Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Adaptive crash energy absorber based on a granular jamming mechanism

Bartkowski Piotr, Bukowiecki Hubert, Gawiński Franciszek, Zalewski Robert

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2022

|

Vol. 70, nr 1

art. no. e139002

EN

The following discussion concerns the use of innovative smart materials called vacuum-packed particles (VPPs) as active energy absorbers. VPP, also known as a granular jamming system, is a structure composed of granular media contained within an elastomer coating. By changing the vacuum pressure inside the coating, it is possible to control the mechanical properties of the structure. VPPs have many applications, e.g. in medicine, robotics, and vibration damping. No attempts have yet been made to use VPPs to absorb the energy of a collision, although, given their properties, this could very well be an interesting application. In the first part of the paper, the general concept of the absorber is presented. Then a prototype and the empirical tests conducted are precisely described. The middle part of the paper considers the basic properties of VPP and modeling methodology. A proposal for a constitutive equation is presented, and a numerical simulation using LS-Dyna was performed. In the final section, the concept of a smart parking post is presented.

2

Koncepcja innowacyjnej kładki transportowej typu tensegrity do zadań ratowniczych

Gilewski W., Sabouni-Zawadzka Al A.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

7467--7474, CD2

PL

W pracy zaproponowano koncepcję nowego typu konstrukcji mostów rozwijalnych, bazujących na strukturach typu tensegrity. Do zaprojektowania rozwijalnej kładki wykorzystano cechy inteligencji konstrukcji tensegrity, rozumiane jako możliwość szybkiego sterowania własnościami struktury. Kładki takie mogą mieć zastosowania jako tymczasowe przejścia dla pieszych, a także być wykorzystywane w służbach ratowniczych, wojskowości lub alpinizmie lodowym. Jak wskazują wyniki prowadzonych analiz, dzięki stanom samonaprężenia występującym w strukturach tensegrity, istnieje możliwość ich kontroli i sterowania, co pozwala na zmiany geometrii, redukcje przemieszczeń oraz kompensację brakującego elementu w przypadku awarii. Możliwe jest także dostosowywanie się konstrukcji do trudnych do przewidzenia sytuacji obciążeniowych. Powyższe cechy konstrukcji tensegrity, a także ich lekki charakter, predestynują je do zastosowania w służbach ratowniczych.

EN

The paper focuses on a conceptual study on a new type of deployable bridges, based on tensegrity structures. Special properties of these structures, such as the inherent smartness, were used to create a conceptual design of the footbridge. Presented structures may be used as temporary passages for pedestrians or single vehicles, they can have military applications and be employed in rescue services of different kinds and mountaineering. As the results of the performed analyses indicate, tensegrity structures are prone to the structural control. By changing the value of prestressing forces, it is possible to reduce displacements and compensate a broken element in case of structural failure. It is also possible to adjust the structure to work in changing conditions and unpredictable loading scenarios. All the above features of tensegrity structures, as well as their lightweight character, make them an interesting solution as far as the applications in rescue services are concerned.

3

Analiza dynamiczna MES wirnika Jeffcotta z powierzchniowymi czujnikami piezoelektrycznymi

Cupiał P., Kozioł M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2013

|

T. 16, nr 47

61--68

PL

Zjawiska występujące w wirujących układach stanowią interesujący i trudny obszar badań w dynamice maszyn. W pracy omówiono sposób modelowania za pomocą programu Ansys wirnika Jeffcotta, początkowo bez, a następnie wraz z czujnikami piezoelektrycznymi. Modelowanie zjawisk tłumienia wewnętrznego i zewnętrznego w wirującym układzie odniesienia wymagało przygotowania szczególnego programu wewnątrz środowiska Ansys Otrzymano wyniki dla drgań wałów przy stałych prędkościach wirowania oraz przy liniowo narastającej prędkości obrotowej (przejście przez prędkość krytyczną). Poprawność analiz została zweryfikowana przez porównanie wyników z rozwiązaniami analitycznymi. Ponadto zbadano wpływ wirowania na przebiegi i wartości napięć generowanych w elementach piezoelektrycznych.

