Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Mehanika časovno odvisnih materialov

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.05.00  Tehnika  Mehanika   
2.04.00  Tehnika  Materiali   

Koda Veda Področje
T150  Tehnološke vede  Tehnologija materialov 
T152  Tehnološke vede  Kompozitni materiali 
T390  Tehnološke vede  Polimerska tehnologija, biopolimeri 
P250  Naravoslovno-matematične vede  Kondenzirane snovi: struktura, termične in mehanske lastnosti, kristalografija, fazno ravnovesje 
P370  Naravoslovno-matematične vede  Makromolekularna kemija 
P190  Naravoslovno-matematične vede  Matematična in splošna teoretična fizika, klasična mehanika, kvantna mehanika, relativnost, gravitacija, statistična fizika, termodinamika 
Ključne besede
casovno odvisno vedenje materialov in konstrukcij; polimeri; kompoziti; fizikalno staranje; konstitutivno modeliranje; vpliv tlaka, temperature in vlage; tehnologija predelovanja, nekovinske konstrukcije.
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (14)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  12661  dr. Robert Cvelbar  Mehanika  Raziskovalec  2001 - 2003  213 
2.  04316  dr. Igor Emri  Mehanika  Vodja  2001 - 2003  1.280 
3.  18248  dr. Urška Florjančič  Materiali  Raziskovalec  2003  239 
4.  10182  dr. CIRIL KASTELIC  Mehanika  Raziskovalec  2001 - 2003 
5.  18150  dr. Matjaž Kobal  Fizika  Raziskovalec  2003  35 
6.  12054  dr. Drago Kovačič  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2001 - 2003  129 
7.  24559  dr. Anatolij Nikonov  Materiali  Raziskovalec  2003  262 
8.  22684  Petra Novak    Raziskovalec  2003 
9.  07126  dr. Vojko Pavšek  Mehanika  Raziskovalec  2001 - 2003  58 
10.  19041  Aleš Prešern  Mehanika  Raziskovalec  2001 - 2002  10 
11.  19198  dr. Ted Prodan  Mehanika  Raziskovalec  2001 - 2003  122 
12.  20245  mag. Matjaž Samarin  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2001 - 2003  51 
13.  20970  Simona Štuhec    Raziskovalec  2001 - 2003 
14.  13685  dr. Manica Ulčnik Krump  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2002 - 2003  93 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0782  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo  Ljubljana  1627031  29.331 
Povzetek
Konstrukcijski materiali novega tisocletja bodo, nedvomno, hibridni materiali, sestavljeni iz polimernih, kovinskih in keramicnih komponent. Skupna znacilanost hibridnih materialov je casovno spreminjanje njihovih mehanskih in drugih fizikalnih lastnosti. Na potek (obliko in hitrost) te casovne odvisnosti vplivajo temperatura, tlak, vlaga, ter oblika in velikost mehanske obremenitve, ki ji je material izpostavljen med tehnoloskim postopkom izdelave (npr. brizganja, stiskanja, ekstruzije, ipd.), ali pozneje v eksploataciji. Poudariti je treba, da teorija elasto-plasticnosti za te materiale v splosnem ni uporabna. Splosno sprejete teorije - matematicnega konstitutivnega modela, ki bi omogocal zanesljivo napovedovanje napetostno-deformacijskega stanja teh materialov, pa zaenkrat ne poznamo. Za ilustracijo, iz tega razloga vsi proizvajalci avtomobilov izdelujejo pedal za zavoro se zmeraj iz jekla, med tem ko je pedal za sklopko izdelan iz polimernega kompozita. Zaradi pomembnosti tovrstnih matrialov v tehniski praksi postajajo raziskave na tem podrocju vse intenzivnejse. Nasa raziskovalna skupina je v sodelovanju s kolegi iz "California Institute of Technology" razvila nelinearni viskoelasticni model - "Knauss-Emri" (avtorja sta za ta uspeh prejela 1997 medaljo "Kapitsa"), ki omogoca napovedovanje napetostno-deformacijskega stanja viskoelasticnih materialov pri hkratni "obremenitvi" s tlakom temperaturo, vlago in mehansko obremenitvijo. Model sodi med, trenutno stiri vodilne konstitutivne modele [1]. Zelo dobro popisuje volumetricne spremembe v okolici faznega prehoda (fizikalno staranje), ki so posledica hitrih sprememb tlaka in temperature, npr. v fazi tehnoloskega