ZESPO£Y BADAWCZE WATZESPÓ£ BADAWCZYZAK£ADU MECHANIKI OGÓLNEJdr hab. in¿. Tadeusz Niezgoda, prof. WATZespó³ Badawczy Zak³adu Mechaniki Ogólnej jest kontynuatoremprac dotycz¹cych zastosowañ metod numerycznych w mechanicei teorii konstrukcji, zapocz¹tkowanych przez profesora Jana Szmelterajeszcze w latach 60. w Katedrze Mechaniki Teoretycznej i Wytrzyma³oœciMateria³ów. Z inicjatywy profesora powsta³ pierwszy w krajupakiet oprogramowania MES do analizy statycznej konstrukcji prêtowych,pow³okowo-prêtowych i tarcz, analizy drgañ w³asnych i wymuszonych,rozchodzenia siê fal sprê¿ystych w tarczach oraz ustalonychi nieustalonych problemów termosprê¿ystoœci. System ten by³w latach 70. i 80. podstawowym narzêdziem pracy w wielu krajowychoœrodkach naukowo-badawczych, uczelniach i placówkach projektowo-wdro¿eniowych.W 1994 roku Katedra wesz³a w sk³ad Instytutu Materia³oznawstwai Mechaniki Technicznej, a jej pracownicy utworzyli dwa zak³ady. Zak³adyte w 2002 roku zosta³y po³¹czone w Zak³ad Mechaniki Ogólnej.Obecny sk³ad Zespo³u Badawczego Zak³adu Mechaniki Ogólnej,który tworz¹ pracownicy Zak³adu Mechaniki Ogólnej (z siedzib¹ w budynku62 i 34a), liczy 15 osób. Po œmierci nieod¿a³owanego prof. dr.hab. in¿. Mieczys³awa Wieczorka, kadra naukowa Zespo³u ograniczasiê do trzynastu osób, tzn.: 2 profesorów, 2 doktorów habilitowanych,6 doktorów, 3 magistrów in¿ynierów oraz 2 pracowników pomocniczych.Kierownikiem Zespo³u jest dr hab. in¿. Tadeusz Niezgoda,profesor WAT.Zespó³ Badawczy Zak³adu Mechaniki Ogólnej (od lewej): dr in¿. Wies³aw Szymczyk,dr El¿bieta Szymczyk, prof. dr hab. in¿. Marian Dacko, dr in¿. Wies³awKrasoñ, dr hab. in¿. Tadeusz Niezgoda – prof. WAT, mgr in¿. Jacek Nowak, mgrin¿. Agnieszka Derewoñko, prof. dr hab. in¿. Stanis³aw Ochelski, dr hab. Zdzis³awKurowski – prof. WAT, Wies³aw Adamczyk, dr Andrzej Kiczko, dr in¿. Boles³awDr¹¿kowiak, Nieobecny na zdjêciu dr in¿. Jerzy Ma³achowski przebywa obecnie narocznym stypendium naukowym NATO w Florida State University w USA. Nazdjêciu brakuje równie¿ mgr. in¿. Krzysztofa Koœciuszenko oraz wspieraj¹cej zespó³p. El¿biety Kowal.Dzia³alnoœæ dydaktyczna Zespo³u koncentruje siê na prowadzeniudla studentów wszystkich specjalnoœci Wydzia³u Mechanicznego i niektórychWydzia³u In¿ynierii Chemii i Fizyki Technicznej przedmiotów,takich jak: Mechanika Ogólna, Wytrzyma³oœci Materia³ów orazOprogramowanie U¿ytkowe dla Mechaników. Zespó³ by³ inicjatoremwprowadzenia do dydaktyki nowych metod komputerowych analizyLaboratorium Komputerowych Metod Mechaniki.i projektowania konstrukcji cywilnych i wojskowych. Z inicjatywynie¿yj¹cego ju¿ prof. M. Wieczorka oraz prof. T. Niezgody utworzonow Zak³adzie Laboratorium Komputerowych Metod Mechaniki z 22stanowiskami komputerowymi. Prof. dr hab. in¿. M. Dacko, jako jedenz pierwszych, w ramach swoich zajêæ ze studentami propagowa³ metodêelementów skoñczonych (MES) oraz jej praktyczne zastosowanie.Zainstalowanew Laboratorium oprogramowaniejest wykorzystywanedo pog³êbieniawiedzy przekazywanejw tradycyjnejformie wyk³adów,æwiczeñ czy seminariówz ww. przedmiotówpodstawowych,przedmiotów