Projekti / Programi
Modeliranje v tehniki in medicini
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.11.00 |
Tehnika |
Konstruiranje |
|
| 2.19.00 |
Tehnika |
Promet |
|
| 3.08.00 |
Medicina |
Javno zdravstvo (varstvo pri delu) |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| T280 |
Tehnološke vede |
Tehnologija cestnega prevoza |
| B115 |
Biomedicinske vede |
Biomehanika, kibernetika |
| B770 |
Biomedicinske vede |
Sodna medicina |
strojništvo, konstruiranje, strojegradnja, modeliranje, numerične analize, strojni element, stroj, naprava, konstrukcija, ležaj, ekspertni sistemi, vozila, mobilni stroj, pogonska in transportna tehnika, motor, pogonski sklop; tehnična dokumentacija; standard, tehnični predpis; tehnično risanje, opisna geometrija; tehnični informacijski sistemi, računalniško podprto konstruiranje, PDM, cestni promet, nezgoda, anatomija, izvedeništvo
Raziskovalci (21)
Organizacije (3)
Povzetek
Program P2-0109, Modeliranje v tehniki in medicini, je vezan na področje 2.11.00 Konstruiranje, 2.19.00 Promet in 3.08.00 Medicinske vede. Programska skupina je glede na raziskovalna področja zasnovana interdisciplinarno in jo sestavljajo raziskovalci s Fakultete za strojništvo, Inštituta za sodno medicino in Inštituta za anatomijo Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani in Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Mariboru. Na katedri je raziskovalna dejavnost organizirana v Tehnološkem centru CEMEK v okviru katerega deluje Laboratorij za modeliranje elementov in konstrukcij, Laboratorij za raziskave in analize prometnih nezgod ter Informacijska enota za tehniško dokumentacijo.
Pri raziskavah v področju Konstruiranje se raziskovalna skupina pretežno ukvarja s specialnimi znanji na področju konstruiranja strojev in naprav. Poudarek je na razvoju geometrijskih, fizikalnih, matematičnih in materialnih numeričnih modelov različnih fenomenov pri delovanju strojev in naprav, ki jih je potrebno obvladovati pri analizah elementov, sklopov in struktur (deformabilnost, nosilnost, elasto-plastični odziv gradiv, rast poškodb v materialu, življenjska doba) in pri numeričnih simulacijah delovanja strojev in naprav. Poleg tega preučujemo eksperimentalne metode na splošno ter prilagajamo in razvijamo metode in postopke ter eksperimentalne naprave in sisteme za verifikacijo postavljenih modelov v laboratoriju in na terenu.
Del raziskovalnih aktivnosti je usmerjen tudi v raziskave pridobivanja in pretoka informacij v razvojno usmerjenih podjetjih. Rezultat raziskav je opisan v modelu tehnične dokumentacije, in je osnova za definicijo informacijskega sistema ter avtomatizacijo procesov v fazah razvoja izdelka in priprave proizvodnje. Področje dela vključuje tudi uskladitve tehnične dokumentacije z veljavno standardizacijo, prilagoditve CAE orodij in tehničnih informacijskih sistemov specifičnim potrebam zainteresiranih podjetij.
Pri raziskavah v področju Promet, se raziskovalna skupina ukvarja z razvojem orodij za analize in simulacije situacij v cestnem prometu in njihovim uvajanjem in uporabo pri raziskavi prometnih nezgod. Poudarek je na razvoju geometrijskih in mehanskih modelov vozil in človeškega telesa, razvoju orodij za prikaz v navideznem trirazsežnem okolju ter povezavi teh gradnikov v splošne ali specializirane sisteme za analize situacij v cestnem prometu. Področje dela vključuje tudi razvoj in vzdrževanje sistemov za eksperimentalno preverjanje lastnosti vozil in voznih ploskev ter sistema za merjenje in analizo odziva človeškega telesa pri trku. Rezultati raziskav so programske aplikacije ter strokovna mnenja in ekspertize.
Pri raziskavah v področju Medicinske vede se programska skupina ukvarja z vplivom mehanskih obremenitev na nastanek poškodb človeškega telesa. Ožje področje raziskav predstavlja trčna biomehanika.