EN

The phenomena taking place in rotating systems constitute an interesting and difficult field of study in machine dynamics. The paper will discuss the modelling of a Jeffcott rotor without and with piezoelectric patches placed on its surface, using the finite element code ANSYS. To properly account for the rotating and non-rotating damping in the rotating reference frame it was necessary to develop a separate program inside the ANSYS environment, enhancing the existing possibilities. Results have been obtained for the rotor vibrations, for both a constant rotation speed and for a linearly increasing speed (the passage through resonance). The correctness of the analysis has been verified through comparison with analytical solutions. Moreover, the rotation effects on the time histories and the values of the voltage generated on the piezoelectric patches have been studied.

4

Przykłady zastosowań materiałów inteligentnych w monitorowaniu i adaptacji konstrukcji

Holnicki-Szulc J., Pawłowski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 2

94-100

PL

Przedstawione zostały możliwości zastosowania inteligentnych materiałów w dwóch ważnych dziedzinach, jakimi są monitorowanie konstrukcji metalowych oraz rozpraszanie energii uderzeń. Prowadzenie ciągłej oceny stanu, w jakim znajduje się konstrukcja pozwala nie tylko na wydłużenie czasu jej eksploatacji ale również na unikniecie wielu niespodziewanych uszkodzeń. Proponowany system składa się z piezoelektrycznego generatora fal giętnych o niskiej częstotliwości, układu piezoelektrycznych sensorów oraz centralnego komputera, który identyfikuje uszkodzenie. Zarejestrowany przebieg wygenerowanej w konstrukcji fali, po przesyłaniu do komputera, porównywany jest z sygnałem wzorcowym konstrukcji nieuszkodzonej. W przypadku wystąpienia niezgodności, przeprowadzane jest rozpoznanie położenia i wielkości defektu. W tym celu konieczne jest wykonanie dynamicznej analizy odwrotnej sformułowanej jako zadanie optymalizacji gradientowej. Minimalizowaną funkcję celu stanowi odległość między mierzoną doświadczalnie odpowiedzią konstrukcji uszkodzonej a odpowiedzią symulowaną numerycznie, uwzględniającą możliwy rozkład uszkodzeń poprzez wprowadzenie tzw. dystorsji wirtualnych, które określają (w jednoznaczny sposób) parametry uszkodzenia konstrukcji. Gdy konstrukcja poddana jest silnym obciążeniom dynamicznym konieczne jest zapewnienie dysypacji dostarczanej przez nie energii. Zazwyczaj dysypatory energii projektuje się jako urządzenia pasywne, o charakterystyce materiałowej przystosowanej do najbardziej prawdopodobnego kierunku i siły uderzenia. Jednak w wielu przypadkach zmienność rzeczywistych obciążeń dynamicznych jest tak duża, że optymalnie zaprojektowany pasywny dysypator energii nie jest efektywny. Właściwym rozwiązaniem jest wówczas zastosowanie absorbera o aktywnie sterowanej charakterystyce materiałowej. W odpowiedzi na pomiar dokonany przez system sensorów (np. radarów lub akcelerometrów) definiowany jest sygnał sterujący, wysyłany następnie do aktywatorów (np. cylindrów z cieczą magnetoreologiczną lub mikrobezpieczników), które wymuszają pożądane korekty własności mechanicznych elementów konstrukcji rozpraszających energię. Przedstawione w artykule koncepcje zastosowania aktywnej adaptacji w podwoziu lotniczym oraz inteligentnych konstrukcji energochłonnych (MFM) dobrze ilustrują efektywność oraz potencjał aktywnego rozpraszania energii.