specjalistycznych(np. Metodynumeryczne, Programyanalizy konstrukcji, itp.) oraz zajêæ na Wszechnicy Akademickiej(np. Komputerowe wspomaganie analizy konstrukcji z wykorzystaniemMES, Termomechaniczna analiza konstrukcji z wykorzystaniemMES, itd.) prowadzonych przez pracowników Zespo³u.W zrozumieniu zagadnieñ mechaniki punktu oraz bry³y sztywnejpomagaj¹ s³uchaczom programy dydaktyczne autorstwa cz³onkówZespo³u oraz programy profesjonalne, np. Working Model. OprogramowanieU¿ytkowe dla Mechaników przedstawia studentom mo¿liwoœæwykorzystania popularnych programów z pakietu MicrosoftOffice oraz uniwersalnego œrodowiska programowego Matlab do rozwi¹zywaniazagadnieñ mechanicznych.Podstawowym obszarem dzia³alnoœci Zespo³u, poza dydaktyk¹,jest numeryczna i eksperymentalna analiza wytrzyma³oœciowa konstrukcjidowolnego typu oraz jej elementów.G³ównym obszarem zainteresowañ w budowie maszyn jest numerycznai eksperymentalna analiza wytrzyma³oœci i trwa³oœci zmêczeniowejelementów i urz¹dzeñ na etapie projektowania oraz ocena stanutechnicznego podczas ich eksploatacji. Celem dzia³añ jest sprawdzenienoœnoœci poszczególnych elementów oraz dokonywanie wymaganychzmian konstrukcyjnych (szeroko rozumiana optymalizacja). W zakresiezainteresowania znajduj¹ siê obiekty od skali mikro, jak np. pojedynczeziarna warstw ceramicznych, po obiekty w skali makro, jaknp. rama pojazdu ko³owego lub kad³ub pojazdu g¹sienicowego. Zagadnieniaceramiki i jej kompozytów na poziomie ich struktury ziarnistejbêd¹ tutaj rozpatrywane jako pokrycia elementów konstrukcyjnychnp. t³oka, tulei cylindrowej itd. Symulacje komputerowe w dziedziniein¿ynierii materia³ów ceramicznych prowadzone s¹ we wspó³pracyz Instytutem Technologii Materia³ów Elektronicznych w Warszawie.Wspó³praca z partnerami z przemys³u, tzn. Polskimi Zak³adamiLotniczymi w Mielcu oraz Wytwórni¹ Sprzêtu Komunikacyjnego, a tak-¿e oœrodkami projektowo-badawczymi, takimi jak Instytut Lotnictwai Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych w Warszawie, zaowocowa³azdobyciem du¿ego doœwiadczenia w analizach statycznych i dynamicznychkonstrukcji lotniczych dla prostych i z³o¿onych stanówobci¹¿enia, odpowiadaj¹cych rzeczywistym warunkom eksploatacyjnymlub ekstremalnym oddzia³ywaniom zewnêtrznym o charakterzesilnie dynamicznym.10 G³os Akademicki nr 03/2004
ZESPO£Y BADAWCZE WATMetodyka modelowania i analizy mechanicznej wytrzyma³oœcizwarciowej uzwojeñ transformatorów powsta³a w wyniku wspó³dzia-³ania z Instytutem Energetyki w £odzi.Zespó³ Badawczy Zak³adu Mechaniki Ogólnej wspó³pracuje równie¿z oœrodkami poza granicami kraju. Wspólnie z Indiana State Universityw USA zosta³ zrealizowany projekt badawczy finansowany przezprzez National Research Council z Waszyngtonu w dziedzinie badañnad bezpieczeñstwem ruroci¹gów gazowych. Wyst¹piono równie¿ doDepartment of Transportation USA o kolejny, a przygotowywane s¹dwa projekty, w tym jeden z Florida State University. Wdra¿anie odpowiednichstrategii tzw. „zarz¹dzania ryzykiem” w eksploatacji tychkonstrukcji ma na celu zapobieganie awariom. Jednym z elementówtakiej strategii jest program regularnie przeprowadzanych inspekcji