postopka. Trenutno je tudi edini model, ki dobro popise proces tecenja materiala, pri hkratnem vplivu temperature, vlage in enoosne mehanske obremenitev [2], npr. v procesu izdelovanja PA in PE vlaken, ki so izpostavljene enoosni obremenitvi s pospeskom 6000g. Model je precej manj natancen pri napovedovanju vedenja materiala pri spreminjajocih striznih obremenitvah, ob hkratnem spreminjaju temperature, vlage in hidrostaticnega tlaka, kar je osrednja tema nasega raziskovanja.Predlagani raziskovalni program je usmerjen v sistematicno proucevanje vpliva spreminjajocega tlaka, vlage, temperature in strizne oberemenitev na vedenje tovrstnih (casovno odvisnih) materailov s ciljem nadgradnje "Knauss-Emri"-jevega modela v splosno nelinearno teorijo termo-visko-elasto-plasticnosti. [1] Landel, R.F., Peng, S.T.J., Equation of State and Constitutive Equations. J. of Rheology, Vol. 30, Iss. 4, pp. 741-765, (1986). [2] Chan, R.W., Haasen, P., Kramer, E.J., Materials Science and Technology, Materials, Vol. 12. Structure and Properties of Polymers, VCH Publishers, Weinheim, (1993)
Pomen za razvoj znanosti
Splosno sprejete nelinearne teorije za popisovanje napetostno-deformacijskega stanja casovno odvsinih materialov zaenkart ne poznamo. Konstrukcijske resitve izdelkov iz casovno-odvisnih materialov so zato najveckrat rezultat vecletnih empiricnih izkusenj.Razumevanje vpliva spreminjajocega tlaka, temperature, vlage in mehanske obremenitve na casovni potek napetostno-deformacijskega stanja zahtevnejsih konstrukcijskih elementov, je kljucnega pomena. Tem obremenitvam je konstrukcijski element izpostavljen ze v fazi tehnoloske predelave in pozneje v eksploataciji. Raziskave v okviru predlaganega raziskovalnega programa bodo pomemben del raziskovalnih prizadevanj na tem podrocju v svetu. Uspesna posplositev "Knauss-Emri"-jevega modela v splosno nelinearno teorijo termo-visko-elasto-plasticnosti, bi pomenila "break through" na podrocju nelinearnega konstitutivnega modeliranja casovno-odvisnih materialov. Neglede na izid prizadevanj na podrocju modeliranja, bodo rezulti predlaganega raziskovalnega programa pomenili pomembnen prispevek k razumevanju casovno-odvisnega vedenja tovrstnih materialov in njihove uporabe v kostrukcijske namene.
Pomen za razvoj Slovenije
V Sloveniji je blizu 2000 firm, ki se ukvarjajo s predelovnajem polimernih in kompozitnih materailov, ki prispevajo pomembne delez slovenskaga BNP. Z izjemo velikih firm, kot so npr. GORENJE, SAVA, SATURNUS, IMPOL, KOLEKTOR, PLAMA, s katerimi dobro sodelujemo (nastete firme so soustanoviteljice nasega centra), izdelujejo ostale firme predvsem tehnicno in tehnolosko manj zahtevne izdelke iz nizjega cenovnega razreda. Cilj predlaganega rasikovalnega programa je nuditi ustrezno strokovno podporo nastetim vodilnim firmam in dvigniti strokovni nivo srednjih in majhnih firm na visjo raven. Cilj je omogociti srednjim in manjsim firmam, da bodo lahko posegale na podrocje pordukcije izdelkov iz najvisjih cenovnih razredov. Sem sodijo predvsem zahtevni konstrukcijski izdelki za avtomobilsko in elektro industrijo. Visoke zahteve po geometrijski stabilnosti, mehanskih lastnostih in zivljenski dobi tovrstnih konstrukcijskih elementov zahtevajo razumevanje vpliva tlaka, temperature, vlage in mehanske obremenitve, ki jim je material izpostavljen pred, v fazi predelovanja in pozneje v eksploataciji. Raziskave v okviru predlaganega programa so usmerjene prav v studij tovrste problematike. Finaciranje predlaganega programa, bo nasi skupini omogocila tudi nadaljno konkurencnost na evropskem in svetovnem "trgu raziskovalcev" (skupina trenutno izvaja dva raziskovalno-razvojna projekta za firmo BASF iz Ludwigshafna, ZRN, ki je ena izmed vodilnih firm na tem podrocju). Uspesno sodelovanje s tujimi firmami je nedvomno pomembno za strokovni ugled Slovenije in njeno uvrstitev v "zgornji razred" dezel Evropske skupnosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno