Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn - RMT6 Wydział Mechaniczny Technologiczny 

Dziedzina naukowa

Nauki Inżynieryjno-Techniczne

Dyscyplina naukowa

Inżynieria mechaniczna

Priorytetowy Obszar Badawczy Politechniki Śląskiej

POB3 – Materiały przyszłości

Osiągnięcia naukowe:

• Ocena krytyczności efektu samorozgrzania przy zmęczeniu kompozytów polimerowych oraz metoda badań nieniszczących oparta na tym efekcie: Efekt samorozgrzania występujący w kompozytach polimerowych podczas obciążeń cyklicznych w wyniku dyssypacji energii mechanicznej powoduje znaczące przyspieszenie degradacji tych materiałów. Dlatego kluczowym jest poznanie mechanizmów zniszczenia, występujących w tych warunkach oraz określenie krytycznej temperatury samorozgrzania, rozumianej jako właściwość materiałowa (przy założeniu typowych parametrów obciążenia). W wyniku przeprowadzonych badań interdyscyplinarnych udało się oszacować taką temperaturę, co pozwala na jej uwzględnienie zarówno przy projektowaniu elementów strukturalnych, jak i ich dalszej bezpiecznej eksploatacji. Na podstawie wyników tych prac udało się opracować nową metodę badań nieniszczących – wibrotermografię opartą o efekt samorozgrzania, a także opatentować ją. Metoda jest w szczególności przydatna w warunkach badań, gdy nie jest możliwy bezpośredni dostęp do badanego elementu w celu jego pobudzenia cieplnego. Takie pobudzenie jest zastąpione wymuszeniem mechanicznym z wykorzystaniem sygnału multi-rezonansowego, zawierającego składowe odpowiadające wybranym częstotliwościom własnym badanego elementu. Badania w tym zakresie były lub są prowadzone we współpracy z uniwersytetami w Niemczech i Francji.
• Opracowanie metodyki identyfikacji uszkodzeń w elementach strukturalnych z wykorzystaniem postaci własnych drgań oraz zaawansowanych metod przetwarzania sygnałów: W ramach prowadzonych badań opracowano metodykę identyfikacji uszkodzeń z wykorzystaniem postaci własnych drgań badanych struktur, pozyskiwanych w wyniku przeprowadzenia analizy modalnej oraz nieniszczących badań shearograficznych, oraz zaawansowanych metod przetwarzania sygnałów (transformacje falkowe, dystrybucje czasowo-częstotliwościowe i inne). Dzięki zastosowaniu wspomnianych metod przetwarzania sygnałów możliwą stała się identyfikacja małych uszkodzeń, niewykrywalnych w sposób bezpośredni na podstawie wyników badań eksperymentalnych. Metodyka opiera się na różnych transformacjach falkowych i dystrybucjach czasowo-częstotliwościowych oraz została zweryfikowana dla różnych materiałów homo- i heterogenicznych (w tym kompozytów warstwowych, przekładkowych i innych) oraz z różnymi rodzajami uszkodzeń (pęknięcia, ubytki, pustki wewnętrzne, rozwarstwienia, uszkodzenia udarowe i inne). Dodatkowo, we współpracy z pracownikami jednostki, zostały opracowane metody hybrydowe, wykorzystujące algorytmy optymalizacji stosowane do metod przetwarzania i umożliwiające dodatkowe zwiększenie wrażliwości metodyki na identyfikowane uszkodzenia. Badania w tym zakresie były lub są prowadzone we współpracy z uniwersytetami w Portugalii i na Łotwie. W wyniku prowadzonych prac udało się osiągnąć wykrywalność uszkodzeń, powodujących lokalne zmiany sztywności w miejscu uszkodzenia na poziomie ok. 5%. W wyniku porównania opracowanej metodyki z innymi metodami badań nieniszczących wykazano jej wysoką skuteczność.
• Opracowanie organicznych kompozytów przewodzących prąd elektryczny na bazie polimerów przewodzących do ochrony odgromowej i interferencji elektromagnetycznej w jednostkach latających: W wyniku prowadzonych prac badawczych i badawczo-rozwojowych opracowane zostały kompozyty na bazie zoptymalizowanej mieszaniny polimerów przewodzących (polianilina, polipirol, politiofen) i dielektrycznych polimerów konstrukcyjnych oraz tkanin węglowych, co pozwoliło na uzyskanie kompozytów o dobrych właściwościach mechanicznych i jednocześnie dobrych właściwościach przewodzących (przewodność na poziomie półprzewodników). W ramach badań zostały przeprowadzone liczne symulacje numeryczne, pozwalające określić optymalny skład kompozytu, a także jego odpowiedź mechaniczną i elektryczną na wyładowania atmosferyczne. W ramach badań eksperymentalnych kompozyt został wytworzony w postaci zestawu próbek, który następnie został poddany symulowanym wyładowaniom piorunowym w ramach badań wielkoprądowych prowadzonych w laboratorium jednostki partnerskiej. W wyniku przeprowadzonych badań potwierdzono skuteczność opracowanych rozwiązań, w szczególności istotne obniżenie stopnia uszkodzenia badanych struktur pod wpływem symulowanych uderzeń piorunowych w stosunku do typowych kompozytów konstrukcyjnych bez napełniaczy w postaci polimerów przewodzących. Opracowane rozwiązanie zostało opatentowane. Podobne materiały zostały opracowane we współpracy z przedsiębiorstwem, zajmującym się produkcją tzw. dronów, gdzie kompozyty przewodzące zostały wykorzystane do ochrony przed interferencją elektromagnetyczną w zakresie pasma częstotliwości radiowych. Z opracowanych kompozytów zostały wykonane osłony silników dronów, co pozwoliło na wyeliminowanie zakłóceń elektromagnetycznych pochodzących z tego źródła. Prowadzone badania mają charakter wysoce interdyscyplinarny, a zespół prowadzący badania skupia specjalistów z różnych dziedzin inżynierii (chemia, mechanika, elektrotechnika) z uczelni krajowych oraz z Portugalii i Ukrainy.

