Prof. dr hab. A leksander Sładkow ski
K atedra L ogistyki i T ransportu Przem ysłow ego W ydział T ransportu
Politechnika Śląska
R E C E N Z JA R O Z P R A W Y D O K T O R SK IE J mgr. inż. A dam a - M arka W ittka pod tytułem
W PŁY W C Z Y N N IK Ó W K O N ST R U K C Y JN Y C H I T E C H N O L O G IC Z N Y C H N A T R W A ŁO ŚĆ ST A B IL IZ A T O R Ó W W PO JA ZD A C H SA M O C H O D O W Y C H
1. C harakterystyka tematyki rozprawy
Rozwój w spółczesnej techniki obecnie bazuje się na przeprow adzeniu badań num erycznych i laboratoryjnych, które poprzedzają produkcję i dalsze badania eksploatacyjne. W szczególności to dotyczy transportu sam ochodow ego, gdzie jest nadzw yczaj w ysoka konkurencja pom iędzy firm am i - producentam i pojazdów . O siągnięcia w tej branży m ożliw e są tylko na podstaw ie w drożenia najnow szych osiągnięć nauki. Z drugiej strony, obniżenie m asy oddzielnych elem entów konstrukcji sam ochodu, lub zw iększenie trw ałości takich elem entów m oże przynieść producentow i w ielom ilionow e zyski.
Jednym z takich w ażnych elem entów sam ochodów są stabilizatory. Te elem enty m ają w pływ na bezpieczeństw o eksploatacji sam ochodu, na stabilność jeg o ruchu, na dynam ikę, dlatego znaczenie tego elem entu je s t bardzo duże. Z drugiej strony producenci proponują różne techniczne rozw iązania dla tej części. M ogą to być różne konstrukcje, m ateriały, technologie produkcji, sposoby m ocow ania i inne. W szystko to m a w pływ na trw ałość i niezaw odność eksploatacji tego elem entu.
O czyw iście, że w ym ienione czynniki pow inny być uw zględniane przy przeprow adzeniu obliczeń i badań. W szystko to jed n ak kom plikuje zadanie i w ykonać podobne badania je s t bardzo trudne. Z w ykle dla przeprow adzenia takich
badań w ykorzystyw ano klasyczne m etody w ytrzym ałości m ateriałów dla obliczeń, a także porów nyw alnie proste eksperym entalne badania w ytrzym ałościow e.
A utor pracy doktorskiej podjął pow ażne w yzw anie - na podstaw ie najnow szych osiągnięć nauki i techniki opracow ać ogólną m etodę oceny trw ałości stabilizatorów o różnej konstrukcji. W św ietle wyżej w skazanego taki tem at jest bardzo aktualny. P raca doktorska m gr inż. A dam a - M arka W ittka poza aspektam i badaw czym i ma bardzo istotne cechy utylitarne, co stanow i pow ażną zaletę podjętych badań.
2. O m ów ienie treści rozprawy
W recenzow anej rozpraw ie doktorskiej A utor przeprow adził badania w ielu konstrukcji geom etrycznych stabilizatorów sam ochodow ych pełnych i drążonych. N a podstaw ie tych badań w yłoniono cechy charakterystyczne każdej konstrukcji i został w yznaczony poziom trw ałości. M ożna w nioskow ać, że została opracow ana kom pleksow a m etoda oceny w pływ u cech konstrukcyjnych i technologii w ykonania na trw ałość w skazanych części sam ochodów .
Praca została napisana na 216 stronach i zaw iera 12 części. W łaściw ie podstaw ow e badania opisane są w częściach 5 - 1 0 . Inne części zaw ierają krótki w stęp, obszerny przegląd literatury, tezę i cel pracy, krótką analizę w yników , w nioski końcow e i spis literatury.
W tym m iejscu w arto zw rócić uw agę na zbyt dużą objętość pracy. O czyw iście je s t to zw iązane z w ielow ątkow ością przeprow adzonych badań. A le część zaw artych w pracy tekstów je s t zbędna. N a przykład, inform acje zaw arte w rozdziale 2.2. „H ipotezy w ytężeniow e - analiza naprężeń” , są zbędne, bo nic now ego nie w noszą i m ożna znaleźć je w literaturze z w ytrzym ałości m ateriałów . Podany spis rysunków i tablic zaw iera 12 stron, ale te w szystkie inform acje są tylko pow tórzeniem tego, co ju ż je s t w podstaw ow ym tekście.
W szystko zależy od podejścia. O czyw iście, że je st bardzo dobrze, kiedy A utor pozycjonuje siebie i w łasne badania przy pom ocy przeglądu literaturow ego. Ale jeżeli traktow ać ten przegląd jak sw ojego rodzaju rozszerzony w stęp, to w
recenzow anej pracy taki w stęp w raz ze spisam i treści, rysunków , tablic i oznaczeń zaw iera ponad połow ę całej zaw artości!
