ΠΕΝΕΔ - Ενότητες Εργασιών |
||
ΦΑΣΗ Α: Ανάπτυξη και Εφαρμογή Αριθμητικών Μεθοδολογιών σε Μοντέλα Οχημάτων Μικρής ΚλίμακαςΤο συνολικό έργο εκτελέστηκε σε τρεις φάσεις. Η Φάση Α, αφορούσε στην ανάπτυξη και εφαρμογή αριθμητικών μεθοδολογιών με στόχο τον προσδιορισμό της δυναμικής απόκρισης και κόπωσης, καθώς και τη βέλτιστη αναγνώριση παραμέτρων απλοποιημένων μοντέλων της κατασκευής λεωφορείου. Εργασία Α1: Ανάπτυξη δυναμικών μοντέλων και προσδιορισμός της απόκρισής τους Στα πλαίσια του παρόντος έργου, αναπτύχθηκαν αρχικά κατάλληλα δυναμικά μοντέλα, στηριζόμενα στη σύνθεση βασικών στοιχείων του εξεταζόμενου οχήματος και μελετήθηκε η επίδραση των τεχνικών χαρακτηριστικών των αναρτήσεων και των ελαστικών στην απόκρισή του. Η εκτίμηση των γεωμετρικών και μαζικών ιδιοτήτων των υποκατασκευών έγινε με βάση την προκαταρκτική μελέτη σχεδίων οχήματος της εμπλεκόμενης εταιρίας, σε συνεργασία με μέλη του προσωπικού της. Επίσης, έγινε εκτίμηση των απαιτούμενων στους υπολογισμούς τεχνικών χαρακτηριστικών των αναρτήσεων του λεωφορείου. Στη συνέχεια, η έμφαση επικεντρώθηκε στην ανάλυση και την καλύτερη κατανόηση των δυναμικών φαινόμενων, τα οποία σχετίζονται κυρίως με την επίδραση των ανομοιομορφιών του οδοστρώματος στην οδηγητική και δυναμική συμπεριφορά του λεωφορείου. Εργασία Α2: Ανάλυση αξιοπιστίας απλών μοντέλων οχημάτων σε αστοχία από κόπωση υπό την επιρροή αβεβαιοτήτων Στόχος της παρούσης εργασίας ήταν η ανάπτυξη μεθόδων υπολογισμού της αξιοπιστίας ή πιθανότητας αστοχίας των οχημάτων από κόπωση λαμβάνοντας υπόψιν τις αβεβαιότητες στα μηχανικά μοντέλα και στα μοντέλα διεγέρσεων που προκαλούνται από το προφίλ του οδοστρώματος. Το ενδιαφέρον στην παρούσα ενότητα εργασίας εστιάσθηκε στην αντιμετώπιση των αστοχιών λόγω κόπωσης που εμφανίζονται σε δομικά στοιχεία οχημάτων, ένα φαινόμενο που είναι έντονα μη ντετερμινιστικό και υπόκειται σε σοβαρές τυχηματικές επιρροές λόγω της ίδιας του της φύσης. Το οδικό προφίλ, οι αρχικές ατέλειες του υλικού, η απόκριση του σκελετού του οχήματος και των έντονα μη γραμμικών αποσβεστήρων και ελαστικών, αλλά και οι αβεβαιότητες στην προσομοίωση και πιθανοτική φύση όλων των παραγόντων καθιστά εξαιρετικά δύσκολη και ενδιαφέρουσα την επίλυση αυτού του προβλήματος. Εργασία Α3: Αναγνώριση αξιόπιστων μηχανικών μοντέλων κατασκευών μέσω μετρήσεων Στόχος της Εργασίας Α3 ήταν η ανάπτυξη μεθόδων και αντίστοιχου λογισμικού αναγνώρισης αξιόπιστων μηχανικών μοντέλων των υποκατασκευών οχημάτων αξιοποιώντας πληροφορίες από ταλαντωτικές μετρήσεις. Η αναγνώριση αναφέρεται αφενός στην επιλογή της κατάλληλης κατηγορίας παραμετρικών μηχανικών μοντέλων (π.χ. γραμμικών, ιδιομορφικών, μη γραμμικών) και αφετέρου στην εκτίμηση των τιμών των παραμέτρων της κατηγορίας μοντέλων που επιλέχθηκε. Η μεθοδολογία είναι χρήσιμη για την βελτίωση της ακρίβειας των προβλέψεων των θεωρητικών μοντέλων του σκάφους των οχημάτων και για την πρόβλεψη της μελλοντικής συμπεριφοράς των οχημάτων σε φορτία που προέρχονται από τις διακυμάνσεις του προφίλ του οδοστρώματος. Οι προαναφερθέντες στόχοι επιτεύχθηκαν με προσαρμογή και περαιτέρω ανάπτυξη διαθέσιμων τεχνικών αναγνώρισης μηχανικών μοντέλων. Για την επίτευξη των στόχων ολοκληρώθηκαν με επιτυχία οι παρακάτω δραστηριότητες: Εργασία Α4: Υλοποίηση συστήματος προσδιορισμού απόκρισης και βέλτιστου σχεδιασμού μοντέλων λεωφορείου μικρής κλίμακας Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν ο συνδυασμός και σύνθεση των μεθοδολογιών που αναπτύχθηκαν στις Εργασίες Α1-Α4 σε λογισμικό, το οποίο αναπτύχθηκε κυρίως σε περιβάλλον MATLAB. Η υλοποίηση αυτή έγινε με στενή συνεργασία όλων των εμπλεκομένων ερευνητικών ομάδων. Το σύστημα αυτό αποτελείται από δύο διακριτά κύρια μέρη. Συγκεκριμένα, το πρώτο μέρος αναφέρεται στον προσδιορισμό της δυναμικής απόκρισης, ενώ το δεύτερο περιλαμβάνει το τμήμα της βέλτιστης αναγνώρισης των παραμέτρων του οχήματος, καθώς και την επιλογή και αναθεώρηση απλών μοντέλων οχημάτων.
ΦΑΣΗ Β: Ανάπτυξη και Εφαρμογή Αριθμητικών Μεθοδολογιών σε Μοντέλο Λεωφορείου Μεγάλης ΚλίμακαςΣτη Φάση Β, οι μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν στη Φάση Α τροποποιήθηκαν και εφαρμόσθηκαν σε δυναμικά μοντέλα μεγάλης κλίμακας, τα οποία προέκυψαν από τη λεπτομερή γεωμετρική διακριτοποίηση λεωφορείου της συμμετέχουσας εταιρίας. Ειδικότερα, η Φάση Β περιέλαβε τις εξής εργασίες: Εργασία Β1: Ανάπτυξη λεπτομερούς χωρικού μοντέλου λεωφορείου και γεωμετρική διακριτοποίηση Το κύριο αντικείμενο της Φάσης Β του εκτελεσθέντος έργου ήταν η επέκταση και εφαρμογή των αριθμητικών μεθοδολογιών που αναπτύχθηκαν στη Φάση Α σε μηχανικό μοντέλο μεγάλης κλίμακας, το οποίο αναφέρεται σε ένα πραγματικό λεωφορείο της συμμετέχουσας εταιρίας. Ειδικότερα, στην Εργασία Β1 πραγματοποιήθηκε λεπτομερής μελέτη των μηχανολογικών σχεδίων του εξεταζόμενου οχήματος και ιδιαίτερα των αναρτήσεων, του πλαισίου και της υπερκατασκευής του. Εργασία Β2: Ανάλυση της επίδρασης των μη γραμμικών χαρακτηριστικών στη δυναμική απόκριση του λεωφορείου Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης μοντέλων λεωφορείων μικρής κλίμακας, αναπτύχθηκαν ακριβέστερα μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων, τα οποία λαμβάνουν υπόψη την παραμόρφωση διαφόρων τμημάτων του σώματος του οχήματος. Πιο συγκεκριμένα, αυτό έγινε με εφαρμογή της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων στα μέλη των αναρτήσεων, στο πλαίσιο και στην υπερκατασκευή λεωφορείου της συνεργαζόμενης εταιρείας, όπως περιγράφηκε στα πλαίσια της Εργασίας Β1. Όπως ήταν αναμενόμενο, το δυναμικό μοντέλο που προέκυψε είναι ιδιαίτερα πολύπλοκο, αφού παρουσίασε περισσότερο από ένα εκατομμύριο βαθμούς ελευθερίας. Εργασία Β3: Ανάλυση αξιοπιστίας πολύπλοκων μοντέλων οχημάτων σε αστοχία από κόπωση υπό την επιρροή αβεβαιοτήτων Η εργασία αυτή είναι γενίκευση της Εργασίας Α2 σε πολύπλοκα μοντέλα οχημάτων με σχετικά πολλούς βαθμούς ελευθερίας. Η ανάλυση αξιοπιστίας πολύπλοκων μοντέλων οχημάτων σε αστοχία από κόπωση υπό τη επιρροή αβεβαιοτήτων προϋποθέτει τον συνδυασμό (α) μεθοδολογιών πρόβλεψης της συσσώρευσης βλάβης λόγω κόπωσης κατασκευών οχημάτων που υπόκειται σε στοχαστικές διεγέρσεις, και (β) στοχαστικών μεθόδων προσομοίωσης για την ποσοτικοποίηση και την διάδοση των αβεβαιοτήτων μοντελοποίησης της κατασκευής, μηχανισμών κόπωσης και χαρακτηριστικών των διεγέρσεων στην πρόβλεψη της αξιοπιστίας σε αστοχία λόγω κόπωσης των κατασκευών. Συγκεκριμένα, τα κύρια επιτεύγματα στην εργασία αυτή είναι τα εξής: Εργασία Β4: Βέλτιστος πειραματικός σχεδιασμός για την αναγνώριση μοντέλων Στόχος της Εργασίας ήταν η ανάπτυξη μεθόδων βέλτιστου πειραματικού σχεδιασμού κατασκευών μεγάλης κλίμακας, δηλαδή μεθόδων βέλτιστης επιλογής της διάταξης (θέσης και αριθμού) των αισθητήρων, της διάταξης των διεγερτών και των χαρακτηριστικών διέγερσης. Οι μέθοδοι αυτοί αποσκοπούν στη δημιουργία και αξιοποίηση μετρήσεων που εμπεριέχουν τη μέγιστη δυνατή πληροφορία για τον αξιόπιστο προσδιορισμό των ιδιομορφικών και μηχανικών μοντέλων. Πιο συγκεκριμένα, οι ερευνητικές δραστηριότητες συμπεριλαμβάνουν τα εξής:
Εργασία Β5: Υλοποίηση συστήματος προσδιορισμού απόκρισης και βέλτιστου σχεδιασμού μοντέλων λεωφορείου μεγάλης κλίμακας Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν ο συνδυασμός και σύνθεση των μεθοδολογιών που αναπτύχθηκαν στις Φάσεις Α και Β σε λογισμικό. Η υλοποίηση αυτή έγινε με στενή συνεργασία όλων των εμπλεκομένων ερευνητικών ομάδων. Ουσιαστικά, η παρούσα Εργασία είναι το συμπλήρωμα και η επέκταση της Εργασίας Α4, ώστε να επιτυγχάνεται ο προσδιορισμός της απόκρισης, η αναγνώριση μοντέλων, η μελέτη αξιοπιστίας σε κόπωση, και ο βέλτιστος πειραματικός σχεδιασμός μοντέλων λεωφορείου μεγάλης κλίμακας.
ΦΑΣΗ Γ: Πειραματική Πιστοποίηση ΜεθοδολογιώνΤέλος, στη Φάση Γ, η οποία περιέλαβε τις εξής εργασίες: Εργασία Γ1: Μετρήσεις της στατικής και δυναμικής απόκρισης του πλαισίου και της υπερκατασκευής του λεωφορείου Στα πλαίσια της παρούσας Φάσης Γ οι μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν στις Φάσεις Α και Β πιστοποιήθηκαν με πραγματικές πειραματικές μετρήσεις από εργαστηριακό σκάφος λεωφορείου μικρής κλίμακας. Αρχικά προτάθηκε η χρήση του λεωφορείου της συμμετέχουσας εταιρείας για το οποίο διεξήχθει συστηματική μελέτη της συμπεριφοράς του στην προηγούμενη Φάση Β. Όμως, μετά από προσεκτική μελέτη, έγινε κατανοητό ότι η χρήση των πολύπλοκων δυναμικών μοντέλων του λεωφορείου δεν θα ικανοποιούσε σε αυτή τη φάση τους στόχους των εργασιών Γ1 και Γ2 λόγω (α) περιορισμένων δυνατοτήτων αξιόπιστης διεξαγωγής των μετρήσεων ταλαντώσεων του πραγματικού λεωφορείου, (β) περιορισμένων δυνατοτήτων εφαρμογής του λογισμικού αναθεώρησης μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων σε μοντέλα με βαθμούς ελευθερίας μεγαλύτερους από εκαντοντάδες χιλιάδες βαθμούς ελευθερίας. Είναι γνωστό ότι ο πιο αποτελεσματικός και αξιόπιστος τρόπος για την πιστοποίηση και έλεγχο της αποτελεσματικότητας μεθοδολογιών όπως αυτές που αναπτύχθηκαν στις Εργασίες Α3, Β2, Β3 και Β4 ήταν η εφαρμογή τους σε ελεγχόμενα εργαστηριακά πειράματα. Για τον σκοπό αυτό αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Δυναμικής Μηχανών του ΑΠΘ εργαστηριακό πλαίσιο λεωφορείου μικρής κλίμακας με στόχο την πιστοποίηση των μεθοδολογιών με ελεγχόμενες πειραματικές μετρήσεις. Εργασία Γ2: Βελτίωση των μηχανικών μοντέλων προσομοίωσης μέσω μετρήσεων Η πειραματική μελέτη στατικών μεγεθών και δυναμικών (κυρίως μορφικών) χαρακτηριστικών του οχήματος είναι κορυφαίας σημασίας στην ανάπτυξη και βελτίωση του μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων που το αντιπροσωπεύει. Στην παρούσα εργασία, εφαρμόστηκε οι μεθοδολογία αναγνώρισης που αναπτύχθηκαν στις Εργασίες Α3 και Β4, με στόχο να βελτιωθεί το μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων του πειραματικού λεωφορείου μικρής κλίμακας. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε συστηματικά η επίδραση των κύριων παραγόντων στους οποίους οφείλονται οι σημερινές αδυναμίες ανάπτυξης αποτελεσματικής και αξιόπιστης μεθοδολογίας αναγνώρισης μοντέλων. Στόχος των μελετών είναι η αποτελεσματική αντιμετώπιση των δυσκολιών αυτών και η ανάπτυξη, βελτίωση και τελειοποίηση μιας αξιόπιστης μεθοδολογίας αναγνώρισης μοντέλων. Ένας από τους κύριους παράγοντες που μελετήθηκε είναι η επίδραση της αυθαίρετης επιλογής των τιμών των συντελεστών βαρύτητας στο σταθμισμένο άθροισμα των ιδιομορφικών υπολοίπων. Όπως προ-αναφέρθηκε, στην Εργασία Α3 το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίσθηκε αποτελεσματικά αναπτύσσοντας την πολυκριτηριακή μεθοδολογία αναγνώρησης μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων. Επίσης, στην παρούσα εφαρμογή πιστοποιείται ότι τα προβλήματα υπολογιστικής πολυπλοκότητας έχουν αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά.
|
||