2 Rozwój badań i powstanie Instytutu

W roku akademickim 1954–55 katedra została poważnie rozbudowana. Do jej składu dołączyli:

• mgr inż. Zdzisław Błotny asystent,
• mgr inż. Zdzisław Gabryszewski asystent,
• inż. Barbara Grzebska młodszy asystent,
• inż. Leszek Gołaski młodszy asystent,
• inż. Wacław Kasprzak młodszy asystent,
• inż. Marian Nowak młodszy asystent,
• inż. Bronisław Okołów młodszy asystent,
• inż. Teodor Torosiewicz młodszy asystent,
• inż. Ryszard Żuchowski młodszy asystent.

Katedra w roku akademickim 1954 prowadziła wykłady kursowe z zakresu Mechaniki i Wytrzymałości Materiałów na Wydziale macierzystym, jak również na Wydziałach Chemii, Elektrycznym, Łączności i Mechanizacji Rolnictwa, a w przyszłości na Wydziale Mechaniczno Energetycznym.

Rozpoczęte przez Marka Zakrzewskiego i Jerzego Zawadzkiego badania zadecydowały o zainteresowaniach naukowych katedry na lata 50. i 60. Oczywiście zgodnie z tradycją lwowską prace kandydackie dotyczyły hipotez wytężeniowych. Marek Zakrzewski opracował „Hipotezę złomu kruchego” (streszczenie pracy opublikowano w sprawozdaniach WTN w 1956 roku, a pełny tekst w Pracach WTN nr 94 z 1958 roku). Jerzy Zawadzki zatytułował swoją pracę „Ciśnienie zredukowane, jako jeden z parametrów wytężenia” z podtytułem „Przyrost energii swobodnej, jako miara wytężenia”. Pracę opublikowały Rozprawy Inżynierskie w roczniku 1957 w tomie 5, zeszycie 3. Jerzy Zawadzki swe zainteresowania kierował na zastosowania polimerów, jako materiału konstrukcyjnego.

Stąd główny dorobek w latach 50. i 60. związany jest z analizą wytrzymałości polimerów i reologią tworzyw sztucznych. Profesor publikuje swoje prace w Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, a także w Biuletynie PAN. Profesor Jerzy Zawadzki do końca swej twórczej pracy zajmował się reologią materiałów, był niezwykle płodny, opublikował około 190 prac. Swój dorobek podsumował w monografii zamieszczonej w „Metodach doświadczalnych mechaniki ciała stałego”, wydanej przez Komitet Mechaniki PAN pod redakcją Wojciecha Szczepińskiego PWN 1984. Dorobek J. Zawadzkiego to Część II tej monografii zatytułowana „Własności reologiczne materiałów”. Tematyka ta stanowiła główne zainteresowanie dużego zespołu pracującego najpierw w katedrze Mechaniki Technicznej, a następnie po 1963 roku w Instytucie Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej.

