Projekti / Programi
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.00 |
Tehnika |
Mehanika |
|
| 2.11.00 |
Tehnika |
Konstruiranje |
|
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Snovno in geometrijsko nelinearna mehanika konstrukcij , dinamika, optimiranje tehnoloških procesov
Raziskovalci (46)
Organizacije (1)
Povzetek
Cilj programa je geometrijska, statična, kinematična in dinamična optimizacija konstrukcijskih elementov in konstrukcij ter optimizacija nekaterih tehnoloških procesov. Optimizacija bo vključevala raziskave na področju nelinearne mehanike gradiv in konstrukcij tako iz stališča nelinearne zveze med obremenitvenim in premičnim stanjem, kamor sodijo raziskave statičnih in dinamičnih stabilnih in nestabilnih stanj vitkih konstrukcijskih elementov in vitki konstrukcijski elementi in konstrukcije, ki delujejo na osnovi preskoka sistema, kakor tudi iz stališča nelinearne zveze med tenzorjema napetosti in deformacij. Obravnavan bo tudi primer nosilnosti konstrukcijskih elementov v nadkritičnem področju. Cilj raziskav s stališča dinamično optimiranega konstrukcijskega elementa je v nelinearnem modeliranju realnih elementov. Raziskovali bomo dinamično obnašanje vibracijskih sistemov z raznimi nelinearnostmi v časovnem, frekvenčnem ter faznem prostoru
Pomen za razvoj znanosti
Modeliranje velikih deformacij večosnih konstrukcijskih elementov je običajno precej zahtevno. V povezavi z upoštevanjem nelinearnih lastnosti v materialu pa še vedno predstavljajo precejšen izziv tudi v teoretičnem okviru. Zaradi kompleksnega mehanskega odziva je potrebno matematični model, ki je v praksi redko analitično rešljiv, nujno reševati numerično. Glede na potrebe industrije in hitre spremembe, ki so v tem okolju neizogibne, je potrebno razviti učinkovite numerične algoritme, ki bodo lahko sledili zahtevam in karseda natančno opisali dani problem. Modeliranje in poznavanje procesa ovirane povračljivosti je pomembno zaradi velikega števila možnih aplikacij v tehniki. V primeru nateznih obremenitev med ovirano povračljivostjo v enoosnih SMA elementih je v dostopni literaturi znanih že precej objav. V primeru tlačnih obremenitev med procesom ovirane povračljivosti pa temu ni tako, saj v dostopni literaturi na tem področju nismo našli objav. Proces je pomemben tudi zaradi tega, ker v primeru tlačnih obremenitev nastopi tudi možnost izgube stabilnosti SMA elementa. Tlačno enoosno ovirano povračljivost smo v naših raziskavah obravnavali tako teoretično kot tudi eksperimentalno. Variacijska formulacija splošnega problema geometrijske optimizacije z uporabo metode nivojske postavitve, ki poenostavi popis kompleksne geometrije. Aeroelastična optimizacija deformabilnega aeroprofila glede na mejo stabilnosti na osnovi analitičnega modela flutter-ja. Zaradi nelinearnih mehanskih in geometrijskih lastnosti aerodinamičnih plovil je zelo zahtevno napovedovati kritično mejno hitrost samovzbujenega nihanja. Nove razvite metode za merjenje dinamičnega odziva plovila pa bodo zmanjšale potrebno število pospeškomerov za določitev nihalnih oblik in frekvenc nihanja plovila. Metoda za določitev hitrosti fluida na osnovi hitrosti gibanja progresivnega in povratnega udarnega vala je razširitev osnovne metode tvorjenja udarnega vala v tim. udarni cevi. Zaradi fizikalne omejitve se na tej ne more izvajati meritev udarnih valov pri gibanju fluida kar je nujno pri pravilnem popisu fizikalnih dogodkov v izpušnem sistemu. Štiri stopenjska Eulerjeve kotna transformacija omogoča izogibanje prehoda skozi singularno območje ob transformacijah okrog osnovnih in dodatne osi. Tako ne potrebujemo uporabo za transformacijo zahtevnih quaternion matematičnih struktur. Z uporabo pregrad lahko v tulcu kontroliramo hitrost zgorevanja smodnika ter omejimo velikost največjega nadtlaka. Analiza motnje, ki se vnese v izstrelek pri izstopu iz cevi ni detajlno raziskana. Mnenja smo da bi uspešna rešitev preprečiva oscilacij pri izhodu iz cevi značilno zmanjšala raztros zadetkov izstrelkov. Raziskave dinamičnega obnašanja prožnih struktur prinašajo dosežke na tistih področjih, ki so sočasno zanimivi za velika slovenska izvozna podjetja. Kvaliteta rezultatov v obdobju 09-14 je izkazana z obsežnih številom kvalitetnih publikacij. Razumevanje fizikalnih pojavov v nadzvočnem toku znotraj in zunaj šobe je ključnega pomena za razvoj novih, visokosposobnih nadzvočnih šob. Prav tako je mogoče pridobljena znanja aplicirati na razvoj visokosposobnih letal, ki so namenjena letenju z visokimi podzvočnimi in nadzvočnimi hitrostmi.