przyu¿yciu wyspecjalizowanych urz¹dzeñ, tzw. t³oków inteligentnych. Efektywn¹metod¹ szacowania stanu technicznego ruroci¹gu, uzupe³niaj¹c¹znormalizowane procedury analizy danych z inspekcji, jest analiza stanunaprê¿eñ przy u¿yciu modeli MES w obszarach ruroci¹gu, gdzieinteligentny t³ok wykry³ wady zagra¿aj¹ce bezpieczeñstwu transportuprzesy³anego medium (ropy lub gazu). Zalet¹ tej metody jest mo¿liwoœæbudowy geometrii modeli MES i okreœlania warunków brzegowych bezpoœredniona podstawie danych zebranych przez t³ok.Cz³onkowie Zespo³u odbyli praktyczne szkolenie w zakresie analizydanych z inspekcji ruroci¹gów w firmie Pipetronix GmbH w Karlsruhew Niemczech oraz Toronto w Kanadzie. Brali te¿ udzia³ w audyciekompanii gazowej Spetcneftgas w Jekaterinburgu w Rosji.Prowadzenie badañeksperymentalnych u³atwiaj¹posiadane maszynywytrzyma³oœciowe,urz¹dzenie do digitalizacjiobiektów trójwymia-Dr Andrzej Kiczko wykonuje badania eksperymentalnefragmentu gazoci¹gu.rowych Microscribeoraz przenoœny mostektensometryczny ESSATRAVELLER.We wszystkich pracachbadawczych czynnieuczestnicz¹ studencikszta³ceni wed³ug indywidualnychprogramów studiów, cz³onkowie Ko³a Naukowego Mechanikóworaz inni zainteresowani prowadzonymi pracami. Swoje osi¹gniêciaprezentuj¹ na konferencjach studenckich kó³ naukowych w krajui za granic¹. Przedstawiane referaty zdoby³y wiele nagród i wyró¿nieñna dorocznych Seminariach Ko³a Naukowego Mechaników czy konferencjachstudenckich kó³ naukowych w Liptowskim Mikulaszu.Studenci maj¹cy indywidualny program nauczania i zaanga¿owaniw prace Zespo³u maj¹ mo¿liwoœæ odbycia sta¿ów naukowych we FloridaState University w USA. W tym roku wymiana taka obejmiedwóch z trójki takich studentów prowadzonych w Zak³adzie. W ramachpodobnej wspó³pracy dwóch studentów z Uniwersytetu EN-SIETA w Breœcie (Francja) odby³o w zesz³ym roku miesiêczny sta¿naukowy pod opiek¹ kadry naukowej Zespo³u, a niebawem przybêd¹kolejni chêtni. Problematyka prac prowadzonych przez Zespó³ zainspirowa³ajednego z przebywaj¹cych w WAT francuskich sta¿ystówdo wykonania w Zak³adzie pracy dyplomowej.Wspó³pracuj¹cy studenci korzystaj¹ z Pracowni Obliczeñ In¿ynierskich,w której umieszczonych jest 5 stanowisk komputerowycho du¿ej mocy obliczeniowej.Realizacja prac badawczych jest mo¿liwa dziêki posiadaniu licencjina u¿ytkowanie profesjonalnych narzêdzi obliczeniowych o standardzieœwiatowym, jak np. oprogramowania in¿ynierskiego firmy MacNeal-Schwendler (PATRAN, NASTRAN, FATIGUE itd.) oraz LS-Dyna. Wykorzystywaneprogramy umo¿liwiaj¹ liniow¹ i nieliniow¹ numeryczn¹analizê naprê¿eñ i odkszta³ceñ prowadzon¹ dla konstrukcji in¿ynierskich,poddanych statycznym lub dynamicznym obci¹¿eniom mechanicznym,stacjonarnym lub niestacjonarnym obci¹¿eniom cieplnym oraz dla zagadnieñzwi¹zanych z przewodnictwem ciep³a i symulacj¹ procesu zmêczeniamateria³u.Od 1999 roku, wspólnie z MSC.Software Sp. z. o.o., Zespó³ systematycznieorganizuje konferencjê naukowo-techniczn¹ „ProgramyMES w komputerowym wspomaganiu analizy, projektowania i wytwarzania”w Ryni k. Warszawy, której g³ówn¹ tematyk¹ jest zastosowaniesystemów obliczeñ numerycznych