncentracji) w otoczeniu inkluzji wskutek działania zewnętrznych czynników

I-37

różnego typu i rodzajuZakres badań:- opracowanie modeli matematycznych inkluzji, uwzględniających ich właściwości sprężyste,

termiczne, elektryczne i magnetyczne oraz uwzględniające możliwości doskonałego i niedoskonałego kontaktu inkluzji z otaczającym materiałem;

- opracowanie metody brzegowo-elementowej funkcji skoków dla konstruowania równań całkowych zagadnień oraz ich rozwiązywania numerycznego;

- rozwiązywanie zagadnień testowych dla sprawdzenia wiarygodności opracowanych modeli i równań;

- rozwiązywanie nowych zagadnień w przypadkach jednej inkluzji o gładkim i łamanym prostoliniowym i o wykrzywionym profilu, dowolnej skończonej ilości takich inkluzji, regularnych jedno- oraz dwuokresowych układów inkluzji.

Osiągnięcia:- opracowano nowe oryginalne modele matematyczne inkluzji, które stwarzają możliwości

badania wpływu cienkich inkluzji o dowolnych kształtach oraz wartościach stałych fizycznych- metoda brzegowo-elementowa funkcji skoków wykazała bardzo wysoki stopień uniwersalizmu

oraz dokładności obliczeniowej- w równaniach całkowych zagadnień termoelektromagnetosprężystych zostały wyeliminowane

całki po obszarach i w taki sposób otrzymano rzeczywiste równania brzegowe, a zatem stworzono możliwości gwarantowania szybkiego i dokładnego przeprowadzenia obliczeń.

- wyniki są niezbędne dla konstruowania kompozytów, nowych współczesnych inteligentnych materiałów oraz dla rozwoju nanomechaniki.

Temat: Analiza pól odkształceń i naprężeń w materiałach ze szczelinami na granicy podziału materiałów z uwzględnieniem tarcia na powierzchniach kontaktuWykonawcy: prof. dr hab. Heorhiy SulymCelem badań jest analiza pól naprężeń i odkształceń, w tym i resztkowych, w izotropowych i anizotropowych materiałach ze szczelinami w środku lub na granicy podziału materiałów przy uwzględnieniu sił tarcia na brzegach szczeliny, oddziaływania czynników skupionych (siły i dyslokacje) oraz skończonych rozmiarów badanych ciał.Zakres badań:- opracowanie modeli matematycznych kontaktu tarciowego brzegów szczeliny w warunkach

działania obciążeń rozłożonych oraz skupionych, stref kontaktu oraz odstawania;- modyfikacja metody funkcji skoków dla konstruowania równań całkowych zagadnień oraz ich

rozwiązywania analitycznego oraz numerycznego;- adaptacja metody brzegowo-elementowej funkcji skoków dla konstruowania równań całkowych

zagadnień oraz ich rozwiązywania numerycznego;- rozwiązywanie zagadnień testowych dla sprawdzenia wiarygodności opracowanych modeli

i równań;- rozwiązywanie nowych zagadnień w przypadkach jednej szczeliny w nieograniczonym

i skończonym;- obliczanie powstających w trakcie jednokierunkowej oraz cyklicznej zmiany obciążeń na rozwój

skoków przemieszczeń, kształtowanie naprężeń i przemieszczeń resztkowych oraz dyssypacji energii i histerezy.

Osiągnięcia:- zostały opracowane nowe oryginalne modele matematyczne cienkiej inkluzji

I-38

- metoda funkcji skoków zastała adaptowana do analizy kształtowania naprężeń i przemieszczeń resztkowych oraz dyssypacji energii i wykazała bardzo wysoki stopień dokładności obliczeniowej;

- określone równania całkowe dla szczeliny na granicy dwóch różnych półprzestrzeni w przypadku różnych obciążeń;

- otrzymano rozwiązanie analityczne, wyznaczono pola naprężeń (w tym resztkowych), WIN, rozsiania energii, histerezy.

Temat: Dynamika odrywania się pęcherzy gazowych od krawędzi dyszy przy małych wydatkach powietrzaWykonawcy: dr hab. inż. Romuald Mosdorf, dr inż. Paweł DzienisCelem badań jest:- określenie wpływu wydatku powietrza dostarczanego do dyszy i objętości układu zasilającego

dyszę w powietrze na dynamikę odrywania się pęcherzy gazowych, w cieczach o różnych właściwościach fizyko-chemicznych,

- określenie czynników prowadzących do chaotycznego odrywania się pęcherzy gazowych;- określenie czynników prowadzących do zaniku chaotycznego odrywania się pęcherzy,- określenie wpływu kierunku przepływu i prędkości cieczy, znajdującej się wokół dyszy, na proces

forowania i odrywana się pęcherzy gazowych.Zakres badań:- przeprowadzenie badań eksperymentalnych formowania się kolumny pęcherzy oraz dynamiki

zlewania dyszy cieczą przy różnych wydatkach powietrza oraz różnych objętościach układu zasilania dyszy w powietrze

- przeprowadzenie badań eksperymentalnych formowania się kolumny pęcherzy w cieczach o zmodyfikowanych właściwościach fizyko-chemicznych,

- opracowanie modelu uwzględniającego wpływ układu zasilania dyszy w powietrze i hydrodynamiki cieczy znajdującej się wokół dyszy na rosnący pęcherz. Wykonanie obliczeń numerycznych dla zmiennych wydatków powietrza i zmiennej objętości układu zasilania.

Osiągnięcia: Najważniejszym osiągnięciem było określenie czynników prowadzących do destabilizacji pracy układu zasilającego dyszę w gaz, podczas odrywania się pęcherzy gazowych w cieczy. Określono również czynniki prowadzące do stabilizacji pracy układu. Udowodniono, że częstotliwość odrywania się pęcherzy gazowych od dyszy, formujących kolumnę pęcherzy, oraz jej zmiany w czasie określone są poprzez charakterystykę zarówno układu zasilania dyszy w gaz jak również poprzez hydrodynamikę przepływu cieczy wokół odrywającego się pęcherza. Odpowiedni dobór parametrów układu może prowadzić do chaotycznego lub periodycznego odrywania się pęcherzy.

Temat: Numeryczne modelowanie właściwości mechanicznych porowatych spieków stali 316L z uwzględnieniem porowatej mezostruktury materiałuWykonawcy: mgr inż. Michał Doroszko, prof. dr hab. inż. Andrzej SewerynCel badań: poznanie mechanizmu odkształcania i pękania spieków porowatych na podstawie modelowania numerycznego za pomocą metody elementów skończonych z wykorzystaniem rzeczywistych obrazów mikrotomograficznych struktury materiału, a także rozwój metod służących kompensacji niedokładności pomiarów mikrotomograficznych w obliczeniach numerycznych.Zakres badań:- badania eksperymentalne właściwości wytrzymałościowych litych materiałów, z których

wykonano spieki porowate, a w szczególności stali implantacyjnej 316L;- określenie rzeczywistych krzywych umocnienia litej stali 316L za pomocą metody hybrydowej

(doświadczalno-numerycznej);- modyfikacja procesu numerycznego modelowania odkształcania materiałów porowatych

z wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej;

I-39

- tworzenie modeli MES na podstawie danych (obrazów) uzyskanych w wyniku pomiarów mikrotomograficznych;

- numeryczne modelowanie pól naprężeń i odkształceń rozciąganych/ściskanych spieków porowatych stali 316L;

- określenie wpływu struktur porowatych na właściwości mechaniczne spieków, a w szczególności na proces rozwoju uszkodzeń i pękania;

- numeryczne modelowanie procesu pękania materiałów porowatych;- modelowanie anizotropii właściwości mechanicznych badanych spieków porowatych;- weryfikacja uzyskanych wyników na podstawie wyników eksperymentalnych;- porównanie wyników badań uzyskanych za pomocą dostępnych metod z nowymi, autorskimi

rozwiązaniami.Osiągnięcia:- wyznaczono rzeczywistą krzywą umocnienia litej stali 316L z wykorzystaniem metody

hybrydowej (doświadczalno-numerycznej);- opracowano dwie metody niwelujące wpływ niedokładności odwzorowania kształtu

mezostruktury porowatej na wyniki obliczeń numerycznych;- przy użyciu trzech metod wygenerowano trójwymiarowe modele geometryczne odwzorowujące

mezostruktury spieków uzyskanych w wyniku prasowania proszków pod różnym ciśnieniem;- określono wpływ nieciągłości materiału (porowatości) na właściwości mechaniczne,

a w szczególności wytrzymałość badanych materiałów komórkowych;- wyznaczono makroskopowe krzywe umocnienia spieków porowatych na podstawie wyników

obliczeń numerycznych;- przebadano wpływ prasowania proszku 316L w procesie produkcji spieków na makroskopową

anizotropię właściwości mechanicznych;- zaproponowane modele obliczeniowe porównano z dostępnymi rozwiązaniami.Temat: Multifraktalna analiza trajektorii pęcherzy gazowychWykonawcy: dr hab. inż. Romuald Mosdorf; mgr inż. Jakub Augustyniak; dr inż. Dariusz PerkowskiCel badań: określenie zasięgu oraz wielkości oddziaływania pomiędzy pęcherzami formującymi kolumnę pęcherzy, a także badanie wpływu oddziaływania na zmianę dynamiki ruchu pęcherzy przy użyciu metod nieliniowej analizy danychZakres badań:- przeprowadzenie badań eksperymentalnych formowania się kolumny pęcherzy oraz analizy

trajektorii ruchu pęcherzy dla różnych wydatków powietrza oraz różnych rozmiarów dyszy- analiza multifraktalna trajektorii ruchu pęcherzy.Osiągnięcia:Zbudowane zostało stanowisko badawcze wraz z systemem luster pozwalającym na uzyskanie dwóch widoków obszaru badawczego służących do trójwymiarowej rekonstrukcji sceny wykorzystując jedną kamerę do szybkiego fotografowania. Dla obrazu dwu wymiarowego opracowany został program komputerowy pozwalający otrzymać trójwymiarową trajektorię dla pojedynczego pęcherza. Opracowano autorski algorytm numeryczny pozwalający wyznaczać wartość wykładnika Hursta dla każdej z trajektorii pojedynczego pęcherza.

Temat: Dynamiczna niestabilność wrzenia w kanale o małej średnicyWykonawcy: dr hab. inż. Romuald Mosdorf, dr inż. H. GrzybowskiCel badań: analiza dynamiki wrzenia podczas dynamicznej niestabilności wrzenie w przepływie w kanale o małej średnicy.Zakres badań:- badania eksperymentalne niestabilności wrzenia w kanale o średnicy 1 mm;- analiza fluktuacji spadku ciśnienia na długości minikanału z zastosowaniem nieliniowych metod

analizy danych;

I-40

- opracowanie metody identyfikacji oscylacyjnych struktur wrzenia;- budowa modelu symulującego oscylacje: temperatury, ciśnienia i przepływu w czasie trwania

oscylacyjnych struktur wrzenia.Osiągnięcia:- określono struktury przepływu realizujące podczas wrzenia w minikanale;- wyodrębnione zostały różne rodzaje niestabilności na podstawie analizie zebranych danych

pomiarowych oraz zarejestrowanych obrazów;- zaobserwowano oscylacje długookresowe (związane z obecności objętości ściśliwej w układzie)

oraz krótkookresowe ( związane z dynamiką wrzenia) ;- opracowano metodę analizy sygnału z czujnika ciśnienia, która pozwala identyfikować

oscylacyjne struktury wrzenia realizujące się podczas niestabilnej pracy układu;- opracowano modele, która pozwalają na symulację oscylacji obserwowanych w każdej z

oscylacyjnych struktur wrzenia.