EN

The possibilities of application of intelligent materials in structural monitoring and impact absorption are presented in the article. Performing constant surveillance not only provides longer lifetime of the structure but also helps in preventing accidental failure. The proposed system consists of a piezoelectric generator of low frequency flexural waves, a set of piezoelectric sensors and central computer, which is used for the identification of a defect. The measured signal of the wave generated in the structure is remotely transmitted to the computer and compared to the model signal of the undamaged structure. In case of discrepancy of the signals, location and size of a defect is recognized by performing inverse dynamic analysis, formulated as a gradient optimisation task. The minimized objective function is the distance between the measured response of the damaged structure and numerically simulated response of the undamaged structure. Possible distribution of the defects is modelled by so-called virtual distortions, which uniquely describe parameters of the damage. When the structure is subject to a significant dynamic loading, it is necessary to dissipate its kinetic energy. Hnergy absorbers arc mostly designed as passive devices with the characteristics of the material adjusted to the most probable direction and strength of the impact. The variety of real loadings causes the fact that even an optimally designed passive system is not effective. In many cases absorbers with actively controlled characteristics should be considered as an alternative solution. In the active absorbers, the measurements provided by the system of sensors (i.e. radars or accelerometers) define the control signal, which is directed to the actuators (i.e. cylinders with magnelorheological fluid or structural micro-fuses) responsible for the changes in the mechanical properties of the structural elements. The concepts of adaptive aircraft landing gear and the energy absorbing intelligent structure (MFM), which are presented in the article, illustrate the efficiency and potential of the adaptive impact absorption.

5

Inteligentne materiały w konstrukcjach inżynierskich

Tylikowski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 2

101-105

PL

Najpopularniejszymi materiałami używanymi w budowie konstrukcji inteligentnych są materiały piezoelektryczne, materiały z pamięcią kształtu oraz ciecze magneto- i elektroreologiczne. Do opisu i klasyfikacji materiałów i konstrukcji zawierających elementy pomiarowe, wykonawcze oraz elementy układu sterowania stosuje się termin inteligentne lub adaptacyjne. Chociaż pojęcie układów lub konstrukcji inteligentnych może być stosowane w projektowaniu i wykonawstwie budynków, mostów, rurociągów, autostrad, pojazdów drogowych, aktualne badania koncentrują się głównie na zagadnieniach przemysłu kosmicznego i lotnictwa. Piezoelektryczne elementy z powodzeniem stosowano w zamkniętym układzie regulacji. Zwłaszcza drgania jednowymiarowych układów ciągłych były intensywnie badane pod względem możliwości zastosowań piezoelektrycznych elementów pomiarowych i wykonawczych. Materiały z pamięcią kształtu znalazły znaczne zastosowanie w hybrydowych kompozytach włóknistych ze względu na możliwości zmiany właściwości mechanicznych oraz możliwości generowania sił wewnętrznych. Zmiana ich sztywności wywołana jest termicznie wymuszoną przemianą martenzytyczną we włóknach wykonanych ze stopów z pamięcią kształtu. Przeprowadzone badania wykazały, że całkowita lub częściowa aktywacja zasadniczo wpływa na częstości własne, postacie drgań jak i właściwości akustyczne konstrukcji kompozytowych.

EN

The most common materials applied in intelligent systems are SMA. piezoelectric materials, electrorheological fluids, and magnetorheological fluids. Intelligent, smart, adaptive and other terms have all been used to describe and/or classify materials and structures which contain their own sensors, actuators and computational control capabilities and/or hardware. Although intelligent material systems and structure concepts can be applied to design and implementation of buildings, bridges, pipelines, ships, and ground-based vehicles, recent research efforts have been concentrated on potential aerospace and aircrafts applications. Piezoelectric sensors and actuators have been applied successfully in the closed-loop control. Comprehensive static and dynamic models for a piezoelectric actuator glued to a beam were presented. A dynamic model for a simply supported beam with a piezoelectric actuator perfectly bonded to each of its upper and lower surfaces was successfully developed. Shape memory alloy (SMA) hybrid composites are a class of materals capable of changing both their stiffnesses by applying in-plane loads and their elastic properties. This stiffness modification occurs as a result of thermally induced martensite phase transformation of SMA fibers embedded in usual laminated composite structures. Comprehensive studies investigating eigen-frequencies and eigen-functions of SMA hybrid adaptive panels with uniformly and piecewise distributed actuation indicate that the temperature activation effectively changes the eigen-frequencies and the mode shape of the plate.

6

Inteligentne materiały i konstrukcje

Tylikowski A.

Dozór Techniczny

|

1998

|

z. 5

101--105, 107