Profesor Marek Zakrzewski łączył zainteresowania wytrzymałością materiałów z materiałoznawstwem stąd, jako współtwórca Instytutów na uczelni nazwał swój, Instytutem Materiałoznawstwa, w roku 69 uzupełniono jego nazwę o Mechanikę Techniczną tak, że ostatecznie był to Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej. Profesor M. Zakrzewski zainicjował szereg nowych kierunków badań, między innymi badania z zakresu Mechaniki Pękania, kontynuowane przez Leszka Gołaskiego. Sformułował też nową hipotezę energetyczną uzupełnioną następnie przez L. Gołaskiego, który dołączył do niej człon obrazujący energię dyslokacji, ostatnie prace z tego zakresu prowadzone w Instytucie należały do R. Błotnego i J. Kalety. Ten ostatni dokonał próby szacowania energii występującej w procesach krzyżowych towarzyszących obciążaniu materiału. M. Zakrzewski zainicjował też badania zmęczeniowe kontynuowane przez T. Porębskiego, który specjalizował się w badaniach zmęczeniowych pod obciążeniami poliharmonicznymi. Praktycznie do roku 1970 znaczna część Instytutu kontynuowała programy M. Zakrzewskiego. Wręcz hobbystycznym zainteresowaniem Zakrzewskiego była budowa układu, w którym materiał poddany byłby równomiernemu stanowi naprężenia (przy równych trzech składowych głównych), co miało być testem hipotezy M.T. Hubera. Drugą dominującą postacią był J. Zawadzki, tandem „Panów Zet” odgrywał kluczową rolę w życiu Instytutu. Zespoły młodych pracowników szczególnie dużo zawdzięczają prof. M. Zakrzewskiemu, który dla wielu stał się mistrzem o wielkiej pomysłowości w inicjowaniu nowych kierunków badań, a także wiedzy, życzliwości i kultury. Jego stosunek do młodych pracowników był na Politechnice, szczególnie na Wydziale Mechanicznym ewenementem, oczywiście za wyjątkiem środowiska matematyków. Stąd też cała obsada Katedry Mechaniki i Inżynierii Materiałowej to bezpośrednio lub pośrednio Jego wychowankowie z wyjątkiem zespołów zajmujących się Inżynierią Materiałową.

„Prawie cała” Rada Wydziału Mechanicznego (1962 r.)

---

Poważna rozbudowa Katedry w roku 1954, a następnie Instytutu w roku 1963 doprowadziła do powstania silnych zespołów i znacznego rozszerzenia zakresu badań. Nastąpił też okres bardzo intensywnego zdobywania stopni i tytułów naukowych potwierdzony obronionymi doktoratami:

• Tadeusza Porębskiego 1961
• Bogusława Cieślara 1962
• Zdzisława Gabryszewskiego 1962
• Wacława Kasprzaka 1962
• Jerzego Henryka Teisseyre 1962
• Barbary Gabryszewskiej 1964
• Leszka Gołaskiego 1964
• Bronisława Okołowa 1964
• Ryszarda Żuchowskiego 1964

i w końcu pracami habilitacyjnymi

• Tadeusza Porębskiego 1965
• Wacława Kasprzaka 1967
• Zdzisława Gabryszewskiego 1968
• Mariana Nowaka 1973
• Ewalda Machy 1980⁶
• Macieja Kulisiewicza 1986
• Ryszarda Żuchowskiego 1987
• Radosława Iwankiewicza 1993⁷
• Marka Rybaczuka 1994
• Jerzego Kalety 1998
• Mieczysława Szaty 2002
• Stanisława Piesiaka 2003
• Wojciecha Błażejewskiego 2015.

E. Macha, M. Kulisiewicz, R. Iwankiewicz, M. Rybaczuk, J. Kaleta, M. Szata, S. Piesiak to właściwie już trzecie pokolenie pracowników Instytutu i Katedry, a W. Błażejewski otwiera czwarte, do tego ostatniego należy też Jerzy Detyna, początkowo pracownik Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn.

Drugie pokolenie pracowników nauki Instytutu rozwinęło badania:

Tadeusz Porębski⁸ – zmęczeniowe, głównie zmierzające do uzyskania materiału doświadczalnego pozwalającego testować hipotezę Minera, co w owym czasie było gorącym tematem badań nad procesem zmęczenia materiału. Obok tego pracowano nad powłokami ochronnymi zwiększającymi czas życia materiału.

Zdzisław Gabryszewski⁹ – prowadził badania z zakresu teorii sprężystości i plastyczności (w roku 2001 wydał skrypt poświęcony tej tematyce). W szczególności zajmował się problemem teorii plastyczności dla ciał anizotropowych, prawem odkształceń objętościowych, efektami termicznymi w laminatach zbrojonych, sprzężeniami pól termicznych i pola odkształcenia. Część tego dorobku podsumował w wydanej w roku 1991 przez PWN monografii napisanej wspólnie z J. Gronostajskim p.t. „Mechanika procesów obróbki plastycznej”.