Temat: Badania procesów tarciowego nagrzewania elementów układów hamulcowychWykonawcy: prof. dr hab. Oleksandr Jewtuszenko, dr hab. inż. Michał Kuciej, dr inż. Adam Adamowicz, dr inż. Piotr Grześ, mgr inż. Piotr WasilewskiCel badań: modelowanie zjawisk termicznych i termiczno-mechanicznych występujących podczas hamowania w elementach (tarczach, kołach) układów hamulcowych w celu określenia krytycznych warunków pracy.Zakres badań- opracowanie metod numerycznej analizy procesu nagrzewania elementów układów

hamulcowych (nakładka – tarcza, wstawka – koło);- opracowanie metod szacowania poziomu naprężeń cieplnych i mechanicznych w elementach

układów hamulcowych;- analiza wpływu parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych układów hamulcowych na

poziom temperatury oraz naprężeń cieplnych;- badania doświadczalne rozkładu temperatury w elementach ciernych kolejowych układów

hamulcowych.Do najważniejszych osiągnieć można zaliczyć opracowanie osiowosymetrycznych i trójwymiarowych modeli numerycznych MES do analizy procesów nagrzewania tarciowego podczas hamowania. Uwzględniają one zmienność ciśnienia kontaktowego pomiędzy nakładką i tarczą, chłodzenie konwekcyjne, zależność zmian właściwości termofizycznych materiałów, współczynników tarcia oraz zużycia termomechanicznego powierzchni ciernych od temperatury. Opracowano trójwymiarowy schemat obliczeniowy MES, w którym nagrzewanie bieżni hamulcowej tarczy modelowane jest poprzez ruch obrotowy ze stałą lub zmienną w czasie prędkością źródła ciepła ze znanym przestrzenno-czasowym rozkładem gęstości mocy sił tarcia. W wyniku przeprowadzonych badań naukowych ustalono, że zaproponowane modele MES, pozwalają na wyznaczenie z dużą dokładnością rozkładów przestrzennych i czasowych pól temperatury w układzie nakładka-tarcza.

Temat: Zastosowanie metod optycznych do badań właściwości warstw powierzchniowychWykonawcy: dr inż. Ewa MrozekCelem badań są pomiary grubości, współczynników załamania, transmitancji, reflektancji, absorbancji i innych właściwości przezroczystych cienkich warstw osadzanych na podłożu metodami PVD (Physical Vapor Deposition).Zakres badań: Badania wykonywane są metodami interferencyjnymi z wykorzystaniem mikrointerferometrów przeznaczonych do badań w świetle odbitym oraz świetle przechodzącym. Wykorzystuje się również aparaturę do badań spektrofotometrycznych i refraktometrycznych. W zakres badań wchodzi przygotowanie próbek pomiarowych oraz ocena dokładności wykonanych

I-41

pomiarów optycznych.Osiągnięcia: Wykonanie pomiarów właściwości cienkich warstw osadzanych na podłożach metodami reaktywnego rozpylania magnetronowego. Wyznaczenie struktury geometrycznej powierzchni warstw oraz innych parametrów geometrycznych i właściwości fizycznych badanych cienkich warstw.

Temat: Analityczne i numeryczne metody rozwiązywania zagadnień teorii sprężystości ośrodka z pokryciem gradientowymWykonawcy: prof. dr hab. Roman Kulchytskyy, dr inż. Adam BajkowskiCel badań: opracowanie analitycznych i analityczno-numerycznych opartych na modelu pokrycia wielowarstwowego metod rozwiązywania zagadnień teorii sprężystości dotyczących ośrodków z pokryciem gradientowym oraz ich wykorzystanie do analizy naprężeń w rozważanym ośrodku niejednorodnym obciążonym naciskami kontaktowymi.Zakres badań: Ośrodek niejednorodny traktowano jako półprzestrzeń niejednorodną składającą się z jednorodnego podłoża i niejednorodnego pokrycia.Rozpatrzono:1) pokrycie, którego właściwości mechaniczne są opisane za pomocą funkcji odległości do jego powierzchni;2) pokrycie ułożone z dwóch periodycznie powtarzających się jednorodnych lamin. W pierwszym przypadku rozważano dwa podejścia:- analityczne polegające na rozwiązywaniu równań różniczkowych o zmiennych współczynnikach;- analityczno-numeryczne oparte na modelowaniu pokrycia niejednorodnego pakietem

jednorodnych warstw, pomiędzy którymi zostały spełnione warunki idealnego kontaktu mechanicznego.

Pokrycie wielowarstwowe o strukturze periodycznej opisywano za pomocą dwóch modeli:1) model homogenizowany z parametrami mikrolokalnymi;2) model oparty na klasycznym opisie, w którym składowe części pokrycia rozpatrywane są jako oddzielne ośrodki sprężyste.Podstawowym narzędziem matematycznym do rozwiązywania zagadnień były przekształcenia całkowe Fouriera i Hankela, za pomocą których uzyskano zależności w postaci całkowej pomiędzy składowymi wektora przemieszczenia i tensora naprężenia a funkcjami opisującymi rozkład nacisków kontaktowych.Osiągnięcia: Na podstawie uzyskanych rozwiązań analitycznych oraz wykorzystanych metod numerycznych wykazano, że model gradientowego pokrycia oparty na pakiecie jednorodnych warstw pozwala na efektywne obliczanie naprężeń wywołanych naciskami kontaktowymi. Ustalono warunki, przy których pokrycie wielowarstwowe o strukturze periodycznej można opisać za pomocą modelu homogenizowanego z parametrami mikrolokalnymi.

Temat: Analiza wpływu efektów pełzania w podwyższonych temperaturach na trwałość zmęczeniową metaliWykonawcy: dr inż. Adam Tomczyk, prof. Andrzej SewerynCel badań: opracowanie modelu uwzględniającego wpływ pełzania materiału w podwyższonych temperaturach na trwałość zmęczeniową w temperaturze otoczenia.Zakres badań:- badania niskocyklowego zmęczenia materiału nieuszkodzonego w temperaturze otoczenia- badania eksperymentalne monotonicznego rozciągania metali w temperaturze otoczenia oraz

w temperaturach podwyższonych w celu wyznaczenia podstawowych parametrów wytrzymałościowych;

- badania pełzania wstępnego materiału w różnych temperaturach oraz na różnych poziomach

I-42

obciążeń;- badania niskocyklowego zmęczenia w temperaturze otoczenia metali poddanych predeformacji

pełzaniowej.Osiągnięcia:- określenie podstawowych parametrów wytrzymałościowych stopu EN AW-2024 w temperaturze

otoczenia i w temperaturach podwyższonych;- określenie wpływu predeformacji pełzaniowej w różnych temperaturach na trwałość

zmęczeniową stopu EN AW-2024

Temat: Zagadnienia termomechaniki ośrodków kompozytowych lub materiałów o właściwościach mechanicznych zależnych od temperaturyWykonawcy: dr inż. Dariusz PerkowskiCelem badań było rozszerzenie metod stosowanych do rozwiązywania zagadnień termosprężystości dotyczących ciał o właściwościach mechanicznych zależnych od temperatury. Ponadto, następnym zadaniem było opracowanie uśrednionego warunku brzegowego dla kompozytów warstwowych o strukturze mikroperiodycznej do rozwiązywania ustalonych zagadnień przewodnictwa ciepła, gdy brzeg jest pod dowolnym kątem do uwarstwienia.Zakres badań obejmował rozwiązanie nowych zagadnień termosprężystości dotyczących analizy naprężeń wywołanych jednoczesnym oddziaływaniem czynników termicznych oraz mechanicznych z jednoczesnym uwzględnieniem zmiany właściwości mechanicznych pod wpływem temperatury. W ramach niniejszego projektu rozwiązano:a) osiowosymetryczne zagadnienie obciążenia naciskami normalnymi dla warstwyb) zagadnienie propagacji fali harmonicznej SH w warstwiec) osiowosymetryczne zagadnienie przewodnictwa ciepła oraz termosprężystości dla półprzestrzenio właściwościach mechanicznych zależnych od temperatury.Kolejne badania obejmowały opracowanie uśrednionego warunku brzegowego dla kompozytów z brzegiem pod dowolnym kątem do uwarstwienia. Opracowany warunek brzegowy zastosowano do rozwiązywania dwóch problemów a mianowicie rozpatrzono zagadnie warstwy lub półprzestrzeni z uwarstwieniem pod dowolnym kątem z warunkiem brzegowym w postaci zadanego strumienia ciepła. Następny punkt badań dotyczył opracowania analitycznego dwuwymiarowego rozwiązania dla warstwy spoczywającej na podłożu Winklera z uwzględnieniem braku podparcia na pewnym odcinku warstwy. Warstwa była obciążona naciskami normalnymi na górnej powierzchni. Matematyczne sformułowanie problemu sprowadzało się do mieszanego zagadnienia brzegowego, które rozwiązano stosując metodę transformacji całkowej Fouriera. Prowadzi to rozwiązania równania całkowego Fredholma drugiego rodzaju, które rozwiązano numerycznie. Szczegółową analizę rozkładu przemieszczeń oraz naprężeń przeprowadzono dla obciążenia normalnego o rozkładzie eliptycznym.Osiągnięcia:- otrzymano analityczne rozwiązania nowych zagadnień przewodnictwa ciepła oraz

termosprężystości dla ośrodków o właściwościach mechanicznych zależnych od temperatury;- opracowanie uśrednionego warunku brzegowego dla kompozytów mikroperiodycznych

z uwarstwieniem pod kątem do brzegu;- otrzymano rozwiązanie dwuwymiarowego zagadnienia sprężystości dla warstwy na podłożu

Winklera z uwzględnieniem braku podparcia na pewnym odcinku.

Temat: Prognozowanie trwałości zmęczeniowej przekładni zębatychWykonawcy: mgr inż. Emil Weresa, prof. dr hab. inż. Andrzej Seweryn, dr inż. Jarosław SzustaCel badań:- opracowanie eksperymentalnej metody wyznaczania charakterystyk zmęczeniowych kół

I-43

zębatych z uwzględnieniem ich kształtu i technologii wykonania oraz sposobu i rodzaju smarowania;

- opracowanie metod prognozowania trwałości zmęczeniowej przekładni zębatej w zakresie niskocyklowym oraz wysokocyklowym.

Zakres badań:- opracowanie projektów i wykonanie dwóch stanowisk do badań zmęczeniowych przekładni

zębatych w zakresie niskocyklowym oraz wysokocyklowym;- badania eksperymentalne trwałości zmęczeniowej przekładni zębatych jednostopniowych

o zębach prostych i skośnych oraz opracowanie wyników badań;- analiza mechanizmów zniszczenia przekładni zębatych;- opracowanie półempirycznych zależności określających trwałość zmęczeniową przekładni

zębatych;- weryfikacja doświadczalna zaproponowanych zależności.Osiągnięcia:- opracowano i wykonano dwa stanowiska badawcze. Pierwsze wykorzystuje hydrauliczną

maszynę wytrzymałościową jako źródło napędu przekładni. Jest to stanowisko do wyznaczania trwałości zmęczeniowej w zakresie niskocyklowym. W drugim stanowisku zastosowano silnik krokowy wykonujący ruchy oscylacyjne z częstotliwością do 200 Hz;

- wyznaczono charakterystyki zmęczeniowe trzech przekładni wykonanych z trzech różnych materiałów; dwóch stopów aluminium PA6 i PA9 oraz stali stopowej 40HM;

- na podstawie uzyskanych w czasie testów zmęczeniowych zależności maksymalnego momentu skręcającego do liczby cykli obciążenia do uszkodzenia przekładni oraz przeprowadzonej analizy mechanizmów pękania i zużycia zmęczeniowego kół zębatych, zaproponowano półempiryczne zależności określające trwałość zmęczeniową przekładni zębatych.