Teraz rozpatrzym y części, które zaw ierają w łaściw ą istotę pracy. Część piąta pracy je s t p ośw ięcona w ykorzystaniu m etody elem entów skończonych do w yznaczenia naprężeń w stabilizatorach różnych konstrukcji poddanych obciążeniu statycznem u. A utor przeanalizow ał w pływ na dokładność obliczeń różnych gęstości i rodzajów siatek M ES. U w zględnił szczególne w arunki brzegow e. D o obliczeń w ykorzystał różne program y M ES. W arto tutaj zw rócić uw agę, że dla w iększości rysunków A utor skupia się na redukow anych naprężeniach wg. teorii H ubera-M isesa- H encky'ego. Przy tym zw ykle A utor nie podaje rozszyfrow ania o jak ie naprężenia w łaśnie chodzi. T ylko na sam ym rysunku m ożna przeczytać, że chodzi o ww. naprężenia. W g. tradycji niem ieckiej A utor w w iększości przypadków nazyw a te naprężenia naprężeniam i zastępczym i wg. M isesa. W kilku m iejscach pracy A utor pisze o naprężeniach zastępczych wg. M isesa / H ubera. O czyw iście, że w tym przypadku w arto m ieć podejście bardziej precyzyjne. Z nacznie m niejszą uw agę A utor pośw ięca innym hipotezom w ytrzym ałości m ateriałów , a także innym charakterystykom stanu naprężeń i odkształceń, w łaśnie deform acjom i przem ieszczeniom . A utor także w ykonał obliczenia num eryczne wg. innych kryteriów i porów nał otrzym ane rezultaty z w ynikam i obliczeń wg. klasycznych m etod w ytrzym ałości m ateriałów .
W następnej części A utor w ykorzystuje opracow ane podejście na podstaw ie M ES do analizy w pływ u profilu gięcia na ogólny stan naprężeń i odkształceń. A utor przekonująco udow adnia, że przy optym alnym doborze profili stabilizatorów , a w szczególności stre f gięcia, m ożna w znacznym stopniu obniżyć w artości naprężeń w strefach krytycznych.
D uże znaczenie dla dalszej pracy stabilizatora m a technologia jeg o produkcji. Podczas form ow ania tej części w ystępuje zjaw isko ow alizacji poprzecznego przekroju. W szczególności dotyczy to stabilizatorów drążonych. W części siódmej A utor przy pom ocy M E S rozpatrzył ww. zjaw isko dla gięcia stabilizatorów rurow ych na zim no i na gorąco.
efektyw nych konstrukcji, które będą mieć m niejszą m asę, będą bardziej w ytrzym ałe i odporne na zniszczenie zm ęczeniow e. O pracow ane m etody badania pozw alają także na udoskonalenie technologii produkcji stabilizatorów . O czyw iste jest, że zaproponow ane m etody m ogą być rozw inięte dalej i w ykorzystane do seryjnej produkcji nie tylko stabilizatorów , ale i innych części pojazdów sam ochodow ych.
Z drugiej strony w tak obszernej pracy nie m ogło obejść się bez oddzielnych błędów lub niedokładności. Chcę podkreślić od razu, że niżej w ym ienione błędy nie m ają istotnego znaczenia dla ogólnej pozytyw nej oceny pracy.
W śród tych uw ag w arto w ym ienić m iędzy innym i: W ykorzystanie teorii H ertza dla analizy śrutow ania (s. 107) jest nieuzasadnione. T eoria H ertza przew iduje, że w spółpracujące się ciała są ciałam i sprężystym i. Przy śrutow aniu istotne znaczenie m ają odkształcenia plastyczne. O prócz tego teoria H ertza stw orzona przy dopuszczeniu, że strefa kontaktu je s t porów nyw alnie m ała w zględem ogólnych w ym iarów ciał (m odel półprzestrzeni). Dla śrutow ania takie dopuszczenie nie pasuje.
W zory (5) i (9) są bardzo podobne i różnią się tylko param etrem a , ale co to je s t A utor nie w ytłum aczył. W zasadzie na tych stronach (s. 19-22) A utor zajm uje się w yznaczeniem sztyw ności stabilizatorów . W dalszych częściach pracy A utor bardzo praw idłow o podkreśla, że prom ienie gięcia m ają bardzo duże znaczenie. Tym nie mniej na rys. 2.7 - 2.12, gdzie są rozpatryw ane konstrukcje stabilizatorów i gdzie podano podstaw ow e ich w ym iary, prom ieni brak. To sam o dotyczy w zorów dla sztyw ności. A utor pow ołuje się tylko na znane form uły, ale w arto było w tym m iejscu podkreślić znaczenie prom ieni, których podane w zory niestety nie uw zględniają.