Zainteresowania badawcze

• zmęczenie i zniszczenie materiałów kompozytowych
• badania nieniszczące
• kompozyty elektroprzewodzące
• analiza falkowa
• geometria fraktalna

Przebieg kariery naukowej

• dr hab. inż. – Budowa i Eksploatacja Maszyn, Politechnika Śląska – 2015
• dr inż. – Mechanika, Politechnika Śląska – 2012
• mgr inż. – Mechanika i Budowa Maszyn, Politechnika Śląska – 2008
• inż. – Mechanika i Budowa Maszyn, Politechnika Białostocka – 2006

Członkostwo w stowarzyszeniach naukowych:

• Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej (od 2015 roku)
• Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych (od 2012 roku)
• European Society for Composite Materials (od 2010 roku)

Członkostwo w czasopismach naukowych:

• Journal of KONBiN (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, od 2024 roku)
• Shock and Vibration (Hindawi, od 2021 roku)
• Mechanics of Composite Materials (Springer, od 2021 roku)
• Journal of Composites Sciences (MDPI, od 2020 roku)
• Diagnostyka (Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej, od 2016 roku)

Nagrody i wyróżnienia:

• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – zespołowa II stopnia – za osiągnięcia naukowe (2024)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – indywidualna II stopnia – za osiągnięcia naukowe (2023)
• Wybitny absolwent Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej (2023)
• Nagroda Doskonałości za najlepszy artykuł, Professional Organization in Modern Manufacturing Technologies, ModTech, Jassy, Rumunia (2023)
• Tytuł Srebrnego Inżyniera w plebiscycie czasopisma Przegląd Techniczny (2023)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – indywidualna II stopnia – za osiągnięcia naukowe (2022)
• Medal brązowy za długoletnią służbę (2021)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – indywidualna III stopnia – za osiągnięcia naukowe (2020)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – zespołowa III stopnia – za osiągnięcia organizacyjne (2019)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – zespołowa II stopnia – za osiągnięcia naukowe (2018)
• Laureat konkursu “Popularyzator Nauki” w kategorii Naukowiec (2018)
• Stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla wybitnych młodych naukowców (2018)
• Nagroda Naukowa Polityki w dziedzinie nauk technicznych (2017)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – indywidualna III stopnia – za osiągnięcia naukowe (2016)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – zespołowa III stopnia – za osiągnięcia dydaktyczne (2016)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – zespołowa I stopnia – za osiągnięcia naukowe (2015)
• Nagroda (3. miejsce) w konkursie popularyzatorskim INTER, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej (2015)
• Nagroda FIATa za najlepszą pracę doktorską (2013)
• Stypendium START, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej (2013)
• Nagroda Rektora Politechniki Śląskiej – zespołowa I stopnia – za osiągnięcia dydaktyczne (2012)
• Wyróżnienie Rady Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej za wyróżniającą się pracę doktorską (2012)
• Stypendium START, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej (2012)
• Wyróżnienie w konkursie “Skomplikowane i proste” za artykuł popularno-naukowy, Forum Akademickie (2012)