Temat: Pękanie ciągliwe rozciąganych elementów z karbami w podwyższonej temperaturzeWykonawcy: mgr inż. Jan Bartoszewicz, prof. dr hab. inż. Andrzej SewerynCelem badań jest opracowanie metodologii badań doświadczalnych oraz metod prognozowania pękania ciągliwego rozciąganych elementów z karbami, wykonanych ze stopów aluminium, w podwyższonej temperaturze.Zakres badań- opracowanie i budowa stanowiska do badań eksperymentalnych pękania próbek z karbami

w podwyższonej temperaturze;- badania doświadczalne monotonicznego rozciągania osiowo symetrycznych próbek z karbami,

wykonanymi ze stopu aluminium EN-AW 2024 w temperaturze 100, 200 i 300oC;- numeryczne modelowanie pól naprężeń i odkształceń w próbkach z karbami z uwzględnieniem

podwyższonej temperatury (z wykorzystaniem metody elementów skończonych);- zaproponowanie kryterium pękania elementów z karbami o różnym kształcie, wykonanych

z materiałów sprężysto-plastycznych, poddanych monotonicznemu rozciąganiu w podwyższonej temperaturze;

- weryfikacja doświadczalna modelu obliczeniowego.Osiągnięcia:- opracowano stanowisko umożliwiające przeprowadzenie badań eksperymentalnych

monotonicznego rozciągania próbek z karbami w podwyższonej temperaturze. Zastosowano w nim bezstykowy pomiar przemieszczeń za pomocą wideoekstensometru, komorę środowiskową, maszynę wytrzymałościową MTS 858 MiniBionix oraz specjalne uchwyty hydrauliczne;

- wyznaczono doświadczalne zależności krytycznego obciążenia próbki od kształtu karbu i temperatury;

- sformułowano naprężeniowo-odkształceniowe kryterium ciągliwego pękania elementów z karbami, poddanych monotonicznemu rozciąganiu w podwyższonych temperaturach.

I-44

Temat: Eksploracja reguł akcji z niepełnych systemów informacyjnychWykonawcy: dr hab. Agnieszka Dardzińska – Głębocka, mgr inż. Anna KasperczukCel badań:- tworzenie związków pomiędzy atrybutami zmiennymi skutkującymi przeklasyfikowywaniem

atrybutów z jednej klasy do drugiej;- opracowywanie algorytmów dotyczących eksploracji reguł klasyfikacyjnych z baz danych;- opracowywanie algorytmów dotyczących eksploracji reguł akcji z baz danych;- tworzenie reguł akcji w niepełnych systemach informacyjnych;- eksploracja reguł akcji na poziomie obiektowym oraz na poziomie atrybutów klasyfikacyjnych;- implementacja w/w algorytmów oraz ich zastosowanie w dziedzinach medycyny, ze szczególnym

uwzględnieniem neurologii, laryngologii, ortopedii i gastrologii.Zakres badań:- tworzenie systemów informacyjnych, w szczególności systemów decyzyjnych opartych na

medycznych bazach danych;- zdefiniowanie i zbudowanie systemów rekomendacyjnych wspomagających eksplorację wiedzy;- powiązanie metodyki tworzenia baz danych oraz eksploracji wiedzy z baz danych z praktycznymi

podejściami pracy z pacjentem;- utworzenie systemu decyzyjnego wspomagającego diagnostykę chorób laryngologicznych;- utworzenie systemu rekomendacyjnego wspomagającego diagnostykę chorób układu

trawiennego;- opracowywanie metod eksploracji wiedzy i zarządzania tą wiedzą na bazie systemów

informacyjnych medycznych;- utworzenie zaawansowanych baz danych z atrybutami stałymi i zmiennymi wspomagającymi

procesy diagnostyki i leczenia pacjentów;- połączenie metod eksploracji wiedzy z metodami statystycznymi w celu zbudowania

efektywnego systemu rekomendacyjnego.Osiągnięcia: Zdefiniowane zostały reguły akcji oraz reprezentacyjne reguły akcji. Jest to wiedza, która jest eksplorowana z danych dostępnych w systemie informacyjnym. Dzięki nim, można zinterpretować istniejące związki pomiędzy obiektami wspomagające ich przeklasyfikowanie z jednej klasy do drugiej. Utworzono i zaimplementowano metody eksploracji reguł akcji dwoma sposobami: bezpośrednio z systemu informacyjnego (algorytm ADRED) i z reguł klasyfikacyjnych (algorytm Action Tree). Opracowano powiązania w podstawowych regułach akcji wraz z minimalnym kosztem ich powstawania. Wprowadzono również pojęcie meta akcji pociągające za sobą bezpośrednio lub pośrednio zmiany atrybutów zmiennych. Zaimplementowano i przetestowano algorytmy tworzenia reguł akcji na rzeczywistej bazie danych pacjentów ze schorzeniami laryngologicznymi. Głównym celem było zbudowanie systemu wspomagającego przewidywanie występowania i zmniejszanie występowania chrypki u osób pracujących głosem. Podczas eksperymentów otrzymano interesujące związki pomiędzy symptomami, parametrami rehabilitacji i rodzajami terapii. Zdefiniowano i utworzono system informacyjny dotyczący schorzeń układu trawiennego, ze szczególnym uwzględnieniem schorzeń trzustki i jelita grubego. Wykorzystano metodykę uczenia maszynowego przy określaniu związków pomiędzy cechami dostępnymi w bazie danych. Zbudowano podstawowe reguły akcji wspomagające prawidłową diagnostykę leczenia pacjenta. Rozpoczęto badania nad połączeniem metod eksploracji wiedzy z metodami statystycznymi.

Temat: Zdolność magazynowania energii w obszarze lokalizacji odkształcenia plastycznego w materiałach polikrystalicznychWykonawcy: prof. dr hab. inż. Wiera Oliferuk

I-45

Cel badań:- wyznaczenie energii rozproszonej i energii zmagazynowanej jako funkcji odkształcenia

w obszarze lokalizacji odkształcenia plastycznego podczas deformacji polikryształów;- sformułowanie kryterium niestabilności deformacji plastycznej na podstawie zdolności

magazynowania energii definiowanej jako stosunek przyrostu energii zmagazynowanej do przyrostu pracy odkształcenia plastycznego.

Zakres badań:- określenie obszarów lokalizacji odkształcenia plastycznego przy użyciu termografii

podczerwieni oraz na podstawie niejednorodnego pola odkształcenia;- doświadczalne wyznaczenie rozkładu zdolności magazynowania energii w obszarze lokalizacji

odkształcenia plastycznego;- odniesienie zmiany zdolności magazynowania energii do ewolucji mikrostruktury badanego

materiału.Osiągnięcia:- wyznaczono rozkład zdolności magazynowania energii w obszarze zlokalizowanego

odkształcenia plastycznego;- wykazano, że w obszarze lokalizacji odkształcenia plastycznego, materiał osiąga stan, w którym

zdolność magazynowania energii zanika. Zerowa wartość zdolności magazynowania energii może więc stanowić kryterium niestabilności deformacji plastycznej;

- wykazano, że spadek zdolności magazynowania energii w procesie deformacji plastycznej odpowiada ewolucji tekstury zmierzającej do utworzenia się dwóch jej składowych, co tworzy warunki do powstawania pasm ścinania, a w skali makroskopowej, odpowiada zerowej wartości zdolności magazynowania energii.

Temat: Zastosowanie aktywnej termografii podczerwieni do wyznaczania właściwości termicznych materiałówWykonawcy: prof. dr hab. inż. Wiera Oliferuk, mgr inż. Krzysztof KochanowskiCel badań:Opracowanie stosunkowo prostej metody wyznaczania dyfuzyjności cieplnej szerokiej klasy materiałów przy użyciu impulsowej termografii podczerwieni.Zakres badań:- doświadczalne wyznaczenie zależności temperatury powierzchni próbki od czasu stygnięcia po

uprzednim nagrzaniu jej przeciwległej powierzchni krótkim (3 ms) impulsem cieplnym;- rozwiązanie problemu odwrotnego umożliwiającego wyznaczenie dyfuzyjności cieplnej

materiału próbki na podstawie wspomnianej zależności, otrzymanej doświadczalnie.Osiągnięcia:- rozwiązano problem odwrotny dwiema niezależnymi metodami, co umożliwiło wyznaczanie

dyfuzyjności cieplnej materiału na podstawie zależności temperatury powierzchni próbki od czasu jej stygnięcia, po nagrzaniu powierzchni przeciwległej krótkim impulsem cieplnym;

- rozwiązano problem odwrotny pierwszą metodą i wyznaczono dyfuzyjność cieplną kompozytu stosowanego do produkcji klocków hamulcowych. Otrzymana wartość została użyta, przez zespół prof. Jewtuszenki, do numerycznego wyznaczenia pola temperatury w układzie hamulcowym. W kilku punktach wyznaczonego pola, temperaturę zmierzono. Otrzymano wartości zgodne z obliczonymi numerycznie.Ten fakt potwierdza poprawność zaproponowanej metody wyznaczania dyfuzyjności cieplnej badanego materiału.

Temat: Modelowanie i badania eksperymentalne strumienic jednofazowych i dwufazowych w zastosowaniu do solarnych układów lewobieżnych

I-46

Wykonawcy: prof. dr hab. inż. D. Butrymowicz, dr inż. K. Śmierciew, dr inż. J. GaganCel badań:- opracowanie modelu teoretycznego oraz weryfikacja doświadczalna i optymalizacja

strumienicowego urządzenia chłodniczego, w którym pracuje naturalny, proekologiczny czynnik roboczy i jest ono napędzane ciepłem o takich parametrach, iż jego źródłem może być kolektor słoneczny lub ciepło odpadowe.

Zakres badań:- modelowanie obiegu strumienicowego dla parametrów roboczych odpowiadających klimatyzacji

solarnej,- modelowanie numeryczne strumienicy parowej w warunkach pracy z parą przegrzaną i z parą

mokrą,- weryfikacja eksperymentalna obliczeń numerycznych strumienicy parowej z zastosowaniem

techniki PIV,- optymalizacja geometrii strumienic napędowych do solarnych układów chłodniczych

i klimatyzacyjnych.Osiągnięcia:- zweryfikowany eksperymentalnie model numeryczny strumienicy parowej dla warunków pracy

z parą przegrzaną i z parą mokrą ekologicznego płynu roboczego,- opracowanie modelu turbulencji dla przepływów w strumienicach w układach klimatyzacji

solarnej,- opracowanie metodologii prowadzenia badań eksperymentalnych przepływów dwufazowych

techniką PIV,- określono optymalne geometrie kanałów przepływowych strumienic napędowych do solarnych

układów chłodniczych i klimatyzacyjnych.

