Analizy obliczeniowe
Stateczność wywrotna (statyczna i dynamiczna) pojazdów
Bazując na wieloletnim doświadczeniu i specjalistycznej wiedzy, Katedra oferuje analizy stateczności wywrotnej pojazdów na różnego typu podwoziach. Obliczenia statycznej stateczności wywrotnej wykonujemy w oparciu o własne, oryginalne i wielokrotnie zweryfikowane algorytmy obliczeniowe. Na ich bazie, nasi pracownicy stworzyli programy komputerowe, które aktualnie pozwalają nam na szybkie przeprowadzanie ocen stateczności różnego typu mobilnych maszyn. Uwzględniają one między innymi podatności kół ogumionych oraz podatność podłoża.
Przy analizach stateczności dynamicznej wykorzystujemy modele symulacyjne tworzone głównie w komercyjnych środowiskach klasy MBS.
Do weryfikacji udoskonalanych modeli obliczeniowych wykorzystujemy specjalną platformę. Dzięki układowi hydrostatycznemu może ona być pochylana pod dowolnym kątem i tym samym symulować przebywanie badanego referencyjnego pojazdu na stoku. Dla kół referencyjnego pojazdu znajdującego się na platformie możemy rejestrować reakcje styczne oraz normalne a później porównywać je z analogicznymi wartościami uzyskanymi na drodze obliczeniowej.
Stateczność kierunkowa pojazdów przemysłowych
Stateczność kierunkowa pojazdów przemysłowych rozumiana jest jako zdolność pojazdu kołowego do utrzymania kierunku pożądanego przez kierowcę. Wysokie prędkości ruchu (typowo ponad 50km/h) prowadzą do zmian trajektorii ruchu. Katedra posiada doświadczenie i propozycje rozwiązań, dzięki którym uzyskuje się prostoliniowy kierunek ruchu. Są to rozwiązania pasywne stosowane w układzie skrętu jak i aktywne – przyhamowanie kół pojazdu. Rozwiązania są testowane w programach symulacyjnych oraz optymalizowane.
Dynamika maszyn i pojazdów (MBS)
Na rynku obecne jest coraz więcej programów do symulacji komputerowej oraz firm oferujących usługi przeprowadzenia takich badań. Doświadczenie członków Katedry sięga lat 90, kiedy prowadzane były pierwsze takie badania. Do prowadzenia takich badań potrzebna jest wielokrotna weryfikacja otrzymanych wyników symulacyjnych oraz pomiarów dla różnych maszyn i urządzeń. Znajomość różnic między różnymi rodzajami wymuszeń, stosowanie oprogramowania wielokrotnie sprawdzonego, znajomość słabych/niedopracowanych w programach symulacyjnych rozwiązań pozwala na unikanie błędnych wyników symulacji. W Katedrze sprawdzono wiele programów do symulacji komputerowej a doświadczenie pozwala wybrać najkorzystniejsze dla Państwa potrzeb.
Wytrzymałość ustrojów nośnych (MES)
Projektowanie ustrojów nośnych maszyn i pojazdów wymaga stosowania metod obliczeniowych umożliwiających uwzględnienie złożoności struktur, szerokiego spektrum oddziaływań fizycznych, również nieliniowych, w tym zjawisk kontaktowych.
Posiadane oprogramowanie (NE/Nastran) i doświadczenie pracowników Katedry pozwalają zaoferować przeprowadzenie numerycznych obliczeń wytrzymałościowych ustrojów nośnych oraz zespołów maszyn i pojazdów metodą elementów skończonych w zakresie analiz liniowych i nieliniowych.
Zjawiska zachodzące w ośrodkach rozdrobnionych (DEM)
Dzięki specjalistycznej wiedzy w zakresie badania parametrów ośrodków rozdrobnionych, a także wykorzystaniu narzędzi numerycznych, Katedra oferuje prowadzenie symulacji zjawisk zachodzących w ośrodkach rozdrobnionych. Dzięki metodzie elementów dyskretnych możliwe jest prognozowanie: sił działających na narzędzia urabiające masę gruntową, zużycia narzędzi roboczych, prędkości rozładunku materiału sypkiego ze zbiorników, oporów związanych z mieszaniem proszków czy nawet kruszeniem skał.