Z meritvami dinamičnega odziva človeškega telesa pri pogojih trkov vozil se ugotavlja vpliv različnih individualno pogojenih dejavnikov na obremenitve in poškodbe posameznih anatomskih delov telesa potnika v vozilu. Na osnovi podatkov, pridobljenih z meritvami, se razvijajo numerični modeli človeškega telesa za analizo in napoved poškodb udeležencev v prometnih nezgodah. Principe geometrijskega in mehanskega modeliranja uporabljajo posamezni člani programske skupine tudi pri razvoju aplikacij za virtualne simulacije različnih kirurških posegov.
Pomen za razvoj znanosti
Program raziskav nosilnosti in zdržljivosti strojnih elementov in sklopov se vklaplja v sodobne trende raziskav na tem področju strojništva, ki nosilnost in trajanje elementov določajo s pomočjo realnega obremenitvenega stanja, nelinearnega deformacijsko-napetostnega odziva in poškodbene mehanike kontinuuma. Spoznanja in rezultati teh raziskav dopolnjujejo spoznanja s sorodnih področij obratovalne trdnosti, lomne mehanike in tribologije. Pričakovan je nadaljnji razvoj znanja na področju: a. modeliranja obnašanja materiala (jeklo), ki je izpostavljen obremenitvam in podvržen nastanku in rasti poškodbe v malocikličnem območju in pri impulznem obremenjevanju, b. metod eksperimentalne in numerične določitve malocikličnih parametrov jekel, c. eksperimentalnih metod zaznavanja začetka in rasti poškodbe v materialu ter diagnostike poškodb v velikih kotalnih ležajih in d. izdelave izboljšane kode končnega elementa in njegova vgradnja v komercialni MKE program, ki omogoča preračun na globalnem nivoju konstrukcije. Matematični modeli, ki opisujejo gibanje vozil in potnikov in so izpeljani na osnovi različnih mehanskih modelov sistemov teles ter omogočjo hkratno analizo dinamike vožnje in upravljanja vozil v trirazsežnem prostoru, predstavljajo izvirno in uspešno rešitev na tem področju. Pričakovan je nadaljni razvoj znanja na področju: a. razvoja programskih rešitev za interaktivno simulacijo in prikaz gibanja mehanskih sistemov v realnem času, b. analize stabilnosti rešitev nelinearnih diferencialnih enačb, c. razvoja tridimenzionalnega matematičnega modeliranja dinamike sistema teles. Pričakovan je razvoj znanja v biomehaniki in medicini, in sicer na področju: a. postopkov razvoja in verifikacije pri modeliranju človeškega telesa, ob upoštevanju individualnih značilnosti človeškega telesa (telesne konstitucije, starosti, spola). b. priprave preskušancev pri ugotavljanju mehanskih in materialnih lastnosti anatomskih struktur ter dinamičnega odziva človeškega telesa v pogojih trka. c. karakterizacije tkiv, poškodbenih mehanizmov in kritičnih mehanskih obremenitev.
Pomen za razvoj Slovenije
A) Za trajnostni družbeno-ekonomski in kulturni razvoj: a. hitrejše in natančnejše obravnavanje škodnih primerov pri prometnih nezgodah na sodiščih v RS, b. dopolnjevanja sistema avtomobilskega in nezgodnega zavarovanja v RS, c. vzpostavitev baz podatkov in geoinformacijskih sistemov za izboljšanje prometne varnosti, d. izdelavo predpisov o varstvu pri delu, prometnih predpisov, itn. B) Za tehnološki razvoj - rezultate raziskovalnega programa bo mogoče uporabiti v: a. prometu (simulacije poteka prometa, določanje kritičnih cestnih odsekov, itn), b. pravosodju (kvalitetna izvedenska mnenja na področju tehnike in medicine), c. zavarovalništvu (preverjanje verodostojni prijav škode na vozilih in potnikih), d. nizkih gradnjah (kontrola usklajenosti projekta in izvedbe vozišča, dinamika vožnje na posameznih odsekih, ustreznost signalizacije na voziščih v RS, itn), e. športu (obremenitve pri ekstremnih športih), f. medicini (simulacije obremenitev pri različnih vrstah poškodb), g. vojski (izbira in koncipiranje ustreznih terenskih vozil za obstoječo infrastrukturo, simulatorji vožnje, analiza obremenitev posadk, vozil in oborožitvenih sistemov pri bojnem delovanju itn.) in h. strojegradnji (izpopolnjene metode vrednotenj elementov in struktur, razvoj vozil in mobilne tehnike, razvoj novih preizkuševališč in metod testiranja ter nadzora, itn.).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