• Wyróżnienie w konkursie “Skomplikowane i proste” za artykuł popularno-naukowy, Forum Akademickie (2010)
• Nagroda FIATa za najlepszą pracę magisterską (2009)
• Wyróżnienie Rady Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej za wyróżniającą się pracę magisterską (2008)

Staże naukowe i przemysłowe:

• School of Mechanical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Chiny (1 miesiąc – 2025)
• Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Košice, Słowacja (1 miesiąc – 2024)
• Research Institute in Civil and Mechanical Engineering, Ecole Centrale de Nantes, Francja (1 miesiąc – 2021)
• Instituto Superior Técnico, University of Lisbon, Portugalia (6 miesięcy – 2020/2021)
• Instituto Superior Técnico, University of Lisbon, Portugalia (po 2 tygodnie – 2018, 2020)
• Faculty of Mechanical Engineering, University of Porto, Portugalia (4 tygodniowe wizyty – 2013/2014)
• Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology, Technische Universität Dresden, Niemcy (1 miesiąc – 2012)
• Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology, Technische Universität Dresden, Niemcy (3 tygodnie -2009)

Działalność dydaktyczna:

• Mechanics Design and Maintenance of Aircraft Structures – wyk.
• Non-destructive testing and structural health monitoring – wyk.

Tematy prowadzonych prac inżynierskich/magisterskich w ostatnich pięciu latach:

• Symulator obrazów D-Sight elementów statków powietrznych z uszkodzeniami
• Automatyzacja identyfikacji pęknięć w elementach statków powietrznych z wykorzystaniem metody obrazowania magnetooptycznego
• Ocena wykrywalności korozji w elementach statków powietrznych na podstawie numerycznego symulowania odkształceń
• Optymalizacja postaci konstrukcyjnej felgi kompozytowej oraz jej weryfikacja zmęczeniowa
• Modeling the electromechanical properties of conducting composites for lightning strike protection of aircraft structures
• Wavelet-based damage localization in structural elements based on shearographic testing
• Evaluation of influence of stabilizers material on dynamic properties of electrodynamic shaker
• Durability analysis of the Gliwice Radiostation transmission tower
• Analiza przyrostu uszkodzeń w strukturach kompozytowych przy udarowym oddziaływaniu wielokrotnym
• Analysis of non-destructive testing methods of composite aircraft elements

Tematy prowadzonych prac doktorskich:

• Bridge health monitoring using automated FE model updating, signal processing, and machine learning
• Nodal integration in radial basis function-based meshfree methods for static and dynamic analysis of arbitrary curved shells made of advanced materials
• Projektowanie systemów przeciwoblodzeniowych stosowanych w lotnictwie wspomagane wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi numerycznych
• Thermomechanical fatigue life assessment of polymer-matrix composites under temperature control and different loading regimes
• Sensor integration, data fusion and information management for industrial monitoring systems

Działalność organizacyjna/inne obowiązki:

• Członek Akademii Młodych Uczonych Polskiej Akademii Nauk (2022-2026), wiceprzewodniczący (od 2023 roku)
• Członek Komitetu Mechaniki Polskiej Akademii Nauk (2024-2028)
• Członek Rady Ekspertów Merytorycznych Centrum Popularyzacji Nauki Politechniki Śląskiej (od 2017 roku)