C hoć wg. recenzenta obszerny spis rysunków i tablic był zbędny, o czym m ów iono w yżej, podany spis oznaczeń był niew ystarczający z jednej strony, a z drugiej bardzo niew ygodny, bo nie w porządku alfabetycznym . Skutkiem tego było to, że wiele oznaczeń w ykorzystanych w pracy nie w ytłum aczono ani w tekście, ani w ww. spisie. Przykładem tego m ogą służyć param etry
G,, G2,
T f na stronieN iestety trzeba poddać krytyce postaw ioną tezę pracy. Pierw sze zdanie tezy je s t położeniem oczyw istym i nie w ym aga udow odnienia. D rugie zdanie trzeba było sform ułow ać bardziej stanow czo, np. uw zględnienie cech geom etrycznych, takich ja k stosunek prom ieni gięcia stabilizatorów do ich średnic oraz param etrów w ytrzym ałościow ych w ybranego m ateriału uzyskiw anych w założonym cyklu produkcyjnym pozw ala zw iększyć dokładność m odelow ania.
T rzeba także zauw ażyć, że przy sym ulacji procesu gięcia stabilizatorów na gorąco bardzo istotnym m om entem są przepływ y term iczne pom iędzy stabilizatorem a rolkam i. N iestety term iczne charakterystyki rozpatryw anej stali rów nież ja k i założenia term odynam iki nie przedstaw iono w w ystarczającym stopniu.
M ożna w ym ienić także kilka w ątków o charakterze form alnym . Np. A utor w różnych m iejscach podaje w artości naprężeń w M Pa lub N /m m 2, co je s t to sam o, ale w arto konsekw entnie używ ać MPa.
N a rys. 8.7 brakuje oznaczeń w artości na osi X. A utor także nie w yjaśnia duży rozrzut danych na rys. 8.7, 8.8.
W iele rysunków nie zostało opisanych, np. rys. 5.7 - 5.19, a tylko podano bardzo krótkie podsum ow anie ich w yników . Przykładem m oże być następujący w niosek (s. 125): „D efinicja siatki - dokładność i zagęszczenie elem entów siatki prostej prow adzi do lepszych w yników (rys. 5.7 i 5.8). D alsze zagęszczanie siatki nie prow adzi do lepszych w yników , w ręcz przeciw nie pow oduje stabilizację lub zm niejszenie w artości naprężeń zastępczych (rys. 5.9 i 5.10). Z m iana rodzaju siatki z zachow aniem dokładności i zagęszczenia prow adzi do bardzo dobrych w yników obliczeniow ych (rys. 5.1 1)." N iestety taki w niosek nie je s t oczyw istym i pow inien być szczegółow o w yjaśniony. To sam o dotyczy rysunków na stronach 188 -196.
K ilka uw ag trzeba odnieść do podanego spisu literatury. O ddzielne błędy spisu, np. brak roku w ydania w poz. 72, 122 i inne nie są istotne. Ale pow ażnym błędem A utora je s t to, że A utor nie podał w ww. spisie w łasnych artykułów . Tym nie m niej, m ateriały pracy znalazły w ystarczające odzw ierciadlenie w w ydaniach naukow ych i były niejednokrotnie referow ane na konferencjach naukow ych w kraju i za granicą. M iędzy innym recenzent jak o redaktor naczelny M iędzynarodow ego czasopism a
naukow ego „T ransport Problem s” może teraz w skazać, że cykl artykułów A utora dostał bardzo pozytyw ne oceny recenzentów .
W niosek
Pom im o zauw ażonych usterek, które nieznacznie w pływ ają na w artość rezultatów uzyskanych w rozpraw ie doktorskiej mgr. inż. A dam a - M arka W ittka pt.: „W pływ czynników konstrukcyjnych i technologicznych na trw ałość stabilizatorów w pojazdach sam ochodow ych” uw ażam , że A utor dość popraw nie sform ułow ał tezę naukow ą, osiągnął postaw ione cele, złożone zagadnienia rozw iązał w sposób w skazujący na dojrzałość badaw czą. W ykazał w tym znajom ość podstaw w ytrzym ałości m ateriałów , m etod num erycznych m echaniki i zagadnień projektow ania części sam ochodów .
Stw ierdzam , że praca ma istotne walory poznaw cze i aplikacyjne, oraz spełnia ona w ym ogi stawiane rozprawom doktorskim i niniejszym wnoszę o dopuszczenie jej do publicznej obrony.