Temat: Modelowanie i ewaluacja eksperymentalna procesów cieplno-przepływowych zachodzących w komorze przechowalniczej warzyw i owoców

Wykonawcy: prof. dr hab. inż. D. Butrymowicz, dr inż. M. KołodziejczykCel badań:- opracowanie modelu numerycznego komory przechowalniczej warzyw i owoców wraz

z ewaluacją doświadczalną procesów zachodzących w takiej komorze.Zakres badań:- badania doświadczalne parametrów powietrza i złoża przeprowadzone na rzeczywistym obiekcie

chłodniczym,- opracowanie metod modelowania sprzężonych zjawisk wymiany ciepła i masy zachodzących

wewnątrz złoża warzyw aktywnych metabolicznie, w obrębie chłodnicy wymuszającej przepływ powietrza wilgotnego, będącego na granicy stanu nasycenia oraz w całej chłodni,

- obliczenia numeryczne komory przechowalniczej,- walidacja eksperymentalna modelu obliczeniowego i określenie w jakim stopniu model

obliczeniowy odzwierciedla rzeczywiste procesy zachodzące w komorze przechowalniczej.Osiągnięcia:- opracowanie wiarygodnego narzędzia do oceny zjawisk cieplno-przepływowych zachodzących

w chłodniach składowych,- pozyskanie danych eksperymentalnych określających niejednorodności parametrów powietrza

i złoża produktów oraz zakresu zmienności przestrzennej i czasowej prędkości, temperatury i wilgotności w obrębie chłodni w typowych warunkach przechowywania.

Temat: Kompleksowe rozwiązania strumienicowej technologii chłodniczej dla składowania warzyw

I-47

Wykonawcy: prof. dr hab. inż. D. Butrymowicz, dr inż. K. Śmierciew, dr inż. J. GaganCel badań:- określenie biotechnologicznych parametrów procesu składowania warzyw;- opracowanie innowacyjnego układu chłodniczego umożliwiającego uzyskanie stabilnej,

wyrównanej temperatury oraz wysokiej wilgotności powietrza w chłodni,- obniżenie energochłonności przechowywania w warunkach rezygnacji z zastosowania czynników

o bardzo wysokim potencjale tworzenia efektu cieplarnianego.Zakres badań:- określenie biotechnologicznych warunków procesu składowania warzyw, mających zasadniczy

wpływ na jakość warzyw oraz zmniejszenie strat składowanej żywności,- aplikacja numerycznego modelowania chłodni składowej w celu uzyskania racjonalnego

narzędzia do predykcji właściwych parametrów składowania;- przeprowadzenie walidacji innowacyjnych systemów chłodniczych poprzez porównanie jakości

warzyw składowanych w chłodni z zastosowaniem systemów typowych oraz układów pośrednich o ciągłym sterowaniu wydajności chłodzenia;

- zbadanie możliwości obniżenia energochłonności procesu składowania.Osiągnięcia:- opracowanie numerycznego modelu obliczeniowego transportu ciepła i masy dla procesu

przechowywania owoców i warzyw w chłodni składowej,- opracowanie innowacyjnego rozwiązania technicznego strumienicowego układu chłodniczego

z zastosowaniem propanu jako płynu roboczego obniżającego energochłonność chłodni składowych.

Temat: Nowoczesne technologie chłodnicze dla sektora rolno-spożywczego redukujące emisję gazów cieplarnianychWykonawcy: prof. dr hab. inż. T. Skiepko, prof. dr hab. inż. D. Butrymowicz, dr inż. M. Łukaszuk,

dr inż. A. DudarCel badań:- opracowanie rozwiązań technicznych dla strumienicowej technologii systemów chłodniczych

wykorzystywanych do magazynowania i przechowywania żywności pracujących z naturalnymi czynnikami roboczymi.

Zakres badań:- badania procesów fizjologicznych zachodzących w czasie przechowywania warzyw, w tym

wymianę ciepła i masy związanej z transpiracją;- określenie warunków wpływających na przechowanie warzyw;- modelowanie i badania wymienników minikanałowych do pracy w innowacyjnych układach

chłodniczych komór składowych,- opracowanie modelu matematycznego pracy urządzenia chłodniczego z płynną regulacją

wydajności chłodnicy powietrza.- badania ewaluacyjne pracy chłodni składowych pod względem pracy układu chłodniczego oraz

parametrów cieplno-przepływowych w komorach składowych.Osiągnięcia:- opracowano technologię zastosowania propanu jako czynnika roboczego w systemach

chłodniczych obsługujących komory składowe w pośrednim systemie chłodzenia;- zbudowano prototypowe modelowe chłodnicze stanowiska badawcze do pracy z propanem jako

czynnikiem chłodniczym,- zbudowano modelowy propanowy układ chłodniczy umożliwiający badanie pracy systemu

z zasobnikiem zimna;- zbudowano dwie badawcze komory składowe wraz z systemami pomiarowymi.

I-48

Temat: Konstrukcje siłowni wiatrowych oraz badania turbulentnego śladu spływowego na wybrane cechy eksploatacyjne

Wykonawcy: dr hab. inż. Roman KaczyńskiCel badań:- opracowanie konstrukcji siłowni wiatrowych, w zastosowaniu do niewielkich gospodarstw

domowych o pionowej osi obrotu z uwzględnieniem optymalnego kształtu i gabarytów łopat wirnika turbiny oraz kierownic i spirali spływowej.

Zakres badań:- budowa modelu siłowni wiatrowej,- analiza przepływowa modelu turbiny wiatrowej z wykorzystaniem techniki piv,- badania turbiny w tunelu aerodynamicznym,- modelowanie numeryczne pracy turbiny wiatrowej,- badania turbiny wiatrowej w warunkach rzeczywistych,- analiza porównawcza badań z wykorzystaniem modelu tyrbiny wiatrowej, modelowania

numerycznego i badań przeprowadzonych na obiekcie rzeczywistym.Osiągnięcia:- opracowano prototypową konstrukcję siłowni wiatrowej z uwzględnieniem analizy kształtu

kierownic, łopat turbiny oraz zastosowania spirali spływowej.

Temat: Badanie i modelowanie pneumatycznych układów hamulcowych pojazdów rolniczychWykonawcy: dr hab. inż. Zbigniew KamińskiCel badań:- opracowanie metodyki modelowania procesów przejściowych w pneumatycznych układach

hamulcowych pojazdów jako narzędzia do analizy i kształtowania pożądanych właściwości dynamicznych układów hamulcowych ciągników i przyczep rolniczych.

- opracowanie metodyki kwalifikacyjnych i homologacyjnych badań układów hamulcowych pojazdów rolniczych.

Zakres badań:- opracowanie i weryfikacja modeli matematycznych elementów i zespołów pneumatycznych

układów hamulcowych: zaworów, przewodów, zbiorników, złączy, filtrów, hamowanych osi, itp.,- doświadczalna estymacja parametrów i skatalogowanie niezbędnych charakterystyk po-

szczególnych komponentów układu hamulcowego,- obliczenia dynamiczne i weryfikacja doświadczalna typowych układów hamulcowych,- opracowanie metod i urządzeń do diagnozowania stanu technicznego układów hamulcowych.Osiągnięcia:- opracowanie własnych modeli matematycznych i komputerowych elementów pneumatycznych,

mechanicznych i hydraulicznych do symulacji dynamiki układów hamulcowych pojazdów rolniczych,

- opracowanie stanowiska badawczego i dwuetapowej metodyki wyznaczania parametrów charakterystyki przepływowej elementów pneumatycznych,

- opracowanie i przetestowanie metodyki badań homologacyjnych i kwalifikacyjnych układów hamulcowych ciągników i przyczep rolniczych,

- opracowanie i wdrożenie w firmie Pronar w Narwi konstrukcji symulatora do badania układów hamulcowych przyczep samochodowych i rolniczych na linii produkcyjnej,

- -opracowanie algorytmu procesu projektowania układów hamulcowych przyczep rolniczych.

I-49

Temat: Wytrzymałość i pękanie kompozytów warstwowychWykonawcy: dr inż. Grzegorz MieczkowskiCel badań:- uzyskanie analitycznego opisu lokalnych pól naprężeń i przemieszczeń występujących w okolicy

wierzchołkowej koncentratorów usytuowanych w materiale kompozytowym,- opracowanie lub modyfikacja istniejącego kryterium pękania umożliwiającego prognozowanie

wytrzymałości struktur bimateriałowych (łączonych adhezyjnie), w których ostre karby strukturalne generują osobliwe pola.

Zakres badań:- opracowanie analitycznego opisu lokalnych pól mechanicznych z wykorzystaniem uogólnionych

współczynników intensywności naprężeń.- opracowanie numerycznych metod wyznaczania wartości uogólnionych współczynników

intensywności naprężenia oraz współczynników dla członów wyższych rzędów, wyznaczanych dla uzyskanych rozwiązań asymptotycznych.

- weryfikacja doświadczalna kryteriów pękania materiałów izotropowych w zastosowaniu do struktur niejednorodnych.

Osiągnięcia:- uzyskanie zależności analitycznych opisujących osobliwe pola naprężeń i przemieszczeń dla:- struktury bimateriałowej z prostopadłym pęknięciem zainicjowanym w płaszczyźnie połączenia- struktury bimateriałowej z ostrym liniowym wtrąceniem na interfejsie,- struktury bimateriałowej z karbem strukturalnym,- wykonanie eksperymentalnej weryfikacja możliwości zastosowania hipotezy Novozhilova

i McClintock dla elementów dwuwarstwowych, łączonych adhezyjnie, z karbem usytuowanym na interfejsie.

Temat: Analiza cech użytkowych i trwałościowych przetworników piezoelektrycznychWykonawcy: dr inż. Grzegorz MieczkowskiCel badań:- uzyskanie zależności konstytutywnych przetworników piezoelektrycznych o dowolnie

zdefiniowanych warunkach brzegowych i geometrii.- określenie wpływu wybranych parametrów na trwałość, częstości drgań własnych i cechy

użytkowe przetworników piezoelektrycznych, w konstrukcji których poszczególne komponenty (element piezoelektryczny i niepiezoelektryczny) mają różną długość.

Zakres badań:- opracowanie metody umożliwiającej uzyskanie analitycznych zależności opisujących ugięcie

przetworników piezoelektrycznych o dowolnej geometrii i sposobie mocowania, poddanych działaniu obciążeń mechanicznych i elektrycznych.

- opracowanie metody umożliwiającej wyznaczenie częstości drgań własnych przetworników piezoelektrycznych o dowolnej geometrii i sposobie mocowania.

- uzyskanie rozwiązań szczególnych (ugięcie i częstości drgań własnych) dla przetworników o ustalonej geometrii i znanych warunkach brzegowych.

- opracowanie metody umożliwiającej ustalenie optymalnych parametrów geometrycznych i materiałowych (gwarantujących najlepsze cechy trwałościowe i użytkowe) przetworników piezoelektrycznych.

Osiągnięcia:- opracowanie metodyki postępowania służącej do uzyskania charakterystyki statycznej

i dynamicznej przetworników piezoelektrycznych), w konstrukcji których poszczególne komponenty (element piezoelektryczny i niepiezoelektryczny) mają różną długość.

- uzyskanie zależności analitycznych opisujących ugięcie różnych typów przetworników

I-50

piezoelektrycznych (dwu i trójwarstwowych).- wyznaczenie częstości drgań własnych dla przetworników wspornikowych z jednym i dwoma

elementami piezoelektrycznymi.- określenie wpływu na częstości drgań własnych następujących parametrów:- ilość i usytuowanie komponentów piezoelektrycznych w przetworniku;- sztywność względna elementów piezoelektrycznych i niepiezoelektrycznych przetwornika;- gęstość względna elementów piezoelektrycznych i niepiezoelektrycznych przetwornika.

