Instytutowe Seminarium Mechaniki im. W. Olszaka i A. Sawczuka

Pawińskiego 5b

 kolor czcionki + kolor tła  = plan do 7 dni.

2017-11-20 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
dr inż. Tomasz Klekiel
Zakład Inżynierii Biomedycznej, Wydział Mechaniczny, Uniwersytet Zielonogórski

Modelowanie uszkodzeń struktur tkankowych układu ruchu pod wpływem silnych obciążeń impulsowych

Seminarium dotyczy problematyki modelowania tkanek układu ruchu człowieka obciążonych dużymi obciążeniami impulsowymi. Badania dotyczą identyfikacji wytężenia tkanek istotnych z punktu widzenia funkcjonowania układu ruchu ciała ludzkiego pod działaniem obciążeń o znacznej amplitudzie i krótkim czasie działania impulsu. Analiza dotyczy sposobu, w jaki energia generowana podczas uderzenia w dany segment ciała ulega dyssypacji oraz czy prowadzi do powstania uszkodzeń. Badania przeprowadzono na przykładzie żołnierza znajdującego się w pojeździe wojskowym, pod którym detonowany jest ładunek IED. W wyniku oddziaływania fali uderzeniowej generowana energia przenoszona jest do poszczególnych części ciała poprzez odkształcenie podłogi, drgania elementów konstrukcyjnych siedziska oraz przyspieszenia wywołanego przemieszczaniem się pojazdu podczas wybuchu. Głównymi elementami ciała żołnierza, dla których występuje wysokie ryzyko urazu są: głowa, odcinek szyjny i odcinek lędźwiowy kręgosłupa, miednica oraz kończyny dolne. Przeprowadzono analizę numeryczną struktur tkankowych głowy w obrębie zarówno tkanki kostnej czaszki, jak i stopnia ryzyka uszkodzenia mózgu. Dokonano analizy wpływu stosowanych systemów ochrony na ryzyko powstawania urazów, w tym przeprowadzono identyfikację skutków oddziaływania silnych przyspieszeń na struktury wewnętrzne tkanek mózgowych. W dalszej części, dokonano analizy wytężenia struktur wewnętrznych kręgosłupa po wpływem obciążeń kompresyjnych. Określono ryzyko powstawania uszkodzeń na podstawie biomechanicznej analizy propagacji obciążenia w kolejnych segmentach kręgosłupa, w tym przeanalizowano potencjalne zagrożenia płynące ze stosowania pasów bezpieczeństwa w warunkach osiowych przeciążeń. Jednym z istotnych elementów konstrukcyjnych pojazdów mających bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo pasażerów jest siedzisko. Istotna z punktu widzenia ochrony pasa miednicy jest analiza wpływu parametrów siedziska na bezpieczeństwo i urazowość ich struktur wewnętrznych. Dokonano analizy mającej na celu uzyskanie odpowiedzi, w jakim stopniu własności siedziska wpływają na zmniejszenie skutków przeciążeń i urazów w obrębie pierścienia miednicy, stawu biodrowego oraz odcinka lędźwiowego kręgosłupa. Jednym z kluczowych aspektów bezpieczeństwa pasażerów jest również identyfikacja skutków silnych obciążeń wywołanych wybuchem na struktury tkankowe kończyn, w tym głównie stawu skokowego i stopy. W kontekście silnych obciążeń generowanych podczas wybuchu IED, przeanalizowano ryzyko powstania urazów zarówno w obrębie tkanek miękkich jak i elementów układu szkieletowego tj. kości, stawy, a także przeprowadzono analizę skuteczności ochrony wybranych środków przeciwdziałania uszkodzeniom tkanek. Prezentowane podczas wykładu rozważania powstały na bazie badań zespołu pracującego pod kierunkiem prof. R. Będzińskiego, którego autorskie modele zostały sprawdzone i zweryfikowane na podstawie dostępnych w literaturze danych i wyników badań doświadczalnych.
2017-11-13 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
prof. Joern Mosler
Institute of Mechanics, TU Dortmund, Niemcy

On the modeling of sharp and diffuse material interfaces – variational formulations