Wacław Kasprzak – prowadził prace dotyczące projektowania pomiarów tensometrycznych i przetwarzania ich wyników przy założeniu, że pomiary te mają dać pełny obraz wytężenia konstrukcji, ich podsumowanie opublikowano w opracowaniu autorstwa R. Kapały, B. Lysika i W. Kasprzaka w Przeglądzie Prac, seria miernictwo, wyd. Politechniki Wrocławskiej 1968 z.2. Także prace poświęcone pomiarom naprężenia za pomocą promieni X, publikowane w Archiwum Hutnictwa i Biuletynie PAN. Prace dotyczące projektowania pomiarów tensometrycznych były kontynuowane do lat 70.

Opublikowano wtedy wspólnie z B. Lysikiem tzw. wielostopniową metodę budowy modeli matematycznych podającą rozkłady naprężenia w konstrukcjach (Bul. De L’Ac. Ser. Sci. Techn. 1977 v. 25.). Przy okazji pomiarów przy pomocy promieni X podano wspólnie z M. Wojtasem metodę pomiaru naprężenia w obszarze rzędu jednego ziarna, opublikowaną również w Biuletynie AN i metodę obliczania stałych sprężystych polikryształu na podstawie stałych sprężystych monokryształu opublikowaną w Archiwum Hutnictwa. Co ciekawe dzięki tej ostatniej otrzymano stałe sprężyste polikryształu stosunkowo bliskie rzeczywistych wartości, przy założeniu, że moduł polikryształu jest wyznaczany, jako wartość oczekiwana z dystrybuanty rozkładu modułów monokryształu (jeśli w polikrysztale nie ma uprzywilejowanych orientacji). W latach 80. prowadzono wspólnie z B. Lysikiem i M. Rybaczukiem prace poświęcone Analizie Wymiarowej i budowie modeli matematycznych w oparciu o wyniki eksperymentu, ich podsumowanie podano w monografii „Dimensional Analysis in the Identification of Mathematical Models” wydanej przez World Scientific w 1990 roku i w drugim rozszerzonym wydaniu pt „Measurements, Dimensions, Invariant Models and Fractals” w 2004 roku we Lwowie.

Leszek Gołaski¹⁰ – pracował w Politechnice Wrocławskiej do 1986 roku, potem zatrudnił się w Politechnice Świętokrzyskiej. Początkowo zajmował się projektowaniem pomiarów tensometrycznych (prace wspólne z W. Kasprzakiem), następnie zajął się badaniem efektów procesu zmęczenia w skali mikroskopowej (ściślej badaniami struktury domenowej) oraz zmianami tłumienia fal ultradźwiękowych w procesie zmęczenia. Badał przejście plastyczno-kruche przy różnych mechanizmach odkształcania. Prace te były publikowane w Pracach Naukowych Instytutu i częściowo podsumowane w wspólnym z M. Zakrzewskim referacie na V Congresss of Material Testing w Budapeszcie i w Archiwum Hutnictwa z 1967 roku zeszyt 2. pod tytułem „O niektórych aspektach dekohezji zmęczeniowej”. W latach 80. L. Gołaski tworzy zespół zajmujący się mechaniką pękania, a szczególnie śledzeniem procesu niszczenia za pomocą pomiarów emisji akustycznej. Po nawiązaniu współpracy z Derek’iem Hull’em opublikował z nim i Maciejem Kumosą¹¹ prace opisujące proces uszkodzeń w rurach z laminatów zbrojonych w Journal of Acustic Emission 1982 v1, nr. 2 i w Proceedings of the International Conference, Stockholm 1981.