Temat: Badania porównawcze silników z różnymi układami paliwowymiWykonawcy: dr inż. Dariusz Szpica, dr inż. Jarosław CzabanCel badań:- porównanie wskaźników zewnętrznych, parametrów pracy, jak też toksyczności spalin silników

wyposażonych w zróżnicowane układy zasilania.Zakres badań:- wyznaczanie wskaźników zewnętrznych tj. mocy i momentu obrotowego w funkcji prędkości

obrotowej silników o różnych układach zasilania,- wyznaczanie współczynników elastyczności silnika,- analiza parametrów pracy układów zasilania,- ocena emisyjności w trakcie realizacji testu jednego, jak też przy wyznaczaniu charakterystyk

pracy silnika.Osiągnięcia:- wyznaczenie różnic pomiędzy klasycznymi układami zasilania, a alternatywnymi LPG w zakresie

maksymalnych wartości parametrów zewnętrznych, elastyczności i emisyjności,- wyznaczenie średnich wartości współczynników elastyczności dla wybranych grup silników,- wyznaczenie wartości współczynników Leidermana dla wybranych grup silników stanowiących

podstawę do prognozowania charakterystyk zewnętrznych,- ocena emisji stężeniowej cząstek stałych silników o zapłonie samoczynnym w wariantach

z filtrami cząstek stałych i bez nich.

Temat: Ocena nierównomierności dawkowania wtryskiwaczyWykonawcy: dr inż. Dariusz Szpica, dr inż. Jarosław CzabanCel badań:- wyznaczenie nierównomierności dawkowania wtryskiwaczy z klasycznych i alternatywnych

układów zasilania LPG.Zakres badań:

- wyznaczenie charakterystyk przepływowych wtryskiwaczy z benzynowych i gazowych układów zasilania,

- ocena nierównomierność dawkowania wtryskiwaczy wchodzących w skład jednego zestawu (listwy wtryskowej) w różnych wariantach układów paliwowych benzynowych/LPG,

- opracowanie metodyki korekcji nierównomierności dawkowania wtryskiwaczy, głównie LPG będących w eksploatacji,

- szacowanie powtarzalności dawkowania wtryskiwaczy w kontekście wyznaczania nierównomierności całych zespołów.

Osiągnięcia:- opracowanie metodologii wyznaczania charakterystyk przepływowych wtryskiwaczy,- wyznaczenie różnic w nierównomierności dawkowania wtryskiwaczy benzynowych i gazowych

przeznaczonych do LPG w fazie lotnej,- ustalenie różnic w nierównomierności dawkowania wtryskiwaczy LPG nowych i będących

w eksploatacji,

I-51

- ustalenie wpływu wybranych parametrów sterujących na właściwości funkcjonalne wtryskiwaczy LPG,

- budowa prototypów stanowisk do wyznaczania charakterystyk wtryskiwaczy.

Temat: Alternatywne źródła energii w pojazdach samochodowychWykonawcy: dr inż. Andrzej BorawskiCel badań:- usprawnienie istniejących alternatywnych układów zasilania oraz opracowanie nowych metod

pozyskiwania energii w pojazdach samochodowych.Zakres badań:- dokonanie analizy pracy wtryskiwacza, na temat warunków w jakich działa układ, zużycia

eksploatacyjnego oraz metod naprawczych,- przeprowadzenie badan symulacyjnych dla różnych stanów, które poprzedzone zostały

opracowaniem modelu matematycznego wtryskiwacza,- opracowanie modyfikacji układu paliwowego poprawiającą jakość procesu zasilania silnika,- zmodyfikowanie i przeprowadzenie badań instalacji gazowej, zamontowanej w pojeździe

testowym,- rozpoczęcie prac nad systemem odzysku ciepła oddawanego poprzez układ chłodzenia oraz

wydech do atmosfery.Osiągnięcia:- opracowanie oraz zbudowanie i uruchomienie zmodyfikowanej instalacji gazowej,- wprowadzenie zmian umożliwiających obniżenie kosztów eksploatacji oraz zmniejszenie emisji

toksycznych związków do atmosfery.

Temat: Wytrzymałość zmęczeniowa i pękanie materiałów niejednorodnychWykonawcy: dr hab. inż. Krzysztof Molski, dr inż. Grzegorz MieczkowskiCel badań:- zbudowanie modeli obliczeniowych umożliwiających symulacje procesów destrukcyjnych

zachodzących w materiałach niejednorodnych - kompozytowych oraz materiałach konstrukcyjnych z wtrąceniami lub wadami wewnętrznymi - w czasie zmiennych obciążeń eksploatacyjnych,

- opracowanie wytycznych do obliczeń wytrzymałościowych.Zakres badań:- opracowanie ogólnej metodyki postępowania w celu oszacowania trwałości i wytrzymałości

materiałów o strukturze niejednorodnej,- opracowanie metod analitycznych umożliwiających uzyskanie rozwiązań zagadnień materiałów

sprężystych z niejednorodnościami strukturalnymi,- przeprowadzenie badań doświadczalnych takich materiałów w celu uzyskania danych

eksperymentalnych umożliwiających tworzenie i weryfikowanie hipotez wytrzymałościowych dotyczących zmęczenia i pękania,

- uzyskanie rozwiązań analitycznych wybranych zagadnień w złożonych stanach obciążenia,- opracowanie hipotez wytrzymałościowych dla materiałów niejednorodnych.Osiągnięcia:- opracowanie metodyki postępowania służącej do analitycznego wyznaczania wielkości

charakterystycznych decydujących o właściwościach wytrzymałościowych materiału niejednorodnego,

- zebranie materiału doświadczalnego z przeprowadzonych badań eksperymentalnych umożliwiającego weryfikację hipotez wytrzymałościowych,

- uzyskanie analitycznych rozwiązań dla wielu różnych przypadków niejednorodności materiałowych.

I-52

Temat: Wytrzymałość zmęczeniowa i pękanie połączeń spawanychWykonawcy: dr hab. inż. Krzysztof Molski, dr inż. Piotr TarasiukCel badań:- zbudowanie modeli obliczeniowych umożliwiających symulacje procesów destrukcyjnych

zachodzących w konstrukcjach spawanych poddanych zmiennym obciążeniom eksploatacyjnym,- uzyskanie danych obliczeniowych dotyczących wartości współczynników koncentracji naprężenia

i intensywności naprężenia dla różnych rodzajów połączeń spawanych w elementach konstrukcyjnych poddanych rozciąganiu-ściskaniu oraz zginaniu,

- opracowanie wytycznych do obliczeń wytrzymałościowych połączeń spawanych.Zakres badań:- opracowanie ogólnej metodyki postępowania szacowania trwałości i wytrzymałości połączeń

występujących w konstrukcjach spawanych,- wykorzystanie istniejących i opracowanie nowych metod analitycznych opartych na teorii

sprężystości i plastyczności, umożliwiających uzyskanie rozwiązań dla połączeń spawanych,- przeprowadzenie badań doświadczalnych elementów i konstrukcji spawanych w celu uzyskania

danych eksperymentalnych umożliwiających tworzenie i weryfikowanie hipotez wytrzymałościowych dotyczących zmęczenia i pękania takich połączeń,

- opracowanie hipotez wytrzymałościowych i procedur obliczeniowych połączeń spawanych.Osiągnięcia:- opracowanie metodyki postępowania służącej do wyznaczania parametrów charakterystycznych

decydujących o właściwościach wytrzymałościowych połączeń spawanych,- uzyskanie analitycznych rozwiązań dla różnych przypadków połączeń spawanych dla obciążenia

rozciągającego i gnącego,- opracowanie algorytmu postępowania przy określaniu trwałości i wytrzymałości konstrukcji

spawanych w odniesieniu do kół pojazdów rolniczych,- opracowanie nowej, ulepszonej konstrukcji kół pojazdów rolniczych.

Temat: Wpływ obróbki termicznej na właściwości niskocyklowe wybranych staliWykonawcy: dr hab. inż. Krzysztof Molski, mgr inż. Bogusław HościłoCel badań:- zbudowanie modeli obliczeniowych umożliwiających symulacje procesów zmęczenia niskocyklowego

zachodzącego w konstrukcjach poddanych zmiennym obciążeniom eksploatacyjnym w sytuacji, gdy właściwości materiałowe zmieniają się w wyniku działania procesów cieplnych,

- określenie związków między właściwościami zmęczenia niskocyklowego stali a jej strukturą wewnętrzną,

- określenie wartości odkształceń własnych stali po obróbce cieplnej na podstawie pomiarów XRD i ich związku z właściwościami zmęczeniowymi.

Zakres badań:- przeprowadzenie badań niskocyklowych dla wybranych gatunków stali poddanych obróbce

termicznej o różnych parametrach,- zbadanie i określenie wpływu struktury stali konstrukcyjnych na ich wytrzymałość zmęczeniową

w zakresie trwałości niskocyklowej,- opracowanie modelu umożliwiającego symulacje zmian zachodzących w materiale w czasie obróbki

termicznej oraz wpływ tych zmian na charakterystyki zmęczeniowe w zakresie niskocyklowym.Osiągnięcia:- uzyskano niskocyklowe charakterystyki materiałowe trzech gatunków stali po obróbce termicznej

o różnych parametrach przebiegu tego procesu- wyznaczono parametry twardości poszczególnych składników materiałowych,- opracowano model numeryczny wpływu zmian strukturalnych i cech związanych z rozdrobnieniem

struktury ziarnistej na poziom naprężeń własnych występujących w materiale po obróbce cieplnej.

I-53

Temat: Analiza propagacji pęknięć dwuwymiarowych w zagadnieniach przestrzennychWykonawcy: dr hab. inż. Krzysztof Molski, dr inż. Grzegorz RogowskiCel badań:- zbudowanie modeli obliczeniowych umożliwiających symulacje procesów propagacji płaskich szczelin

dwuwymiarowych w zagadnieniach przestrzennych zachodzących w konstrukcjach poddanych zmiennym obciążeniom eksploatacyjnym,

- uzyskanie teoretycznych i numerycznych rozwiązań dotyczących wartości współczynników intensywności naprężenia dla różnych kształtów pęknięć dwuwymiarowych w niejednorodnym polu naprężeń normalnych,

- opracowanie procedury obliczeniowej do symulacji komputerowych propagacji pęknięć dwuwymiarowych,

- uzyskanie modeli matematycznych pozwalających na szacowanie wielkości uplastycznienia powstającego w okolicy wierzchołkowej pęknięć z uwzględnieniem naprężeń T,

- określenie zakresu uplastycznienia w cienkich sprężysto-plastycznych pękniętych warstwach materiału w zależności od właściwości mechanicznych składników kompozytu warstwowego.

Zakres badań:- opracowanie metody wyznaczania współczynników intensywności naprężenia dla płaskich szczelin

dwuwymiarowych w zagadnieniach trójwymiarowych,- uzyskanie rozwiązań analitycznych i numerycznych przestrzennych zagadnień szczelin w polu

dowolnych obciążeń normalnych,- przeprowadzenie badań eksperymentalnych pękania elementów z płaskimi szczelinami,- implementację metody umożliwiającą prowadzenie symulacji numerycznych procesu pękania

zmęczeniowego szczelin dwuwymiarowych w niejednorodnych polach naprężeń normalnych,- uzyskanie rozwiązań analitycznych na długość stref plastycznych przed wierzchołkiem szczeliny

w zależności od wartości współczynnika intensywności naprężeń i wartości naprężeń T,- przeprowadzenie obliczeń numerycznych MES weryfikujących uzyskane modele.Osiągnięcia:- opracowano metodę wyznaczania współczynników intensywności naprężenia dla płaskich szczelin

dwuwymiarowych w zagadnieniach trójwymiarowych,- uzyskano analityczno-numeryczne rozwiązanie przestrzennego zagadnienia szczeliny tunelowej

w polu dowolnych obciążeń normalnych, potwierdzone rozwiązaniami numerycznymi przeprowadzonymi z użyciem metod elementów skończonych i brzegowych,

- uzyskano rozwiązania, metodą elementów brzegowych, zagadnień szczelin o różnych kształtach,- powstał model matematyczny, który umożliwia prowadzenie badań symulacyjnych pękania

zmęczeniowego dla zagadnień przestrzennych,- uzyskano przybliżone modele matematyczne umożliwiające obliczanie wielkości uplastycznienia

zarówno w materiałach jednorodnych jak i w materiałach warstwowych dla zagadnień jedno i dwuwymiarowych pęknięć,

- zweryfikowano otrzymane zależności metodą elementów skończonych i otrzymano dobrą zgodność wyników.