do symulacji komputerowychkonstrukcji.Od roku 1996, razem z polskim przedstawicielstwem VishayMeasurements Group, jest organizowane sympozjum „Techniki Pomiarowew Mechanice”. Jego uczestnicy mog¹ siê podzieliæ swoimidoœwiadczeniami w zakresie zastosowañ tensometrii w badaniach eksperymentalnychi poznaæ nowe metody badañ tensometrycznych.Dorobek naukowy Zespo³u Badawczego Zak³adu Mechaniki Ogólnejby³ równie¿ upowszechniany na 52 konferencjach krajowych i zagranicznych(np. „The 2003 ASME Pressure Vessels and Piping Conference”Cleveland, Ohio, USA; ECCOMAS Thematic ConferenceMultibody Dynamics 2003 Lizbona, Portugalia; “Second InternationalConference on Advances in Structural Engineering and Mechanics”2002, Busan, Korea). £¹cznie w materia³ach konferencyjnych w ci¹guostatnich 5 lat zaprezentowano 132 referaty, natomiast liczba artyku-³ów w polskich czasopismach naukowo-technicznych oraz recenzowanychczasopismach zagranicznych wynosi 42.Wydana ostatnio monografia prof. St. Ochelskiego pt. „Metodydoœwiadczalne mechaniki kompozytów konstrukcyjnych” obrazujekolejn¹ dziedzinê zainteresowañ Zespo³u, dotycz¹c¹ materia³ówkompozytowych. W ksi¹¿ce przedstawiono ogóln¹ charakterystykêmateria³ów kompozytowych i ich sk³adników, mechanikê ichstruktury wraz z opisem procesów niszczenia w czasie obci¹¿enia,charakterystyk zachowania kompozytów w ró¿nych stanach naprê¿enia,zagadnienia ich reologii, zmêczenia i odpornoœci na pêkanieoraz obci¹¿enie udarowe.Szeroki zakres dzia³alnoœci naukowej Zespo³u najpe³niej oddaj¹tematy 23 prac badawczych wykonanych lub wykonywanych na zlecenieKomitetu Badañ Naukowych w ostatnich 5 latach. Spoœród nichprzyk³adowo mo¿na wymieniæ:- Opracowanie metody i analiza wytrzyma³oœciowa stentów naczyniowychz zastosowaniem MES.- Metoda analizy powstawania i rozwoju pêkniêæ w tworzywachceramicznych.- Badanie mostów p³ywaj¹cych eksploatowanych przez Si³yZbrojne RP.- Metoda doboru charakterystyk dynamicznych podwozia wojskowegosamolotu transportowego i ich wp³yw na bezpieczeñstwoi niezawodnoœæ w czasie eksploatacji.- Opracowanie rozwi¹zania i numeryczna analiza wielowarstwowejp³yty ochronnej obci¹¿onej fal¹ uderzeniow¹ wybuchu.- Energoch³onny system minimalizuj¹cy skutki awaryjnego l¹dowaniaœmig³owców.- Metoda numerycznej analizy stanu technicznego ruroci¹gów dotransportu ropy i gazu z wykorzystaniem danych z inteligentnegourz¹dzenia inspekcyjnego.Realizowane obecnie przez Zespó³ Badawczy Zak³adu MechanikiOgólnej prace badawcze, w liczbie dziesiêciu, s¹ zgodne z aktualnymikierunkami rozwoju œwiatowej nauki i dotycz¹, m. in., p³ytwielowarstwowych oraz systemów energoch³onnych. Taka tematykaumo¿liwia zastosowanie wyników badañ w nowych produktach,procesach i us³ugach.Aktywnoœæ naukowa Zespo³u przyczynia siêdo rozwoju bazy laboratoryjnej i wzbogaca proces dydaktyczny realizowanyna studiach indywidualnych, przez studentów pracuj¹cychw KNS, s³uchaczy Wszechnicy Akademickiej oraz realizowanychw Zespole prac doktorskich (12) i habilitacyjnych (4).mgr in¿. Agnieszka DerewoñkoZak³ad Mechaniki Ogólnej IMiMT WMEfot. dr in¿. Wies³aw SzymczykG³os Akademicki nr 03/2004 11