Znak Politechniki Warszawskiej

Przestrzenna maszyna wytrzymałościowa i jej możliwości

Przestrzenna maszyna wytrzymałościowa znajdująca się na Wydziale Inżynierii Lądowej PW, fot. BPI

Przestrzenna maszyna wytrzymałościowa znajdująca się na Wydziale Inżynierii Lądowej PW, fot. BPI

Na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej trwają badania na wyjątkowej w skali Europy przestrzennej maszynie wytrzymałościowej. W prace zaangażowani są przede wszystkim studenci Koła Naukowego Konstrukcji Metalowych.

Historia urządzenia sięga lat 70. ubiegłego wieku, kiedy to wykonano cały układ ramowy, zasilanie hydrauliczne manualne oraz siłowniki. Nie spełniały one jednak dobrze swej funkcji i prace z wykorzystaniem maszyny zostały zaniechane.

W zeszłym roku, dzięki subwencji rektorskiej, o którą wystąpili członkowie Koła Naukowego Konstrukcji Metalowych (starania zainicjowali dr inż. Maciej Cwyl oraz mgr inż. Katarzyna Matras), udało się wyremontować urządzenie i dokonać całkowitej jego przebudowy. Pozostawiony został jedynie układ ramowy. Wymieniono natomiast wszystkie elementy sterujące; maszynę wyposażono w elektronikę, podłączono ją również do nowej pompy olejowej będącej w stanie zasilić wszystkie siłowniki jednocześnie.

Po tej rekonfiguracji opracowano indywidualne oprogramowanie komputerowe pozwalające na prowadzenie badań w zakresie prób statycznych, prób dynamicznych i zmęczenia materiałowego elementów węzłowych w złożonym stanie naprężenia. Oznacza to, że możliwe jest przestrzenne badanie elementów przeznaczonych  do zastosowań w budynkach, budowlach i obiektach przemysłowych.

Przeznaczenie maszyny

Każde badanie wymaga dokonania lekkich modyfikacji stanowiska badawczego. Maszyna jest przeznaczona do badania węzłów konstrukcji metalowych, kompozytowych oraz metalowo-szklanych elewacji, jednak dzięki wspomnianym modyfikacjom możliwe jest również badanie węzłów strukturalnych, a także prowadzenie testów mocowań elementów do podłoży żelbetowych oraz prace z zakresu elementów wielkogabarytowych. Te ostatnie są wykonywane poprzez tzw. badanie w skali. Takie części jak np. fragmenty dźwignic, mostów, ustrojów ramowych czy inne dużych rozmiarów elementy nie mogą być zainstalowane w maszynie przestrzennej, dlatego dla potrzeb badań laboratoryjnych wykonywane są modele połączeń, np. w skali 1:5, 1:10 czy 1:20. Taki model mocowany jest w maszynie i wówczas możliwe jest wykonanie testów oraz analizy numerycznej. Na tej podstawie można orzec, jak dany element będzie się zachowywał w konstrukcji mostu, budynku szkieletowego czy w konstrukcji stalowej.

Zdalne sterowanie

Maszyna jest skonfigurowana tak, że prowadzone z jej użyciem badania są sprzężone z obrazem wideo. Zatrzymując film na dowolnej klatce możemy odczytać wszystkie wyniki zapisane na komputerze. Po kliknięciu na obraz program komputerowy pokazuje dane dotyczące takich parametrów jak przemieszczenie i wartości sił. Dodatkowo przy badaniach związanych z długotrwałymi i wielokrotnymi obciążeniami maszyna jest programowana, a podglądanie jej pracy jest możliwe nie tylko z dowolnego miejsca na kampusie, ale również z miejsc od niego oddalonych. Możliwe jest również programowanie i modyfikowanie pracy maszyny na odległość. Nad prawidłowością takich badań czuwa specjalny system zabezpieczeń.

Dr inż. Maciej Cwyl z Instytutu Inżynierii Budowlanej WIL PW jest opiekunem studentów prowadzących badania z użyciem przestrzennej maszyny wytrzymałościowej.

Zaangażowanie studentów

W prowadzonych obecnie badaniach (wieszaki elewacyjne wykonane z poliamidu w połączeniu z aluminium, badanie nośności w zakresie prób statycznych i zmęczenia materiałowego) olbrzymią rolę odgrywają członkowie Koła Naukowego Konstrukcji Metalowych, których opiekunem jest dr inż. Maciej Cwyl z Instytutu Inżynierii Budowlanej WIL PW. Mogą oni samodzielnie wykonywać wszystkie prace, a dodatkowo wspierać studentów, także tych niezwiązanych bezpośrednio z Wydziałem Inżynierii Lądowej, którzy przygotowują np. swoje prace dyplomowe. Ich bazą stają się wówczas wykonywane na maszynie prace przemysłowe. W jednej z powstałych już prac wykorzystane zostały wyniki przemysłowych prac eksperckich.

Dodatkowo prowadzone badania komercyjne i przemysłowe są okazją do współpracy dla studentów i pracowników naukowych, którzy mają okazję razem tworzyć artykuły do czasopism naukowych.