W naszym laboratorium posiadamy szereg przyrządów takich jak aparat skrzynkowy, aparat trójosiowego ściskania, edometr, wstrząsarka z zestawem sit oraz inne, które służą do określania zarówno podstawowych właściwości fizycznych, jak i parametrów wytrzymałościowych ośrodków rozdrobnionych. Dzięki bogatemu zapleczu laboratoryjnemu, jesteśmy w stanie określać parametry wejściowe dla różnych modeli obliczeniowych, czyli wykonywać tak zwaną kalibrację modelu. Kalibracja modeli DEM jest obecnie najczęściej stosowaną metodą do wyznaczania parametrów wejściowych modelu. Jest to metoda iteracyjna, polegająca na porównywaniu wyników eksperymentu do wyników symulacji i takiej zmianie parametrów modelu (rodzaj prawa kontaktu, współczynniki tarcia, siły adhezji, itp.), aby wyniki symulacji jak najlepiej odzwierciedlały eksperyment. Posiadając wiedzę dotyczącą badanego procesu i ośrodka rozdrobnionego, możliwa ekstrapolacja ustalonych parametrów, także na inne procesy, co znacząco skraca czas prowadzonych badań.
Na ponizszych materiałach wideo przedstawiono:
- Przykładową symulację koła łazika księżycowego przetaczającego się po gruncie sypkim, z badań nad wpływem kształtu i wymiarów bieżnika (ostróg) na osiągane parametry. Jednym z głównych zastosowań metody elementów dyskretnych w Katedrze jest pomoc w opisaniu zjawisk zachodzących pod elementami jezdnymi pojazdów. Dzięki lepszemu poznaniu tych zjawisk, możliwe będzie lepsze prognozowanie sił uciągu, przyczepności, głębokości kolein czy też ogólnie rozumianej mobilności pojazdu w terenie. Poza tym, możliwe będzie racjonalizacja elementów jezdnych zwłaszcza w zakresie poprawy sił uciągu i zmniejszenia oporów ruchu.
- Przykładową symulacja wysypywania piasku kwarcowego o średnicy zastępczej 1 do 3 mm z modelowego silosu. Dzięki podobnym symulacjom, możliwe jest określenie optymalnej geometrii silosu, zwłaszcza kąta leja zsypowego, w zależności od wypełniającego go materiału, a także oszacowanie prędkości w zależności od średnicy wylotu leja lub rodzaju urządzeń wspomagających.
Przepływy cieczy oraz gazów (CFD)
Zespół prowadzi działalność naukowo badawczą w zakresie modelowania przepływów z wykorzystaniem oprogramowania Ansys (CFX, Fluent).Wykonujemy analizy CFD dla maszyn i komponentów hydraulicznych, a także badania symulacyjne opływu pojazdów.
Wśród realizowanych dotychczas projektów znalazły się między innymi:
- Analiza przecieków w szczelinach pompy zębatej
W ramach badań wykonano analizę przepływu czynnika roboczego dla różnych parametrów pracy pompy tj. prędkości obrotowej kół zębatych i ciśnienia tłoczenia, i różnychwielkości szczelin promieniowej i osiowej. Na podstawie wykonanych obliczeń możliwe było określenie wpływu wielkości szczelin na sprawność wolumetryczną. - Analiza CFD pompy łopatkowej
W ramach badań modelowych przeprowadzono szereg symulacji dla różnych parametrów pracy pompy. Przeanalizowano wpływ prędkości obrotowej wirnika oraz wartości ciśnienia w kanale tłocznym na zmiany ciśnienia w przestrzeniach międzyłopatkowych, a także występowanie zjawiska kawitacji i jego intensywność. - Analiza opływu samochodu ciężarowego
W ramach projektu wykonano szereg analiz numerycznych pozwalających na analizę pól prędkości i ciśnień na, i wokoło samochodu ciężarowego. Na podstawie analizy map przestrzennych możliwe było uzyskanie informacji o obszarach obniżających doskonałość aerodynamiczną pojazdu oraz ich późniejsza modyfikacja. Przeprowadzone symulacje pozwoliły również uzyskać wartości współczynników między innymi współczynnika oporu (współczynnika doskonałości aerodynamicznej).
