Projekti / Programi
Optimiranje mehanskih sistemov
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.00 |
Tehnika |
Mehanika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| T230 |
Tehnološke vede |
Visoke gradnje |
konstrukcije,periodični in aperiodični nelinearni odziv,optimalno projektiranje oblike,dinamične obremenitve,stabilnost mehanskih sistemov,radialni rotorji,optimiranje obratovalne karakteristike,mehanika loma,konstrukcijski elementi
Raziskovalci (12)
Organizacije (1)
Povzetek
V okviru optimiranja oblike prostorskih linijskih konstrukcij bodo obravnavane naslednje teme:a) Vključevanje pogojev za lastne frekvence konstrukcije. V ta namen bo potrebno razviti masno matriko, ki bo primerna za uporabljen končni element, kateri dovoljuje zelo redke mreže in veliko začetno ukrivljenost. Razen tega bo potrebno izpeljati odvode masne matrike po projektnih spremenljivkah ter enačbe za izračun lastnih frekvenc ter njihovih odvodov po projektnih spremenljivkah.b) Preslikava rotacijskih količin za odpravo singularnosti togostne matrike nosilca. Togostna matrika uporabljenega nosilca je singularna pri konstantnem rotacijskem polju velikosti 2*n*Pi, n=1,2,3,... , kar v praksi sicer običajno ni problematično. Kljub temu bi bilo bolje to pomanjkljivost odpraviti z uvedbo ustreznih preslikav rotacijskih količin in primerno prilagoditvijo analize odziva ter občutljivosti.c) Učinkovitejša predstavitev oblike konstrukcije. Na tem področju načrtujemo predvsem dodatno uvedbo Bezierjevih ploskev trikotnega tipa, ki so v nekaterih primerih oblikovanja konstrukcije ugodnejše od sedaj uporabljanih racionalnih Bezierjevih ploskev pravokotnega tipa.d) Vključevanje materialnih nelinearnosti. Načrtujemo uvedbo elasto-plastičnega materiala in sicer najprej pri optimiranju oblike ravninskih okvirjev.e) Določanje periodičnega in aperiodičnega nelinearnega odziva ter optimalnih dimenzij oziroma optimalne oblike dinamično obremenjenih nosilcev z vidika minimalne teže ob izpolnjevanju omejitev za nestabilna področja in omejitev za lastne frekvence. Določanje stabilnosti periodičnega in aperiodičnega nelinearnega odziva mehanskih sistemov.f) Stabilnost dinamično obremenjenih mehanskih sistemov ter zanesljivost projekta zaradi naključnih odstopanj dimenzijskih parametrov.g) Raziskava s področja optimiranja obratovalnih karakteristik radialnih turbostrojev bo obsegala eksperimentalno in teoretično analizo tokovnih vstopnih in izstopnih razmer v radialnem rotorju turbostroja.h) Raziskava s področja lomnomehanskega obnašanja trdnostno heterogenega materiala je namenjena določitvi porazdelitve napetosti in deformacij v primeru iniciacije stabilnega in nestabilnega loma.
Pomen za razvoj znanosti
Od razvoja novega koncepta predstavitve oblike konstrukcije in njegove sinteze s primernimi končnimi elementi pričakujemo odgovore na vprašanja, kako naj bi bil sodoben končni element definiran, da bi ustrezal sodobnim postopkom projektiranja oblike. Predlagani problem optimalnega projektiranja predstavlja nov razred problemov, ki jih morajo rešiti metode matematičnega programiranja.Z razvojem metode koračnega harmonskega ravnovesja bo omogočena analiza nelinearnih periodičnih in aperiodičnih nihanj v sistemih z visoko stopnjo nelinearnosti. Uporaba te metode v analizi stabilnosti nosilcev odpira nov problem optimiranja oblike z omejitvami za frekvence in za nestabilna področja.Od optimiranja obratovalne karakteristike radialnega turbostroja pričakujemo izboljšane lastnosti delovanja turbostroja.Raziskava lomnomehanskih značilnosti bo omogočala določitev zakonitosti med porazdelitvijo napetostnega stanja v odvisnosti od stopnje omejitve pri spreminjajoči se trdnostni neenakosti materiala v trenutku iniciacije širjenja razpoke, kar je neposredni prispevek k odkritju temeljnih zakonov interakcije materialov. Z upoštevanjem lomnomehanskih karakteristik v heterogenem materialu je mogoče pojasniti razhajanje med eksperimentalnimi in numeričnimi rezultati, kot tudi raztros eksperimentalno določenih kritičnih vrednosti lomne žilavosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalni program je namenjen pridobivanju novih znanj in postopkov na področju računalniško podprtega projektiranja in optimiranja oblike konstrukcij. Razviti postopki bodo omogočali učinkovito optimalno oblikovanje konstrukcij v najširšem smislu kot ga komercialni programi vsaj nekaj časa še ne bodo nudili. Gre za hkratno oblikovanje konstrukcije kot celote in vseh njenih detajlov pri hkratnem izpolnjevanju vseh zahtev glede odziva konstrukcije in želje po minimalni teži. Nova znanja so nujno potrebna za povečevanje ali ohranjanje konkurenčnosti tistih podjetij, ki se ukvarjajo s projektiranjem kakršnihkoli konstrukcij ( na primer Metalna ECCE). Razvoj metode koračnega harmonskega ravnovesja bo omogočil izdelavo programske opreme, ki bo poleg analize nelinearnih nihanj v časovni in frekvenčni domeni izvajala tudi analizo stabilnosti. Programska oprema bo razvita tako, da bo mogoče s spreminjanjem parametrov vplivati na izboljšavo lastnosti sistema, oblikovati optimalne resonančne poteke in odpravljati območja nevarnih subharmoničnih in aperiodičnih nihanj, omogočala pa bo tudi optimiranje oblike nosilcev z vidika lastne teže nosilca tako, da bodo upoštevani pogoji stabilnosti in omejitve frekvenc. Rezultati raziskav s področja radialnih turbostrojev bodo omogočali izboljšavo konstrukcije in izdelave turbostrojev (ventilatorji, pihala, črpalke, turbokompresorji ,...) domačih proizvajalcev . Tako posodobljenim strojem se bo povečala konkurenčnost tako na domačem kot tudi na tujih trgih. Rezultati raziskave s področja lomnomehanskega obnašanja trdnostno heterogenega materiala bodo podali kritične vrednosti lomne žilavosti zvarnih spojev kot heterogenih materialov, ki so izdelani iz jekel in dodajnih materialov domačih proizvajalcev. To bo omogočilo proizvajalcu jekel in dodajnih materialov, kot tudi izdelovalcu varjene konstrukcije natančnejšo sliko o nosilnosti zvarnega spoja, oziroma varjene konstrukcije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