Marian Nowak¹² – całe swoje naukowe życie poświęcił badaniu własności wytrzymałościowych tworzyw sztucznych, do tej problematyki należy lwia część Jego prac. Miał ambicję wydania katalogu własności wszystkich produkowanych w Polsce tworzyw sztucznych. Był pod koniec lat 80. bardzo bliski zrealizowania tego celu. Współpracował z J. Zawadzkim, poważna część dorobku doświadczalnego z zakresu reologii tworzyw sztucznych jest Jego współautorstwa. Badania własności tworzyw dotyczyły wytrzymałości doraźnej, starzenia, wpływu warunków klimatycznych, jak również wytrzymałości zmęczeniowej, działania karbu, korozji matrycy. Znaczną część badań poświęcono wpływowi środowiska agresywnego na wytrzymałość tworzyw. Profesor M. Nowak publikował swe prace w Rozprawach Inżynierskich i w Maschinenbau Technik (głównie prace o wyraźnych wskazówkach dotyczących zastosowań), w Archiwum Nauki o Materiałach i Materialprufung (dotyczące zjawisk zachodzących w materiałach). Opublikował też serię prac poświęconych metodom badań tworzyw.

Bronisław Okołów – rozpoczął badania związane z konstrukcją turbogeneratorów w dawnych zakładach Dolmel podając metodę obliczeń układu pierścieni wirujących, podobnie opracował wspólnie z Zdzisławem Murzyńskim, Bogusławem Cieślarem i Władysławem Siutą przybliżone rozwiązanie powłoki walcowej obciążonej asymetrycznie, to ostatnie opracowanie pozwoliło na konstrukcje bębnów maszyn górnictwa odkrywkowego. Oba opracowania opublikowano w Przeglądzie Mechanicznym w roku 1961. Pozostałe prace poświęcił pełzaniu płyt, także pełzaniu taśm zbrojonych i problemom reostateczności płyt.

Ryszard Żuchowski¹³ – rozpoczął badania nad wykrywaniem odkształceń plastycznych za pomocą zmian pochłaniania promieniowania gamma oraz wpływem warstwy powierzchniowej na wytrzymałość materiałów. W latach 70. zajął się zmęczeniem cieplnym. Dorobek z tego zakresu został opublikowany wspólnie z Norbertem Bubą w Res Mechanica w 1982 roku v.5 nr.4 oraz w materiałach międzynarodowej konferencji, a to 8 Kongresu w Budapeszcie w 1982 roku w trzech pracach wspólnie z A. Pszonką i L. Korusiewiczem. Badania stopnia zmęczenia materiału w oparciu o emisję akustyczną opublikował wspólnie z L. Korusiewiczem w Journal of Acustic Emission w 1983 v. 2, nr. 4 i Res Mechanica 1983 v. 6, nr. 3. Ostatnie prace R. Żuchowskiego dotyczą kryterium zniszczenia w oparciu o pracę właściwą odkształcenia, zamieszczone wspólnie z L. Korusiewiczem w Rozprawach Inżynierskich 1984, T.32, z.4, razem z L. Ziętkowskim w Archives of Mechanics 1987 v. 39, z. 3 oraz w licznych materiałach konferencyjnych. W roku 1989 ukazała się w Res Mechanica (vol. 27) jedna z ważniejszych prac R. Żuchowskiego pt. „Miara zniszczenia materiału i kryterium zniszczenia na podstawie pracy właściwej odkształcenia”.

Trzecie pokolenie pracowników nauki Instytutu rozpoczyna swoje kariery naukowe już korzystając z negatywnych doświadczę swych starszych kolegów, zaczyna pracę po studiach doktoranckich, odbywa staże, lub krótkie pobyty w liczących się ośrodkach naukowych i publikuje w czasopismach anglojęzycznych, często z listy filafelfijskiej. Do pokolenia tego należą:

Radosław Iwankiewicz, był bardzo krótko pracownikiem Instytutu. Jest autorem metody obliczeń drgań układów dynamicznych wymuszanych serią impulsów o rozkładzie Poissona.