The outstanding properties of many novel materials such as TRIP-, TWIP- or nanocrystalline steels are defined by the involved material interfaces. From a modeling point of view, material interfaces can be subdivided into sharp interfaces and diffuse interfaces. While sharp interfaces are characterized by a zero thickness, a finite thickness is considered in diffuse interfaces. Within this talk, a general framework for non-coherent sharp interfaces is presented first – i.e., interfaces at which the tractions as well as the deformation may be discontinuous. In contrast to previous works, the advocated geometrically exact framework is consistent with all physical fundamental principles such as with balance of angular momentum – in contrast to the classic cohesive zone model. Within the second part of the talk, the sharp interfaces are approximated by phase field theory, i.e., focus is on diffuse interfaces. Based on enforcing kinematic and static compatibility across the interface, a new homogenization method for the bulk energy within the diffuse interface is elaborated. The advantages of this method compared to classical homogenization assumptions such as Reuss/Sachs or Voigt/Taylor are highlighted – both from a physics as well as from a numerics point of view.
2017-11-06 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
mgr inż. Krzysztof Grabowski
Akademia Górniczo-Hutnicza

Czujniki oparte o nanostruktury węgla w diagnostyce konstrukcji

Z powodu swoich wyjątkowych właściwości elektrycznych, nanorurki węglowe zyskały zainteresowanie i zastosowanie w szerokopasmowych materiałach sensorycznych. Wiele badań poświęconych jest technologii produkcji, własnościom i zastosowaniom kompozytów z dodatkiem nanorurek węglowych w osnowach polimerowych w celu monitorowania odkształcenia. Dostępnych jest wiele prac symulacyjnych badających zachowanie takich materiałów zarówno w skali nano jak i makro. Nieliczne są jednak badania łączące zarówno skale problemu (nano oraz makro) jak i wielodziedzinowość (elektryczną oraz mechaniczna) takich struktur. Podczas seminarium przedstawiony zostanie bieżący stan badań oraz wyniki Prelegenta w dziedzinie modelowania i wytwarzania struktur sensorycznych opartych o nanomateriały węglowe oraz ich potencjalne zastosowania w zakresie diagnostyki konstrukcji.
2017-10-30 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
Prof. Andrzej J. Kulik
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland

Light and nanomechanics: biological applications

Optical tweezers (OT) can be applied to perform measurements of very small forces, well below the force range of Atomic Force Microscope (AFM). Since stiffness of the trap is very low, trapped bead moves within small volume in Brownian-like type of motion. OT with fast positional detector is called Photonic Force Microscope (PFM). We designed the PFM connected to haptic (force feedback) joystick, where we can feel in real time stiffness in 3D. Preliminary results of stiffness measurements, using 240nm beads inside the living cells will be shown [1]. Development of tunable Infrared (IR) lasers allowed to perform IR spectroscopy at nanoscale. Using AFM, thermal expansion of the sample caused by absorption of IR pulses can be detected. Such thermomechanical detection is very robust and sensitive, giving local IR spectra with ca. 10 nm spatial resolution. Furthermore, functional images of IR absorption can be obtained, proven to be very useful [5]. Formation of Amyloid fibers was studied [2], as well as LHCII proteins, responsible for photosynthesis [3], [4]. [1] E. Bertseva et al., Nanotechnology, 20 , 2009, 285709. [2] F.S. Ruggeri et al., Nature Communications 2015, 6, 7831. [3] E. Janik et al., The Plant Cell, 2013, 25, 6, 2155-2170. [4] W.I: Gruszecki et al. Nanoscale, 2015, 7, 14659-14662. [5] A. Dazzi, C.B. Prater, Chem. Rev., 2017, 117, 5146-5173.
2017-10-23 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
Witold Ogierman, dr inż.
Politechnika Śląska

Homogenizacja materiałów kompozytowych o dowolnym rozkładzie orientacji fazy wzmacniającej