Temat: Modelowanie struktur kompozytowych typu „sandwich”Wykonawcy: dr inż. Andrzej Łukaszewicz, mgr inż. Wojciech GrodzkiCelem badań:- określenie właściwości mechanicznych warstwowych kompozytów włóknistych o osnowie

polimerowej, jak również złożonych struktur przekładkowych (rdzeń z materiałów lekkich), oraz opracowanie modelu kumulacji uszkodzeń i pękania konstrukcji typu „sandwich”.

Zakres badań:- przeprowadzenie badań wytrzymałościowych (próba rozciągania, ściskania, zginania) próbek

z warstwowych kompozytów włóknistych o osnowie polimerowej ( włókno węglowe / żywica epoksydowa),

I-54

- opracowanie technologii wykonywania płyt o strukturze kompozytowej typu „sandwich”,- przeprowadzenie badań doświadczalnych próbek z kompozytów przekładkowych,- modelowanie procesów rozwoju uszkodzeń i pękania kompozytów przekładkowych

w wykorzystaniem metody elementów skończonych ,- weryfikacja doświadczalna modelu numerycznego.Osiągnięcia:- opracowanie technologii wykonywania kesonu kompozytowego metodą worka próżniowego,- wykorzystanie opracowanych metod do konstrukcji bezzałogowego aparatu latającego w celu

udziału w międzynarodowych zawodach Air Cargo Challenge 2013 (zajęcie 10 miejsca),- opracowanie modelu kumulacji uszkodzeń i pękania złożonych konstrukcji przekładkowych

o rdzeniu z materiałów lekkich.

Temat: Optymalizacja modelu CAD odchyłek zdeterminowanych powierzchni swobodnego kształtuWykonawcy: dr hab. inż. Małgorzata Poniatowska, dr inż. Andrzej WernerCel badań:- opracowanie procedury optymalizacji akwizycji danych pomiarowych i wyznaczania optymalnego

modelu CAD odchyłek zdeterminowanych powierzchni swobodnego kształtu do stosowania w ocenie dokładności i korekcji programów obróbkowych.

Zakres badań:- optymalizacja akwizycji danych pomiarowych. W realizacji zadania wykorzystano trzy

wykalibrowane powierzchnie swobodnego kształtu różniące się złożonością kształtu. Zmiennymi decyzyjnymi były parametry stykowych pomiarów współrzędnościowych powierzchni. Zastosowano metodę optymalizacyjną Taguchi. Optymalne dane pomiarowe reprezentują powierzchnie z założoną niedokładnością przy możliwie małej liczbie punktów pomiarowych;

- optymalizacja modelowania powierzchni reprezentującej odchyłki zdeterminowane powierzchni. Opracowana w ramach wcześniejszych badań metodyka analizy odchyłek powierzchni swobodnego kształtu była podstawą przy realizacji tego zadania. Parametry modelowania powierzchni NURBS były powiązane z parametrami pomiaru metodyką analizy odchyłek.

- weryfikacja doświadczalna możliwości stosowania opracowanych procedur optymalizacyjnych do danych pomiarowych otrzymanych w procesie digitalizacji powierzchni swobodnego kształtu metodami optycznymi.

Osiągnięcia:- opracowano procedurę akwizycji optymalnych danych pomiarowych w stykowych pomiarach

współrzędnościowych powierzchni swobodnego kształtu o różnym stopniu złożoności,- opracowano optymalny model odchyłek zdeterminowanych, model ten ma charakter

uniwersalny, można go stosować w ocenie dokładności i korekcji programów obróbkowych,- uzyskano skrócenie okresu przygotowania produkcji elementów zawierających powierzchnie

swobodnego kształtu, istotnie większą dokładność produktów i zmniejszenie liczby braków.- otrzymano wyniki badań wstępnych weryfikujące możliwość stosowania powyższych procedur do

danych pomiarowych uzyskanych ze skanera optycznego.

Temat: Korekcja błędów obróbki złożonych powierzchni kształtowych na frezarskich centrach obróbkowych

Wykonawcy: dr inż. Andrzej Werner, dr hab. inż. Małgorzata PoniatowskaCel badań:- opracowanie skutecznej metody korekcji błędów obróbkowych złożonych powierzchni

kształtowych wytwarzanych na frezarskich centrach obróbkowych.Zakres badań:

I-55

- tworzenie nominalnych modeli geometrycznych przedmiotów obrabianych opisach różnymi typami powierzchni przestrzennych,

- opracowanie strategii obróbkowych i wytworzenie obiektów na frezarskich centrach obróbkowych,

- realizacja pomiarów współrzędnościowych wytworzonych elementów,- wyznaczenie wartości i rozkładu zaobserwowanych odchyłek powierzchni,- przeprowadzenie analizy statystycznej mającej na celu wydzielenie składowych

zdeterminowanych i losowych zaobserwowanych odchyłek,- przebudowa nominalnych modeli geometrycznych badanych obiektów na modele skorygowane –

na podstawie informacji o odchyłkach powierzchni,- tworzenie skorygowanych programów obróbkowych i powtórna obróbka badanych obiektów

powierzchniowych,- realizacja pomiarów współrzędnościowych i ocena skuteczności przyjętej metody korekcji

błędów obróbkowych.Osiągnięcia:- wykorzystanie współrzędnościowej techniki pomiarowej w sprawdzaniu dokładności

wytwarzania obiektów opisanych za pomocą złożonych powierzchni kształtowych,- opracowanie metody korekcji błędów wytwarzania powierzchni kształtowych na podstawie

współrzędnościowych pomiarów przedmiotu obrabianego,- wdrożenie otrzymanych wyników do praktyki przemysłowej (wytwarzanie matryc do form

wtryskowych, wykrojników, itp.).

Temat: Stale i inne stopy metali umacniane nanocząstkami tlenku itruWykonawcy: dr hab. inż. Z. OksiutaCel badań:- otrzymanie stali ferrytycznych oraz stopów wolframu umacnianych nanocząstkami tlenku itru lub węglikiem tytanu.Zakres badań:- otrzymywanie różnych kompozycji materiałowych przy użyciu metalurgii proszków poprzez mechaniczną syntezę i konsolidację stopowanych proszków metali metodami izostatycznego prasowania na gorąco lub impulsowego spiekania plazmowego (pulsed plasma sintering),- badania strukturalne otrzymanych materiałów (SEM-EDS, SEM-EBSD, TEM, XRD, spektroskopia, mikroskopia konfokalna),- badania właściwości mechanicznych otrzymanych materiałów.Osiągnięcia:- opracowanie składu chemicznego i optymalizacja procesu technologicznego otrzymywania nowej generacji stali ferrytycznych typu ODS oraz stopów wolframu umacnianych nanocząstkami tlenku itru lub węglika wolframu,- aplikacja otrzymanych materiałów w energetyce (żarowytrzymałe i odporne na promieniowanie neutronowe materiały konstrukcyjne).

Temat: Badania procesów mechanicznego stopowania bezniklowych stali austenitycznychWykonawcy: dr hab. inż. Z. Oksiuta, mgr inż. Eliza RomańczukCel badań:- otrzymanie nowej generacji bezniklowej stali austenitycznej metodą mechanicznego stopowania i metalurgii proszków.Zakres badań:

I-56

- analiza danych literaturowych nt. bezniklowych stali austenitycznych i możliwości ich otrzymywania,- badania procesu mechanicznego stopowania stali austenitycznej z użyciem XRD, SEM, nanoindentacji i innych technik,- optymalizacja parametrów procesu mechanicznego stopowania bezniklowych stali austenitycznych.Osiągnięcia:- otrzymanie bezniklowej stali austenitycznej o lepszy właściwościach mechanicznych i odporności korozyjnej w porównaniu do klasycznej stali typu 316 LV.

Temat: Wpływ sił tarcia i geometrii matrycy na proces tworzenia mikrostruktury i jakość produktu końcowego w procesach wyciskania

Wykonawcy: prof. dr hab. inż Jan Piwnik, dr inż. Grzegorz SkorulskiCel badań:- wyznaczenie rozkładu naprężeń efektywnych realizowanych za pomocą wyciskania w warunkach

wysokiego współczynnika tarcia i dużych stopni redukcji na tworzenie się mikrostruktury o podwyższonych właściwościach mechanicznych, mającej wpływ na dokładność wymiarową oraz jakość powierzchni wyrobów finalnych.

Zakres badań:- wyznaczenie trajektorii ruchu metalu wyciskanego (zastosowanie matrycy o kształcie

sinusoidalnym), podczas której zwiększa się wartość granicy plastyczności wyrobu w stosunku do jej wartości początkowej,

- wykonanie próby wyciskania metali i ich stopów przez matrycę o kształcie sinusoidalnym, mające na celu osiągnięcie struktury drobnoziarnistej, w efekcie czego uzyskiwany jest produkt wysokojakościowy,

- badania eksperymentalne wyciskania materiałów z zastosowaniem wysokiego współczynnika tarcia plastycznego (μ = 0.8) w celu wykazania korzystnego wpływu na proces umacniania się wyrobów wyciskanych, co skutkuje wydłużeniem czasu ich eksploatacji.

Osiągnięcia:- wyznaczenie warunków brzegowych i początkowych oraz rozkładu naprężeń, przy których

zachodzą korzystne zmiany struktury wyrobów finalnych poddanych procesom wyciskania,- wykonanie prób technologicznych mających na celu wybór materiału do dużych odkształceń

plastycznych, w którym możliwa jest obserwacja zmiany wielkości ziarna,- pomiary mikrotwardości wzdłuż trajektorii ruchu poszczególnych ziarn,- opracowanie założeń i wytycznych do uzyskiwania struktury drobnoziarnistej wyrobów

wyciskanych, przekładającej się na podwyższenie własności wytrzymałościowych i eksploatacyjnych wyrobów końcowych (profili pełnych i rur),

- określenie wytycznych do technologii wytwarzania prętów i rur o złożonych kształtach przekroju poprzecznego, których otrzymanie innymi metodami przy założonej jakości powierzchni i małych tolerancjach błędów kształtu jest trudne lub wręcz niemożliwe.

Temat: Parametryczna ocena turbinowego silnika odrzutowego w locie na podstawie jego prób naziemnych

Wykonawcy: dr inż. Karol GolakCel badań:- opracowanie metody oceny stanu regulacji turbinowego silnika odrzutowego w locie na

podstawie jego prób naziemnych;- ocena możliwych reakcji turbinowego silnika odrzutowego na trudne do przewidzenia zakłócenia

(w tym zmienne warunki środowiskowe).

