Projekti / Programi
Numerična in eksperimentalna analiza nelinearnih mehanskih sistemov
01. januar 2013
- 31. december 2016
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.02 |
Tehnika |
Mehanika |
Eksperimentalna mehanika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Raziskovalci (11)
Organizacije (1)
Povzetek
Fizikalne in trdnostne lastnosti materialov bistveno vplivajo na obnašanje nosilnih elementov med obremenjevanjem in posledično na celotni odziv mehanskega sistema. Razvoj modela za natančen opis napetostno-deformacijskega obnašanja materiala s funkcionalnimi gradienti mehanskih lastnosti skozi sam material je bistvenega pomena za optimalno rabo sodobnih materialov in komponent, saj lahko s kombiniranjem različnih lastnosti dosežemo povečano oz. kontrolirano odpornost proti porušitvi materiala in komponente. Primeri pri katerih dosežemo povečano odpornost so nehomogeni več strukturni materiali, površinske prevleke, vsadki, večslojni materiali. Namen programa je raziskati fundamentalna dejstva, ki so odločilna za razumevanje nastanka porušnih mehanizmov v materialu z gradientom različnih mehanskih lastnosti, razvojem in prenosom napetostni in deformacij med posameznimi fazami oz. sloji in različnimi strukturami v materialu. Končni rezultat bi bil oblikovan v obliki več parametričnih modelov za modeliranje in preračun strukture materiala, ter napetostno-deformacijski odziv mehanskega sistema, ki bi nastal iz takega materiala. Program je namenjen doseganju ciljev, ki jih ne moremo doseči v okviru industrijsko razvojnih projektov.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru raziskovalnega programa smo izvajali temeljne raziskave na področju vpliva heterogenih struktur materialov na lomno obnašanje z namenom doseči večjo odpornost na utrujenostno kot tudi stabilno rast razpoke. Pri tem so bili uporabljeni obstoječi, kot tudi razvitii novi algoritmi za preračun in modeliranje konfiguracijskih sil, za kvantificiranje spremembe lomnih parametrov. S čemer so rezultati postali aplikativni, kako za večplastne kovinske materiale, kompozitno strukturo in nazadnje za organsko biološko zgradbo pri različnih načinih obremenjevanja. Poleg temeljnih, potekale so aplikativne raziskave na področju vpliva zaostalih napetosti na mejno dinamično nosilnost kako pri vzvojno, tako tudi pri upogibno preobremenjenih komponentah. Za spremljanje utrujenostne rasti razpoke smo razvili sistem »on-line health monitoring«, ki spremlja spremembo amplitude deformacijskega obnašanja med utrujenostno rastjo razpoke z oblikovanjem kalibracijske krivulje. Z namenom, da se zmanjša število opazovanih območij je bil uspešno uporabljen novo razvit algoritem za optimiranje topologije komponent, ki poleg zmanjšanja teže še dodatno znižuje tudi koncentracije napetosti na kritičnih mestih. Na osnovi znanstvenih raziskav smo razvili vzorec za določevanje lomne žilavosti iz tankostenskega cevovoda. Znanstveni pomen raziskovalnih rezultatov se ogleda v aplikaciji teh v nadaljnjih raziskavah na inštitutih in univerzah v tujini. Praktično popolna realizacija zastavljenega programa je omogočila napredek na področju poznavanja obnašanja heterogenih materialov, vpliva stanja materiala na lomno obnašanje kot tudi razvoj novih tehnik za spremljanje napetostno/deformacijskega stanja materiala na površini. Na področju obnašanja heterogenih materialov so bili razviti modeli na osnovi koncepta konfiguracijskih sil razvoja razpok, ki so se uspešno izkazali za interpretacijo lomnega obnašanja med statičnim [COBISS 16995862,18284566,17860886,17174806, 15086358] in dinamičnim obremenjevanjem [Ref.19101206]. Rezultati znanstvenih spoznanj predstavljajo osnovo za nadaljnji razvoj sistemov za spremljanje dinamičnega odziva konstrukcijskih komponent v letalski in vesoljski tehnologiji.
Pomen za razvoj Slovenije
Razvoj nosilnih komponent spremlja razvoj sodobne industrije, v katero je potrebno prenesti znanja s področja obnašanja komponent pod statično in dinamično večosno obremenitvijo. Razvoj inženirskih in numeričnih modelov, ki se verificirajo z eksperimentalnimi meritvami, je možen ob poznavanju obnašanja materiala, poznavanju stanja materiala, kot tudi razvoja sistema za deformacijsko obnašanje. Prenos znanstvenih spoznanj skozi seminarje za gospodarstvo in kongresna srečanja v Sloveniji, prispeva razvoju novih metod in postopkov v strojegradnji, industriji jekla kot tudi v elektrogospodarstvu. Za spremljanje deformacijskega obnašanja smo uspešno implementirali razvoj modela za določevanje mehanskih obremenitev na komponentah elektroenergetskega sistema. Znanstveno raziskovalno delo je delno potekalo v sodelovanju z inštitutih Avstrijske akademije znanosti, Ruske akademije za znanost, kot tudi na univerzah v tujini. Znanstveni izsledki so bili publicirani skupaj s tujimi raziskovalci v uglednih mednarodnih revijah in konferencah s čemer neposredno prispevajo prepoznavnosti in mednarodni veljavnosti doseženih raziskovalnih rezultatov programske skupine.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