W ramach referatu zaprezentowane zostaną wyniki badań dotyczące rozwoju metod komputerowych, pozwalających na zwiększenie efektywności homogenizacji materiałów kompozytowych z uwzględnieniem dowolnego rozkładu orientacji fazy wzmacniającej. Zakres przeprowadzonych badań związany jest z wykorzystaniem metody uśredniania orientacji oraz metody opartej na bezpośredniej analizie metodą elementów skończonych reprezentatywnego elementu objętościowego (RVE). W szczególności zaprezentowana zostanie metoda tzw. optymalnej dyskretyzacji pseudo-ziarnami, która pozwala na znaczne zredukowanie liczby dyskretnych orientacji wymaganych do odtworzenia zadanego rozkładu orientacji w porównaniu do wykorzystania metod znanych z literatury. Przedstawiona zostanie również opracowana metoda generowania trójwymiarowej geometrii reprezentatywnych elementów objętościowych (RVE) reprezentujących materiały o zadanym rozkładzie orientacji fazy wzmacniającej. Efektywność oraz skuteczność omówionych metod zostanie zilustrowana wynikami analiz przykładowych materiałów.
2017-10-16 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
dr hab. inż. Maciej Taczała, prof. ZUT
Wydział Techniki Morskiej i Transportu, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Nieliniowe modelowanie materiałów funkcjonalnych o cechach gradientowych metodą elementów skończonych

2017-10-09 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
Piotr Pawłowski, dr inż.

Centrum PAN "Konwersja Energii i Źródła Odnawialne" w Jabłonnie. Problemy badawcze związane z przyrostowymi technikami wytwarzania "additive manufacturing".

2017-10-02 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
Prof. Stéphane P. A. Bordas
University of Luxembourg

Modelling and simulation of interfaces in mechanics

I will discuss several applications where interfaces are key to the behaviour of mechanical systems, ranging from composite aircraft structures to surgical simulators. I will then present and compare different alternatives to discretise problems involving (moving and free) interfaces and focus on the importance of controlling discretisation error. To conclude, I will open up the discussion on the much more challenging problem associated with choosing the optimal model for a given problem, taking into account (partial and incomplete) data, using a Bayesian inference setting.
2017-09-18 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
dr Amrita Jain
Manipal University, Dubai, UAE

Supercapacitor: Types, Materials and Applications

Supercapacitors or ultracapacitors are considered as one of the most upcoming and promising candidates for power devices in future generations. Because of its appealing properties it is suitable for many advanced applications like hybrid electrical vehicles and similar other power devices and systems. In order to use this device in power applications, its energy and power density needs to be maximized. A lot of results from published work in the form of research and review papers, patents and reports are available this time. The purpose of this presentation is to introduce supercapacitors; its types, materials and applications with a focus on the energy storage capability for practical applications. Moreover, presentation will also address the principal technological challenges which the research society is facing along with some experimental results and analysis.
2017-09-11 11:00, Sala: Aula im. Wacława Olszaka, piętro II
Dr. Andrea Camposeo
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR, Italy

Optical media based on electrospun nanofibers: enhanced emission, light diffusion and random lasing

Polymer nanofibers are innovative building blocks for a variety of scientific and technological fields, such as tissue engineering, photonics, filtration, energy harvesting and nanoelectronics. As optical media, polymer nanofibers have intriguing and specific properties: they can embed metal nanoparticles, quantum dots and molecular light sources, they can transport light among distant optically-active nanostructures and they can be deposited in 2-dimensional and 3-dimensional architectures in a controlled fashion, forming complex networks of interacting photon sources. Electrospinning technologies are especially interesting in this respect, because of the possibility of tailoring and controlling the properties of individual nanofibers and of their networks. Demonstrated photonic devices and applications include sub-wavelength photonic components and nanofiber distributed feedback lasers, and electrospun nanosystems which couple opto-mechanical properties. Here fundamentals of the electrospinning and nanopatterning methods developed in our group will be presented and discussed as well as recent results on active polymer nanofibers. Investigated properties include light-confinement, waveguiding, multiple scattering, stimulated emission, random lasing and anisotropy of energy migration. The research leading to these results has received funding from the European Research Council under the European Union’s Seventh Framework Programme (FP/2007-2013)/ERC Grant Agreement n. 306357 (ERC Starting Grant “NANO-JETS”, www.nanojets.eu).


Archiwum