I-57

Zakres badań:- badania eksploatacyjne turbinowego silnika odrzutowego – pomiar sygnałów natężenia

masowego przepływu paliwa, temperatury za turbiną, ciśnienia powietrza,- opracowanie metodyki przetwarzania powyższych sygnałów diagnostycznych,- opracowanie metody oceny stanu regulacji turbinowego silnika odrzutowego,- budowa modeli komputerowych turbinowego silnika odrzutowego (odwzorowujących jego pracę

na ziemi i w powietrzu),- wyznaczenie parametrów nastaw modeli komputerowych turbinowego silnika odrzutowego,- badanie odpowiedzi modeli na różne wymuszenia sygnałami zadanymi i zakłóceniami,- wyznaczenie zmian parametrów stanu technicznego turbinowego silnika odrzutowego.Osiągnięcia:- zrealizowano standardowe badania symulacyjne turbinowego silnika odrzutowego od sygnału

wymuszenia „w” pochodzącego od dźwigni sterowania silnikiem i od sygnału zakłócenia „z” pochodzącego z jego otoczenia,

- wykorzystując sygnały z próby naziemnej (silnika K-15) wyznaczono zdeterminowane charakterystyki silnika poprzez obliczenie jego transmitancji widmowych i ich części rzeczywistych,

- przeprowadzono badania wpływu zmian parametrów regulacyjnych turbinowego silnika odrzutowego na przebieg jego odpowiedzi skokowych od sygnału „w” zadanego dźwignią sterowania silnikiem oraz sygnału zakłócenia „z”,

- bazując na przeprowadzonych symulacjach oceniono stan regulacji turbinowego silnika odrzutowego i sformułowana została procedura doboru optymalnych nastaw parametrów regulacyjnych.

Temat: Wpływ chropowatości narzędzi na plastyczne płynięcie metali w procesach mikroformowania

Wykonawcy: dr inż. Krzysztof MogielnickiCel badań:- Analiza rozkładu naprężeń i odkształceń generowanych w procesach obróbki plastycznej metali

w mikroskali pod wpływem chropowatości narzędzi.- Określenie ilościowego i jakościowego wpływu efektu skali związanego ze strukturą powierzchni

narzędzi na zmianę właściwości mechanicznych mikrostruktury przy mikroformowaniu.- Określenie mechaniki sił tarcia w procesie mikroformowania.

Zakres badań:- Pomiary sił wyciskania oraz analiza zmian mikrostruktury i własności mechanicznych produktu

w procesach mikrowyciskania w zależności od chropowatości pojemników na wsad.- Analiza płynięcia materiału w testach ściskania mikropróbek w funkcji chropowatości kowadeł.- Wyznaczanie krzywych płynięcia w statycznych próbach rozciągania cienkich drutów (o średnicy

poniżej 1 mm).- Opracowanie numerycznych modeli chropowatości narzędzi w obróbce plastycznej metali

w mikroskali.- Opracowanie numerycznych modeli spajania wyciskanych wlewków metali.Osiągnięcia:- Przeprowadzono eksperymentalne badania wpływu chropowatości warstwy wierzchniej

pojemnika matrycy na siły odkształcenia oraz rozdrobnienie mikrostruktury podczas współbieżnego mikrowyciskania pręta metalowego.

- Opracowano dane numeryczne dotyczące obrazów pól odkształceń materiału w mikro skali, z uwzględnieniem znacznego wpływu na proces parametrów chropowatości narzędzia w procesach ściskania i współbieżnego wyciskania.

- Opracowano metodykę wyznaczania numerycznego modelu sinusoidalnej chropowatości

I-58

powierzchni o parametrach określanych na podstawie profilu eksperymentalnego.- Wyznaczono numeryczne kryterium spajania strug plastycznych w procesach współbieżnego

wyciskania metali.

Temat: Otrzymanie i badania kompozytów na bazie polilaktydu (PLA) o podwyższonych właściwościach mechanicznychWykonawcy: dr inż. Marek Jałbrzykowski, dr inż. Piotr Mrozek, prof. dr hab. inż. Jan R. DąbrowskiCel badań: ocena wpływu wybranych dodatków włóknistych oraz parametrów procesu wtryskiwania i wytłaczania na właściwości mechaniczne kompozytów na bazie PLA.Zakres badań:- wybór biodegradowalnych i kompatybilnych do PLA dodatków włóknistych,- otrzymanie materiałów kompozytowych na bazie PLA metodami wytłaczania i wtryskiwania,- ocena wpływu parametrów procesu wtryskiwania i wytłaczania na zmiany właściwości mechanicznych opracowanych kompozytów,- badania wpływu kondycjonowania w modelowych płynach fizjologicznych na właściwości otrzymanych kompozytów.Osiągnięcia:- opracowanie technologii wytwarzania kompozytów na bazie PLA metodami wtryskiwania

i wytłaczania o podwyższonych właściwościach mechanicznych,- opracowanie prototypów detali z kompozytów na bazie PLA do aplikacji medycznych.

Temat: Wpływ aspektów materiałowo-technologicznych na trwałość elementów protetyki stomatologicznejWykonawcy: dr inż. Marek JałbrzykowskiCel badań: ocena wpływu materiałów i technologii wytwarzania elementów protez stomatologicznych na ich trwałość eksploatacyjną.Zakres badań:- analiza numeryczna wybranych rodzajów protez stomatologicznych pod kątem optymalizacji konstrukcji,- ocena wpływu materiałów i parametrów procesu odlewania na strukturę i właściwości mechaniczne wybranych konstrukcji protetycznych,- opracowanie konstrukcji i wykonanie specjalistycznego testera do badań trwałości protez stomatologicznych,- badania laboratoryjne wpływu parametrów wymuszeń zewnętrznych oraz modelowego środowiska jamy ustnej na trwałość konstrukcji protetycznych.Osiągnięcia:- wykonanie projektu konstrukcyjnego i prototypu testera do oceny trwałości eksploatacyjnej

protez zębowych,- opracowanie konstrukcji i wykonanie prototypów protez zębowych o podwyższonej trwałości

eksploatacyjnej.

Temat: Zastosowanie technik generatywnych w inżynierii biomedycznejWykonawcy: dr inż. Piotr BorkowskiCel badań: opracowanie wytycznych pozwalających na bezpieczne wytwarzanie implantów oraz urządzeń

I-59

wspomagających człowieka z zastosowaniem technik generatywnych.Zakres badań:- analiza istniejących technologii generatywnych (wytwarzanie przyrostowe, skanowanie 3D), z możliwościami i wskazaniami do zastosowania w inżynierii biomedycznej,- analiza aspektów prawnych i zasad bezpieczeństwa wykorzystania poszczególnych technologii generatywnych,- opracowanie konstrukcji, wybór metod technologicznych wytwarzania przyrostowego i wykonanie prototypów wybranych wyrobów medycznych,- badania oraz weryfikacja otrzymanych prototypów wykonanych różnymi technologiami wytwarzania przyrostowego.Osiągnięcia:- opracowanie, wykonanie i implantacja pierwszej w Polsce protezy poresekcyjnego ubytku kości żuchwy u pacjenta z wykorzystaniem indywidualnej płyty rekonstrukcyjnej,- zastosowanie systemu komputerowo wspomaganego przedoperacyjnego oraz technologii szybkiego wytwarzania w procesie projektowania i planowania przedoperacyjnego.- opracowanie i wykonanie protezy funkcjonalnej kciuka dla dziecka z niedorozwojem kończyny górnej,- opracowanie i wykonanie kasku korekcyjnego głowy dla dzieci.

Temat: Wytwarzanie cienkich warstw metalicznych i ceramicznychWykonawcy: dr hab. inż. Piotr MrozekCel badań: opracowanie technologii nanoszenia cienkich warstw metalicznych i ceramicznych metodami PVD na zróżnicowane typy podłoży.Zakres badań:- opracowanie i wykonanie stanowisk do nanoszenia cienkich warstw metodami PVD (rozpylanie magnetronowe DC, impulsowe rozpylanie magnetronowe dużej mocy HPPMS w modzie metalicznym i reaktywnym),- opracowanie metody sterowania procesem rozpylania reaktywnego z wykorzystaniem pomiaru tzw. mocy krążącej zasilacza impulsowego HPPMS,- dobór parametrów procesów PVD nanoszenia cienkich warstw metalicznych i ceramicznych,- badania fizykochemiczne i mechaniczne otrzymanych warstw.Osiągnięcia:- uzyskanie cienkich warstw o wymaganym składzie chemicznym, optymalnych właściwościach tribologicznych, wysokiej biozgodności, adhezji do podłoża i twardości,- zastosowanie cienkich warstw do wytwarzania szklistych pokryć powierzchni implantów metodą zgrzewania anodowego,- wykorzystanie opracowanej technologii cienkich warstw do innych zastosowań, m. in. do wytwarzania urządzeń mikroprzepływowych lub mikromechanicznych.

Temat: Wpływ modyfikacji powierzchniowej na właściwości eksploatacyjne biomateriałów metalicznych

I-60

Wykonawcy: mgr inż. Magdalena Łępicka, dr hab. inż. Małgorzata Grądzka-Dahlke, prof. PB

Cel badań: określenie wpływu modyfikacji warstwy powierzchniowej metodami PVD na właściwości biofunkcjonalne stali implantacyjnych i stopu Ti6Al4V.

Zakres badań:- wybór metod modyfikacji warstwy powierzchniowej biomateriałów metalicznych, ze szczególnym

uwzględnieniem wpływu rozpatrywanych technologii na właściwości biofunkcjonalne materiałów metalicznych stosowanych w ortopedii, zwłaszcza charakterystyk tribologicznych i odporności korozyjnej,

- badania włściwości tribologicznych i korozyjnych biomateriałów z modyfikowaną warstwą wierzchnią,

- ocena wybranych właściwości mechanicznych wykorzystanych podłoży i powłok oraz analiza mikrostruktur materiałów poddanych modyfikacji warstwy powierzchniowej.

Osiągnięcia:- określenie wpływu modyfikacji warstwy powierzchniowej na charakterystyki tarciowe i korozyjne

wybranych biomateriałów metalicznych,- opracowanie rekomendacji z zakresu metod modyfikacji warstwy powierzchniowej biomateriałów

metalicznych z uwzględnieniem właściwości mechanicznych powłoki i podłoża.

Temat: Badania biomechanicznych aspektów rozwoju szkieletu człowiekaWykonawcy: dr hab. inż. Szczepan PiszczatowskiCel badań: określenie roli czynników mechanicznych w procesie wzrostu elementów kostnychZakres badań:- sformułowanie hipotezy określającej wpływ czynników mechanicznych na rozwój kości w okresie ich wzrostu,

I-61

Temat: Biodegradowalne kompozyty polimerowe z napełniaczami metalicznymi na bazie magnezuWykonawcy: dr inż. Piotr Deptuła, dr hab. inż. Piotr Mrozek, prof. dr hab. inż. Jan R. DąbrowskiCel badań:- opracowanie technologii otrzymywania włókien magnezowych,- otrzymanie biodegradowalnych kompozytów polimerowych z napełniaczami proszkowymi

i włóknistym na bazie magnezu.Zakres badań:- wybór bazy polimerowej kompozytów,- przygotowanie napełniaczy proszkowych i włóknistych na bazie magnezu,- wybór metod i dobór parametrów technologicznych wytwarzania kompozytów,- otrzymanie próbek kompozytów,- badania właściwości fizykochemicznych i mechanicznych otrzymanych materiałów,- badania procesów biodegradacji otrzymanych kompozytów.Osiągnięcia:- opracowanie technologii otrzymywania biodegradowalnych kompozytów polimerowych na bazie magnezu o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych, zwłaszcza do zastosowań w

chirurgii rekonstrukcyjnej.

- weryfikacja doświadczalna hipotezy określającej wpływ czynników mechanicznych na rozwój kości w okresie ich wzrostu (badania na preparatach biologicznych, badania na zwierzętach),

- opracowanie metodyki modelowania rozwoju elementów kostnych z uwzględnieniem czynników biologicznych, biochemicznych i biomechanicznych, pozwalającej na prognozowanie rozwoju szkieletu,- opracowanie koncepcji, budowa i weryfikacja działania aparatu pozwalającego na sterowanie procesem wzrostu elementów kostnych.Osiągnięcia:- opracowanie nowej metody oceny mechanicznej stymulacji wzrostu kości na podstawie

wskaźnika energetycznego,- opracowanie metodyki modelowania elementów kostnych w okresie ich wzrostu,- wykazanie roli czynników mechanicznych w rozwoju patologicznej deformacji stawu biodrowego

w mózgowym porażeniu dziecięcym.

