Projekti / Programi
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.00 |
Tehnika |
Mehanika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T000 |
Tehnološke vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Materiali z oblikovnim spominom, Snovno nelinearna mehanika, Ovirana povračljivost, geometrijska optimizacija, metoda nivojske postavitve; Flutter, strukturna dinamika, vibracijsko utrjujanje, porazdeljeno dušenje, konstitutivno modeliranje. Digitalne meritve, računalniški vid.
Raziskovalci (38)
Organizacije (1)
Povzetek
Matematične modele, ki popisujejo termomehansko obnašanje materialov z oblikovnim spominom lahko razvrstimo v tri glavne skupine: mikro – termodinamski modeli, makro – fenomenološki modeli ter makro – mikromehanski modeli. Naš namen je razvijati makro – fenomenološke modele za popis večosnega napetostnega stanja v večosnih SMA elementih in nekonstantnega enoosnega napetostnega stanja v enoosnih SMA elementih.
Geometrijska optimizacija tlačno litih nosilcev avtomobilskega motorja z namenom prihranka materiala ob predpisani nosilnosti, geometrijskih in tehnoloških omejitvah. Geometrijska optimizacija temelji na variacijski formulaciji optimizacijskega problema v kombinaciji z uporabo metode nivojske postavitve za popis geometrije elementa.
Teoretično in praktično bomo analizirali vpliv sunkovitega vetra (burje) na vozilo ter razvijali protiveterne ovire prilagojene zaščiti pred burjo.
Z visokotemperaturnim merilnikom dinamičnega tlaka bomo merili hitrost vročih plinov v izpušnem sistemu. Za to bomo razvili pasivno Doppler metodo za zaznavanjem progresivnega in povratnega udarnega vala nastalega pri odpiranju izpušnega ventila.
Raziskovalo se bo področje vibracijskega utrujanja z namenom celotne predikcije dobe trajanja dinamično obremenjenih izdelkov. Raziskovali se bodo mehanizmi dušenja v materialih s poudarkom na obvladovanju prostorsko porazdeljenega strukturnega dušenja kompozitnih struktur. Cilj bo obvladovanje pametnih struktur s sekundarno ali primarno zaznavalno funkcijo. Na področju dinamike sistemov togih ter prožnih teles se bo nadaljevalo raziskavami dinamike gibajočega 1D ter 2D kontinuuma z uporabo metode absolutnih vozliščnih koordinat.
Ključna tema raziskovanja je konstitutivno modeliranje in numerični vidiki v zvezi z učinkovito vgradnjo v MKE programe. Tema izhaja iz industrijskega problema, kjer smo poskušali napovedati elastično povračljivost pločevine z uporabo MKE. Za namen izdelave računsko učinkovite metode za namen materialnega modeliranja bo glavnina naporov posvečena razvoju numeričnih metod na področju konstitutivnega modeliranja.
Omenimo naj še pomemben vidik pri praktični uporabi konstitutivnih modelov: snovna karakterizacija. Kompleksni modeli imajo večje število parametrov, torej je njihova identifikacija bolj zapletena. Pri pomanjkanju eksperimentalnih podatkov postane tak problem nepogojen. V načrtu imamo tudi razvoj lastnega algoritma za inverzno identifikacijo modelnih parametrov.
Algoritmi za merjenje parametrov v digitalnih slikah omogočajo meritve in osnovo za krmiljenje vozil v avtomobilski industriji. Poleg obstoječih razvitih algoritmov so v razvoju novi algoritmi na podlagi Bezierjevih krivulj in njihova uporaba pri razpoznavanju računalniškega vida v avtomobilski industriji in avtomatizaciji proizvodnih linij.
Pomen za razvoj znanosti
Modeliranje velikih deformacij večosnih konstrukcijskih elementov je običajno precej zahtevno. Zaradi kompleksnega mehanskega odziva je potrebno matematični model, ki je v praksi redko analitično rešljiv, nujno reševati numerično. Za potrditev teoretičnih napovedi so nujno potrebni tudi skrbno načrtovani in pazljivo izvedeni laboratorijski preizkusi, ki skupaj s teorijo pripomorejo k boljšemu razumevanju danega problema.