Jerzy Kaleta, autor energetycznej hipotezy zmęczeniowej uwzględniającej rozpraszanie energii w procesach stowarzyszonych ze zmęczeniem, a także prac pozwalających na odkrycie momentu wystąpienia pierwszych odkształceń plastycznych w materiale na podstawie badań efektów magnetycznych. Prace te rozszerzył następnie o badania energii pochłanianej w efektach krzyżowych towarzyszących zmęczeniu. Jerzy Kaleta rozszerza kierunki badań Instytutu i przyszłej Katedry o badania materiałów funkcjonalnych. Jest też promotorem wielu prac doktorskich zarówno ukończonych, jak i prowadzonych z tego zakresu.

Maciej Kulisiewicz, koncentruje swe badania nad identyfikacją układów dynamicznych o wielu stopniach swobody, następnie rozszerza o identyfikację układów nieliniowych o wielu stopniach swobody. Bardzo poważna ilość tych prac szczególnie z końca lat 90. i 2000. to prace wspólne ze Stanisławem Piesiakiem. Podobną problematyką zajmuje się też dr Mirosław Bocian uzupełniając metody identyfikacji układów dynamicznych badaniem przy wymuszeniach impulsowych. Razem utworzyli silny ośrodek badań dynamicznych dysponujący pełnym wyposażeniem do prac eksperymentalnych, co było w Polsce do niedawna rzadkością.

Ewald Macha, przed doktoratem pracował nad algorytmami przetwarzania wyników pomiarów tensometrycznych, następnie zajął się modelami matematycznymi procesu zmęczenia pod obciążeniami wieloosiowymi. Po habilitacji przeniósł się do Opola.

Marek Rybaczuk, pracował nad wykorzystaniem Analizy Wymiarowej w procedurach identyfikacji (prace wspólne z W. Kasprzakiem), jest twórcą uogólnienia Twierdzenia Pi, po włączeniu do przestrzeni wymiarowej całego zbioru liczb rzeczywistych oraz twórcą modeli opartych na Teorii Fraktali.

Mieczysław Szata, zajmował się analizą wymiarową i jej zastosowaniem w doświadczeniach związanych z identyfikacją modeli dynamicznych i zmęczeniowych, a także Mechaniką Pękania. Do Niego należy opis energetyczny procesu pękania.

Grażyna Ziętek, całą swoją działalność poświęca związkom konstytutywnym, rozpoczyna od modeli ciała lepko sprężystego, ostatnio zajmuje się modelami związków dla materiałów z indukowaną odkształceniem plastycznym przemianą fazową. Swoje doświadczenie matematyczne w zakresie budowy modeli matematycznych związków konstytutywnych wykorzystuje w budowie modeli matematycznych materiałów „smart” zastosowanych do konstrukcji mechanizmów. Posiada duży dorobek publikowany w renomowanych czasopismach, w dużej mierze wspólnie z profesorem Zenonem Mrozem z IPPT PAN.

Wszyscy wymienieni ostatnio uczeni są czynnymi pracownikami nauki i swoją historię zapewne uzupełnią o następne osiągnięcia, w ich przypadku właściwie nie można mówić o historii. Te krótkie wzmianki zamieszczono tu, by uzupełnić dorobek Instytutu, bo w czasie jego funkcjonowania został osiągnięty. Oczywiście w Instytucie i Katedrze pracują już dwaj doktorzy habilitowani młodszego pokolenia, a to dr hab. Jerzy Detyna prowadzący duży zespół młodych pracowników nauki interesujących się biomechaniką i dr hab. Wojciech Błażejewski znany w Polsce specjalista od budowy zbiorników ciśnieniowych i biorący udział w programach europejskich zajmujących się zastosowaniem wodoru w środkach transportu.