Temat: Preparat śliny o plejotropowym działaniuWykonawcy: dr inż. Joanna Mystkowska, mgr Marcin KlekotkaCel badań: opracowanie wielofunkcyjnego preparatu śliny o korzystnych właściwościach biofunkcjonalnych.Zakres badań:- dobór składników sztucznej śliny, w tym zastosowanie analogów naturalnych kationowych peptydów p/bakteryjnych,- wyznaczenie charakterystyk fizykochemicznych (wskaźnika pH, przewodności elektrolitycznej, napięcia powierzchniowego) i reologicznych (lepkość, sprężystość),- badania tribologiczne śliny ludzkiej i jej substytutów, - ocena wpływu opracowanych preparatów na wybrane szczepy bakteryjne,

I-62

Temat: Wpływ środowiska jamy ustnej na procesy niszczenia biomateriałów w warunkach frettinguWykonawcy: mgr Marcin Klekotka, prof. dr hab. inż. Jan R. DąbrowskiCel badań:Badania procesów frettingu i fretting-korozji wybranych biomateriałów metalicznych w symulowanym środowisku jamy ustnej, zwłaszcza śliny i jej substytutów.Zakres badań:- badania procesu frettingu wybranych biomateriałów konstrukcyjnych (stal implantacyjna 316L, stop kobaltu CoCrMo, tytanu Ti6Al4V, stop z pamięcią kształtu NiTi)- ocena wpływu symulowanego środowiska jamy ustnej na procesy frettingu i fretting-korozji badanych biomateriałów,- wykonanie badań mikroskopowych i oceny zużycia frettingowego,- wykonanie badań dyfrakcyjnych i spektroskopowych w celu określenia przemian fazowych

i strukturalnych spowodowanych tarciem.Osiągnięcia:- opracowanie metodyki badań frettingu i fretting-korozji,- propozycja mechanizmów zużycia frettingowego wybranych biomateriałów konstrukcyjnych

w warunkach jamy ustnej,- ocena istoty i roli frettingu jako czynnika determinującego procesy niszczenia elementów konstrukcji stomatologicznych.

- badania tworzenia biofilmu na powierzchni materiałów medycznych w środowisku śliny i opracowanych substytutów.

Osiągnięcia:- opracowanie szeregu nowych preparatów sztucznej śliny o działaniu plejotropowym, zwłaszcza przeciwbakteryjnym, przeciwgrzybiczym, immunomodulującym i regeneracyjnym w stosunku do błony śluzowej jamy ustnej, z zachowaniem odpowiednich właściwości fizykochemicznych

i reologicznych preparatu,- ocena aktywności wybranych szczepów bakteryjnych w śodowisku śliny i jej substytutów,- opracowanie metodyki badań biofilmu tworzonego w warunkach jamy ustnej.

Temat: Zastosowanie telemetrii i telemedycyny w badaniach układu rodnego ludzi i zwierzątWykonawcy: dr hab. Edward Oczeretko, mgr inż. Ewelina Brzozowska, dr inż. Marta BorowskaCel badań: opracowanie systemu informatycznego umożliwiającego analizę danych pomiarowych otrzymywanych za pomocą systemów telemetrycznych, przy badaniach układu rodnego ludzi i dużych zwierząt.Zakres badań:- zastosowanie zaawansowanych metod przetwarzania sygnałów do analizy sygnałów bioelektrycznych, otrzymywanych metodami telemetrycznymi, reprezentujących aktywność mechaniczną macicy i jajowodów,- wybór metod cyfrowego przetwarzania sygnałów najbardziej efektywnych z punktu widzenia diagnostyki medycznej,- testowanie opracowanego oprogramowania w bieżącej działalności leczniczej i naukowej klinik.Osiągnięcia:- krytyczny przegląd stosowanych metod badania aktywności skurczowej macicy stosowanych

w przypadku ludzi i zwierząt,- potwierdzenie przydatności analizy fourierowskiej i falkowej do opisu badanych sygnałów.

Temat: Przetwarzanie sygnałów elektrodiagnostycznych EHGWykonawcy: dr hab. Edward Oczeretko, dr inż. Marta BorowskaCel badań: zastosowanie liniowych i nieliniowych metod przetwarzania szeregów czasowych w opisie

sygnałów EHG (sygnały reprezentujące czynność skurczową macicy) i ocena ich diagnostycznej wartości.

Zakres badań:- ocena synchronizacji sygnałów reprezentujących aktywność skurczową macicy za pomocą metod

liniowych i nieliniowych przetwarzania sygnałów,- ocena synchronizacji sygnałów EHG za pomocą metod liniowych i nieliniowych,- ocena wartości diagnostycznej wybranych metod przetwarzania sygnałów i możliwość ich zastosowania w diagnostyce klinicznej.Osiągnięcia:- potwierdzenie występowanie składowej chaotycznej w sygnałach reprezentujących skurcze

macicy,- propozycja nowego parametru diagnostycznego (propagation%) umożliwiającego ilościowy opis prawidłowości kierunku rozchodzenia się fali skurczowej mięśniówki macicy,- wykazanie, że częstotliwość dominującego sygnału EHG jest ważnym parametrem diagnostycznym

w przewidywaniu porodu przedwczesnego.

I-63

Temat: Przetwarzanie obrazów biomedycznychWykonawcy: dr hab. Edward Oczeretko, dr inż. Marta BorowskaCel badań: zastosowanie metod przetwarzania obrazów w analizie tekstury obrazów biomedycznych i ocena

ich diagnostycznej wartości.Zakres badań:- ocena tekstury obrazów RTG w procesie gojenia po resekcji zębów za pomocą obliczania wymiaru

fraktalnego,- ocena tekstury obrazów USG tarczycy za pomocą macierzy współwystąpień w diagnostyce raka

tarczycy,- ocena tekstury obrazów MRI płuc za pomocą macierzy współwystąpień, entropii oraz wymiaru

fraktalnego i możliwość ich zastosowania w diagnostyce klinicznej.Osiągnięcia:- potwierdzenie przydatności zastosowania wymiaru fraktalnego w analizie tekstur obrazów

biomedycznych.

Temat: Wpływ uwarunkowań biomechanicznych na procesy degradacji zespoleń kości twarzoczaszkiWykonawcy: dr hab. inż. Jarosław Sidun, prof. nzw. PBCel badań:- wyznaczenie charakterystyk biomechanicznych wybranych zespoleń kości twarzoczaszki,- charakterystyka procesów degradacji zespoleń w zadanych warunkach biomechanicznych.Zakres badań:- badania eksperymentalne oraz modelowe biomechaniki zespoleń jedno i dwupłytkowych,- obserwacje mikroskopowe procesów degradacji systemów do zespoleń kości,- analiza procesów osteointegracji materiałów implantacyjnych z otaczającymi tkankami,- ocena zmiany parametrów biochemicznych krwi po zabiegach implantacji.Osiągnięcia:- propozycja mechanizmów degradacji zespoleń kości twarzoczaszki,- propozycja metody oceny wpływu implantów metalicznych na reakcję organizmu na podstawie

analizy parametrów biochemicznych krwi.

Temat: Wytwarzanie implantów dla chirurgii rekonstrukcyjnej mocowanych w kości metodą osteointegracji z wykorzystaniem technologii selektywnego spiekania laserowego.Wykonawcy: dr hab. inż. Jarosław Sidun, mgr inż. Żaneta Anna Mierzejewska, mgr inż. Adrian DubickiCel badań:- jest analiza i dobór optymalnych parametrów technologicznych, które pozwolą na otrzymanie

metodą DMLS biomateriałów o najkorzystniejszych właściwościach mechanicznych i fizykochemicznych, stosowanych na implanty,

- jest otrzymanie implantów mocowanych w kości metodą osteointegracji struktury zewnętrznej implantu zbliżonej do struktur porowatych naturalnej tkanki,

- opracowanie i wykonanie techniką generatywną implantu o optymalnej strukturze i wytrzymałości;

Zakres badań: ocena wpływu wybranych parametrów procesu selektywnego spiekania/topienia laserowego

I-64

proszków metali na morfologię struktury i właściwości mechaniczne otrzymanych materiałów, badanie wpływy prędkości lasera na powstawanie defektów w strukturze otrzymywanych

materiałów, ocena właściwości fizykochemicznych otrzymanych materiałów, dobór i optymalizacja parametrów technologicznych procesu selektywnego spiekania/topienia

laserowego proszków metali w celu uzyskania struktury pozbawionej defektów charakteryzującej się najlepszymi właściwościami,

opracowanie modeli porowatych i ocena ich właściwości mechanicznych, symulacje numeryczne i ich weryfikacja eksperymentalna,

dobór i optymalizacja parametrów technologicznych procesu selektywnego spiekania/topienia laserowego proszków metali w celu uzyskania struktury o zmiennej porowatości,

opracowanie i wykonanie prototypów implantu o zmiennej porowatości mocowanego metodą osteointegracji do zastosowań w protetyce narządu ruchu.

Osiągnięcia:- określenie wpływu prędkości lasera na zmianę właściwości mechanicznych,- przedstawienie wpływu ścieżki lasera na powstawanie defektów strukturalnych,

Temat: Tribologiczna charakterystyka narządu zębowego człowiekaWykonawcy: dr hab. inż. Eugeniusz SajewiczCel badań:poznanie mechanizmów tribologicznego zużywania się szkliwa zębów człowieka w kontakcie z twardymi tkankami zębów oraz materiałami stosowanymi w stomatologii zachowawczej i protetyce stomatologicznej.Zakres badań:- wybór materiałów i przygotowanie próbek do badań,- analiza związków pomiędzy mikrostrukturą i właściwościami mechanicznymi szkliwa oraz jego charakterystykami tribologicznymi,- wykonanie specjalistycznego testera i opracowanie metodyki badań tribologicznych w symulowanych warunkach jamy ustnej,- badania wpływu rodzaju i parametrów środowiska na tribologiczne charakterystyki szkliwa oraz materiałów protetyki stomatologicznej.Osiągnięcia:

- opracowanie konstrukcji i wdrożenie do praktyki urządzenia do badań tribologicznych w warunkach symulujących kinematykę i obciążenia narządu zębowego oraz środowisko jamy ustnej,

- opracowanie metodyki oceny właściwości tribologicznych szkliwa i materiałów stomatologicznych z wykorzystaniem kryterium energetycznego (jednostkowej pracy zużycia),- opracowanie nowej klasyfikacji rodzajów zużycia tribologicznego twardych tkanek zębów.

Temat: Wpływ tarcia i obciążeń mechanicznych na procesy degradacji hydrolitycznej wybranych biopolimerów.Wykonawcy: prof. dr hab. inż. Jan R. Dąbrowski, mgr inż. Wojciech KaralusCel badań:ocena wpływu tarcia i obciążeń mechanicznych na kinetykę degradacji i zmiany właściwości polimerów poliuretanowych.Zakres badań:- wybór materiałów i przygotowanie próbek do badań,- badania właściwości mechanicznych i tribologicznych przygotowanych polimerów- badania kinetyczne procesów degradacji hydrolitycznej polimerów- analiza wpływy obciążeń mechanicznych i tarcia na procesy degradacji i właściwości badanych

I-65

materiałów.Osiągnięcia:

- opracowanie metodyki badań degradacji hydrolitycznej biopolimerów,- ocena wpływu obciążeń mechanicznych i procesów tarcia na kinetykę degradacji i właściwości badanych biopolimerów.

I-66