Modeliranje ovirane povračljivosti je pomembno zaradi velikega števila možnih aplikacij v tehniki. Sam proces predvsem v primeru večosnih SMA elementov in večosnega napetostnega stanja še ni ustrezno matematično popisan, zato je tudi napovedovanje učinkov ovirane povračljivosti omejeno. Uspešni matematični modeli ovirane povračljivosti bi pripomogli k boljšemu razumevanju tega pojava.
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.
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.
Analiza motnje, ki se vnese v izstrelek pri izstopu iz cevi ni detajlno raziskana. Mnenja smo da bi uspešna rešitev preprečila oscilacije izstrlkov pri izhodu iz cevi in značilno zmanjšala raztros zadetkov.
Obvladovanje strukturne dinamike je temeljnega pomena za dosego daljše dobe trajanja izdelkov kot tudi za zmanjševanje njihove hrupnosti. Gre za zelo fundamentalne in aktualne raziskave, ki so pomembne za nadaljnji razvoj dušenja v okviru strukturne dinamike. Prav tako pričakujemo znanstveni doprinos pri obvladovanju dinamičnega obnašanja spojev.
Pri obravnavi zaznavalne funkcije majhnih in lahkih struktur pričakujemo pomemben znanstveni doprinos pri razvoju analitično eksperimentalnega vrednotenja takih sistemov.
Dandanes se raziskovalci po vsem svetu ukvarjajo s področjem konstitutivnega modeliranja. Za industrijske namene je še posebej pomembno, da se rešuje kompleksen robni problem s kompleksno geometrijo, v tem pogledu pa je najsmotrneje nadgraditi MKE programe z novimi konstitutivnimi modeli.
Brezdotično merjenje in krmiljenje zahteva razvoj novih računalniških algoritmov, ki omogočajo hitro in točno obdelavo slik in pripravo rezultatov za nadaljnjo obdelavo. Tako razviti novi algoritmi omogočajo objavo rezultatov na matematičnih in tehniških znanstvenih področjih.
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.
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 aktuatorje. Proces ovirane povračljivosti bi bilo možno uporabiti v veznih elementih v različnih pnevmatičnih in hidravličnih linijah ter tudi v elektrostrojni industriji. Poleg tega bi bilo možno proizvajati tudi biomedicinske izdelke iz teh materialov.
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.
Vsi rezultati raziskav bodo prenešeni v podjetje Pipistrel, kjer bodo propeler izdelali. Propeler z aktivno kontrolo mejne plasti bo vgrajen v Pipistrelova električna letala.
Nadaljnji razvoj visoko temperaturnega 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 in izkoristek.
Pri razvoju visoko zmogljivih propelerjev za letala na električni pogon smo se osredotočili na povečanje izkoristka ter zmanjšanja hrupa letala predvsem v fazi vzleta. Razvit propeler bo imel boljši izkoristek predvsem pa manjši hrup.
Neposredni vpliv bo preko raziskovalnega partnerja, ki prihaja iz slovenske industrije in se ukvarja z razvojem žarilne svečke z integriranim zaznavalom tlaka. Gre za vodilnega evropskega proizvajalca žarilnih svečk, ki ima ambicije igrati pomembno funkcijo tudi pri žarilnih svečkah z integriranim zaznavalom tlaka.
Posredni vpliv pričakujemo pri razvoju kompetenc, ki jih bo lahko slovenska industrija (avtomobilska, gospodinjski aparati, itd) koristila pri izdelavi izdelkov s konkurenčno prednostjo in s tem dodano večjo vrednostjo.
Posredni pomen predstavlja tudi uveljavljanje raziskovalne skupine v širšem evropskem okolju in s tem možnosti za sodelovanje v okviru EU in širše.
V Sloveniji je avtomobilska industrija ena od še dobro stoječih industrij. Napredek in razvoj v tej panogi predstavlja tudi računalniški vid in preko njega razpoznavanje in določanje objektov. Za ta namen so bistvenega pomena algoritmi določanja digitalnih kontur in transformacijo v parametrične krivulje. Segment s tega področja predstavlja tudi smer predpostavljenega raziskovalnega programa.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