Pomen za razvoj Slovenije
S pomočjo dobrega napovednega modela velikih deformacij lahko podjetja, ki se ukvarjajo s preoblikovanjem gradiv, npr. tista, ki izdelujejo komponente za avtomobilsko, letalsko, gradbeno industrijo, ter podjetja, ki razvijajo npr. belo tehniko, hitro in ekonomsko učinkovito izdelajo končni produkt, ki ustreza danim zahtevam. Numerični algoritmi, ki simulirajo dani proizvodi proces, pogosto precej pocenijo ali pa sploh omogočijo izdelavo, saj lahko prihranijo precej časa in sredstev, ki bi jih sicer morali porabiti za izvedbo eksperimentov. Materiali z oblikovnim spominom spadajo v kategorijo tako imenovanih »prilagodljivih« materialov. Ne le da so uporabni kot nosilni elementi zaradi njihovih mehanskih lastnosti kot je trdota, predvsem jih je možno uporabiti kot senzorje ali kot aktuatorje. Možno jih je uporabiti v aplikacijah z visoko finančno dodano vrednostjo. Proces ovirane povračljivosti bi bilo možno uporabiti v veznih elementih v različnih pnevmatičnih in hidravličnih linijah ter tudi v elektrostrojni industriji (električni konektorji). Poleg tega bi bilo možno proizvajati tudi biomedicinske izdelke iz teh materialov. Naprimer razne implantate, proteze, posebne mrežaste cevke, ki se vstavijo v krvne žile, da se poveča krvni pretok. Ti materiali se lahko uporabljajo tudi v gradbeništvu. Lastnost superelastičnosti je možno uporabiti tudi v posebnih blažilnih pripravah, ki omejujejo dinamične efekte v zgradbah. Cilj geometrijske optimizacije je prihranek materiala oziroma boljša izkoriščenost materiala, kar ima za posledico večjo konkurenčnost izdelka. Predstavljena področja raziskovalne dejavnosti imajo možnost aplikacije rezultatov predvsem v avtomobilski in letalski industriji. Nadaljnji razvoj visokotemperaturnega merilnika dinamičnega tlaka bo omogočil sledenje tlačnim valovanjem v izpušnem sistemu motornega vozila na še višjih temperaturah ter vibracijah. Na osnovi izmerjenih rezultatov z merilniki bo podjetje Akrapovič konstruiralo in izdelovalo visoko zmogljive izpušne sisteme, ki bodo motorjem z notranjim zgorevanjem povečali navor, moč in izkoristek. Raziskave na nadzvočnih šobah in njihova optimizacija lahko vpliva na razvoj na dveh podorčjih: na raziskovalnem in na industrijskem. Na raziskovalnem področju je pomemben vidik optimiranja oblik dvostenskih in klinastih nadzvočnih šob, saj le te občutno izboljšajo zmogljivosti nadzvočnih letal in raket. Ključno pri optimizacijskem procesu je uporaba novih numeričnih metod in eksperimentalna verifikacija rezultatov. Na industrijskem področju je izziv v tehnološki zahtevnosti nadzvočnih šob, saj je zaradi delovanja pri visokih temperaturah in zahtevani povečani zmogljivosti potrebno izbrati takšne materiale, ki bodo zagotavljali ustrezno delovanje šobe. Pomen raziskovalnih rezultatov leži v povezavi z napredkom teoretičnih znanj (objave, citiranost) z hkratno uporabnostjo novo nastalega znanja v veliki slovenski izvozni industriji. To je dokazano s prehodom doktorjev znanosti, ki so v obdobju 2009-14 končali svoje usposabljanje, v veliko slovensko izvozno industrijo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