Obie jednostki zarówno Katedra Mechaniki Technicznej i Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej prowadziły współpracę z ośrodkami krajowymi, a to z Katedrą Mechaniki Politechniki Gliwickiej głównie z profesorem Bogdanem Skalmierskim, z Katedrą Mechaniki Politechniki Krakowskiej z profesorem Januszem Walczakiem oraz z profesorem Stanisławem Kocańdą z Wojskowej Akademii Technicznej. Wszyscy trzej profesorzy brali udział w kształceniu na prowadzonych przez uczelnie studiach doktoranckich, konsultowali też prowadzony proces badań. W drugiej połowie lat 70. Instytut prowadził też coroczne konkursy w ramach, których nagradzano prace poświęcone hipotezom zmęczeniowym z nagrodami pieniężnymi ufundowanymi przez dr Aleksandra Kopcia, w owym czasie Ministra Przemysłu Maszynowego. Przewodniczącym jury konkursu był Profesor Stanisław Kocańda.

Współpracę podjęto też z ośrodkami zagranicznymi, a to Uniwersytetem Technicznym w Dreźnie, ścisłą współpracę w końcu lat 80. nawiązano też z Profesorem V.V. Panasyukiem z Instytutu A.N. Ukrainy we Lwowie. Dotyczyła ona Mechaniki Pękania i doprowadziła do ożywienia badań w tym zakresie w Instytucie. Z inicjatywy Profesorów S. Sahna z Drezna, V.V. Panasyuka i W. Kasprzaka powołano instytucje „Letnich Szkół Mechaniki Pękania”¹⁴, która funkcjonuje nieprzerwanie od roku 1995 i jest akredytowana przy ESIS. W latach 70. prowadzono współpracę z Profesorami E. Haugiem i V. Komkowem z USA dotyczącą rozwoju algorytmów do przetwarzania wyników badań w mechanice ośrodków.

Współpraca z Niemcami była bardzo owocna i objęła kilka ośrodków. W roku 1986 nawiązano kontakty z prof. H. Harrigiem (Universität Gesamthochschule Essen, później Bremer Baumwollborse/Faserinstitut Bremen) w zakresie zmęczenia materiałów oraz stali spiekanych. Podobną tematykę podjęto w współpracy z prof. D. Eiflerem (od 1991 roku pracującym w Universität Gesamthochschule Essen, a następnie od 1994 roku w TU Kaiserlautern)). Kluczowe znaczenie dla rozwoju mechaniki kompozytów miała zainicjonowana już w końcu lat 90. współpraca z Uniwersytetem w Dreźnie (prof. W. Hufenbach) i od 2006 roku z Uniwersytetem w Chemnitz (prof. L. Kroll). Udział w wielu projektach europejskich z zakresu wysokociśnieniowych zbiorników kompozytowych był możliwy dzięki wsparciu uzyskanemu w roku 2003 ze strony TU Karslautern (prof. M. Neitzel, Institut für Verbundwerkstoffe GmbH). Intensywnie, od roku 1966 rozwijana była współpraca z TU Karlsruhe (prof. G. Ernst), z której skorzystali doktoranci i uczeni kilku wydziałów Politechniki Wrocławskiej. W 1999 roku podjęto wspólne prace dotyczące przemiany martenzytycznej indukowanej odkształceniem plastycznym z TU Siegen (prof. H. J. Chist). Ważne były kontakty i wspólnie realizowane projekty międzynarodowe z takimi partnerami jak Bundesesanstalt für Materialfoschung und prufung – BAM (Dr G. Mair), centrum badawcze firmy Daimler (Dr J. Zieger), czy Frainhofer – Institut für Zerstorunggsfreie Prufverfahren, Institutsteil Dresden-IZFP-D (prof. E. Zschech).

Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, a obecnie Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej był inicjatorem indywidualnego toku studiów prowadzonego na Wydziale Mechanicznym, w pierwszej wersji prowadzono te studia, jako przygotowanie uzdolnionej młodzieży do studiów doktoranckich, próbowano też organizować je, jako studia między uczelniane (głównie w zakresie bio). Aktualnie są prowadzone przez Prof. J. Kaletę i poświęcone inżynierii materiałowej.

• Początki działalności
• Rozwój badań i powstanie Instytutu
• Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej