KAROL SUPRYNOWICZ

Opracowanie optycznej metody wyznaczania pola odkształceń próbek pierścieniowych i jej wykorzystanie do badań właściwości mechanicznych tętnic

Streszczenie:

W pracy zbadane zostały możliwości zastosowania metod optycznego pomiaru kształtu, oraz pól przemieszczeń i odkształceń do zwiększenia dokładności wyników uzyskiwanych z prób rozciągania obwodowego próbek pierścieniowych aort szczurzych. 

W ramach pracy zaprojektowane i wykonane zostało unikalne stanowisko do badania właściwości mechanicznych próbek pierścieniowych aort szczurzych składające się z elektrodynamicznej maszyny wytrzymałościowej wraz z oprogramowaniem, zespołu kamer i urządzenia do nanoszenia znaczników na próbki. Na urządzenie do nanoszenia znaczników na próbki uzyskane zostało zgłoszenie patentowe RP.

W dalszej części opracowany został system dwuwymiarowej cyfrowej korelacji obrazu wykorzystujący unikalne rozwiązania pozwalające na pomiar pól przemieszczeń i odkształceń dla bardzo dużych wartości odkształceń, a także dla próbek z pęknięciami i postępującą strefą zniszczenia. Przydatność opracowanego systemu do badania właściwości mechanicznych próbek aort szczurzych została sprawdzona za pomocą modelu metody elementów skończonych i oprogramowania do raytracingu. Oprogramowanie zostało wykorzystane do pomiaru pól odkształceń i przemieszczeń dla próbek aort szczurzych, a także w różnorodnych zagadnieniach z dziedziny mechaniki ciała stałego. W pracy zostało przedstawione również zastosowanie systemu do identyfikacji defektów próbek pierścieniowych, mającej na celu odrzucenie wyników z próbek z defektami i tym samym zwiększenie jakości uzyskanych wyników.

Opracowany został również system trójwymiarowej cyfrowej korelacji obrazu, pozwalający na pomiar kształtu próbki, a także wartości pola przemieszczeń i odkształceń w czasie rzeczywistym. System został zastosowany do pomiaru kształtu próbki, a także trójwymiarowego pola przemieszczeń i pola odkształceń.

W końcowej części opracowana została automatyczna metoda znajdowania długości początkowej i pomiaru właściwości mechanicznych próbki pierścieniowej aorty szczurzej poddanej rozciąganiu w kierunku obwodowym. Poprawność metody została sprawdzona przy pomocy modelu numerycznego metody elementów skończonych i przy pomocy rzeczywistych eksperymentów z użyciem opracowanych we wcześniejszej części pracy systemów dwuwymiarowej i trójwymiarowej cyfrowej korelacji obrazu. Metoda pozwala na wyeliminowanie błędu operatora w trakcie przeprowadzania prób wytrzymałościowych, co pozwala zwiększyć jakość uzyskanych wyników. Opracowana metoda została zastosowana w badaniach farmakologicznych. W dalszych pracach planowana jest pełna automatyzacja pomiaru grubości próbki, a także sterowanie maszyną wytrzymałościową na podstawie wskazań trójwymiarowego systemu cyfrowej korelacji obrazu.