Projekti / Programi
Nelinearna dinamika prostorskih okvirjev z izpolnjeno kinematično kompatibilnostjo za zahtevno uporabo v industriji
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.03 |
Tehnika |
Mehanika |
Numerično modeliranje |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T000 |
Tehnološke vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
dinamika sistemov teles, deformabilna telesa, vibracije, pomični stiki, numerične metode, geometrijska in materialna nelinearnost, validacija
Raziskovalci (11)
Organizacije (2)
Povzetek
Sodobni znanstveni dosežki so kljub njihovi aplikativni vrednosti premalo uporabljeni v industriji. Prilagoditev znanstvenih dognanj za neposredno uporabo zahteva dodaten trud, predvsem pa skrbno potrditev veljavnosti uporabljenih modelov in kalibracijo parametrov. Za praktično uporabo na področju dinamike sistemov deformabilnih teles so izrednega pomena računsko učinkoviti modeli, ki pa vseeno dovolj natančno opišejo bistvene značilnosti gibanja in odziv teles.
V sklopu projekta nameravamo razviti numerične algoritme za dinamično analizo sistemov togih in deformabilnih teles, ki jih srečujemo pri neposrednem sodelovanju z industrijo ali prek naših partnerjev. Pri tem se bomo omejili na tista deformabilna telesa in konstrukcijske elemente, za katere je primeren matematični model geometrijsko točnih Cosseratovih nosilcev, kot so cevi, kabli, vrvi, jermeni, palice, stebri in prečke. Modeli bodo upoštevali nelinearne in časovno odvisne lastnosti materialov ter kompozitno sestavo teh teles, kar bo omogočilo natančnejši opis značilnih pojavov. Posebej se bomo posvetili modeliranju premikajočih se teles po deformabilni podlagi in ga reševali povezano. Uporabili bomo znanje in izkušnje članov projektne skupine na področju nelinearne analize nosilcev in časovnih integratorjev za dinamiko sistemov togih in deformabilnih teles. Veljavnost pripravljenih modelov in postopkov bomo preverjali z eksperimentalnim delom.
V okviru projekta nameravamo izdelati napredne računalniške programe za natančno, učinkovito in robustno dinamično analizo prostorskih okvirnih konstrukcij ob upoštevanju materialne in geometrijske nelinearnosti. Takšna programska oprema bo omogočila natančnejše prepoznavanje sprememb v materialu in preprečevanje porušitev. Poleg tega bo omogočila lažje načrtovanju novih inženirskih rešitev z zmanjšanim neželenim hrupom.
Usklajeno z razvojem računskih modelov in postopkov bo potekala validacija. Meritve bomo izvedli z najsodobnejšo raziskovalno opremo, z laserskim merilnikom vibracij, akcelerometri, merilniki deformacij in optičnim sistemom, ki omogočajo zajem podatkov z visokimi frekvencami. Meritve in validacija na obravnavanih problemih bodo zagotovili rezultate ob laboratorijskih in realnih pogojih ter s tem nudili izvrstno možnost za potrditev in aplikativno vrednost razvitih numeričnih postopkov.
Pomen za razvoj znanosti
Razvoj, izboljšanje in evalvacija numeričnih metod za dinamično analizo sistemov deformabilnih teles so nujno potrebni, o čemer pričajo najnovejši članki v revijah s tega področja in dejstvo, da tudi v tujini zelo kakovostne raziskovalne skupine izvajajo podobne raziskave. Pričakujemo lahko, da bo raziskovalno delo pripeljalo do pomembnih napredkov na tem področju. Pridobljeni izsledki bodo omogočili boljše razumevanje časovno odvisnega obnašanja sistemov teles tudi ob veliki pomikih in zasukih in natančnim opisom značilnih pojavov, kot so kot so vzdolžni raztezki, strig, upogib in torzija ter njihovo povezanost. Preverjanje veljavnosti modelov s sočasnim eksperimentalnim delom bo omogočilo potrditev predlaganih postopkov, hkrati pa je popolnoma usklajeno s svetovnimi trendi na temu področju. Hiter razvoj metod in postopkov na področju dinamike sistemov teles je sprožil potrebo po natančnejši verifikaciji in validaciji metod.
Razumevanje in napovedovanje obnašanja vitkih konstrukcij v zahtevnih, časovno odvisnih obtežnih razmerah skupaj s spremembami v materialu je izrednega pomena za ugotavljanje zanesljivosti in življenjske dobe obstoječih objektov in inženirskih izdelkov ter za načrtovanje novih. Natančnejši računski modeli omogočajo zaznavanje sprememb v konstrukciji iz njenega dejanskega dinamičnega odziva in s tem preprečitev hujših poškodb ali celo porušitve konstrukcije. Z dinamičnim odzivom konstrukcije je tesno povezan tudi hrup. Natančni modeli olajšajo načrtovanje izdelkov, ki bodo manj hrupni.
Pomen za razvoj Slovenije
Kot je zapisano v Resoluciji o raziskovalni in inovacijski strategiji Slovenije za obdobje 2011–2020, je eden od poglavitnih ciljev uspešen prenos znanja iz raziskovanih organizacij v gospodarstvo. Predlagani projekt je izrednega pomena za približevanje raziskav na področju dinamike sistemov teles različnim možnostim neposredne praktične uporabe v domači in tuji industriji, hkrati pa spodbuja interdisciplinarno sodelovanje.
Vse večje zahteve po varnosti in zanesljivosti inženirskih rešitev ob hkratni težnji po večjem udobju, kamor spada tudi zmanjšanje hrupa, je mogoče zadovoljivo rešiti le z dobrim poznavanjem dinamičnega obnašanja sistemov teles in značilnih pojavov. Projekt bo omogočil širitev znanja in uporabnost računskih rešitev za mnoge inženirske rešitve, njihovo izboljšanje in nadaljnji razvoj. Zaradi interdisciplinarnosti področja je projekt izrednega pomena za raziskovalno organizacijo prijavitelja saj odpira številne možnosti sodelovanja.
V okviru projekta nameravamo izdelati napredne računalniške programe za natančno, učinkovito in robustno dinamično analizo podajnih vitkih konstrukcij ob upoštevanju materialne in geometrijske nelinearnosti. Takšna programska oprema lahko predstavlja pomembno prednost pri načrtovanju novih inženirskih rešitev in natančnejši oceni stanja obstoječih objektov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
