Innovatív szerkezet tervezés, korszerű anyagok használata és azok természeti, társadalmi és egészségügyi hatásai (TEAM3)

Projektterv: projektlépések, tevékenységek és projektelemek

Az innovatív tervezés során olyan szerkezeti variánsok kerülnek kifejlesztésre, amelyek az eddigiekhez képest jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, vagyis könnyebbek, biztonságosabbak, gazdaságosabbak. A költségcsökkentéshez megfelelő költségfüggvény és hatékony matematikai szélsőérték-számító módszer szükséges. Ezért kifejlesztésre és továbbfejlesztésre kerül egy aránylag egyszerű költségszámítás hegesztett szerkezetekre, és adaptálásra kerül több matematikai optimáló módszer.
A korszerű mérnöki teherviselő szerkezetek fő követelményei a biztonság, gyárthatóság és gazdaságosság. A kidolgozott optimális tervezési rendszer biztosítja a biztonságot és gyárthatóságot a tervezési és gyártási feltételek kielégítésével és a gazdaságosságot a költségfüggvény minimálásával. Reális számszerű modell-problémák kerülnek alkalmazásra az innovatív tervezés bemutatására, és szempontokat adnak az optimált variánsok összehasonlításával. A biztonságos tervezés széleskörű szilárdságtani ismereteket igényel.

Az analízisben részletezésre kerül a hegesztési feszültségeket és alakváltozásokat, a vékonyfalú rudak szilárdságtanát, a stabilitást, csőszerkezeti csomópontokat, fáradást, rideg törést, rezgéscsillapítást, földrengésre való méretezést, tűzvédelmet és költségszámítást.

Az optimális méretezés alkalmazásra kerül a hegesztett „I” és szekrénytartókra, illetve oszlopokra, hegesztett kötésekre, csőszerkezetű rácsos tartókra, keretekre, bordázott lemezekre és héjakra. Részletesen ismertetésre kerül a korszerű matematikai függvényminimáló módszereket.

Az alkalmazásokban megjelenik a bunker, távvezeték-torony szállítószalag-híd, tároló tartály tető, szélturbina-torony, csővezeték-erősítés, hegesztett kivágó prés, futódaru-híd.

A szerkezetek optimalizálása során nem csak a műszaki és gazdasági szempontoknak kell dominálnia, hanem figyelembe kell venni a környezetvédelmi célokat is. A környezeti hatások számszerűsítésére életciklus-elemzést végezünk. Az életciklus elemzést több évtizede világszerte alkalmazzák termékek, technológiák és szolgáltatások környezetközpontú elemzésére és összehasonlítására. Az életciklus-elemzés lehetőséget ad arra, hogy a szerkezetek tervezése során, a szerkezet teljes életciklusára vonatkozóan (beleértve a nyersanyag-kitermelést, a szállítást, a megmunkálási műveleteket és a hulladékok újrahasznosítását) becslést tudjunk adni a környezetre gyakorolt hatásról. A legfontosabb környezeti hatáskategóriák az üvegházhatású gázok kibocsátása, a fémércek és a fosszilis energiahordozók kimerülése, valamint a természeti környezet élővilágára és az emberi szervezetre gyakorolt toxikus, közvetlen egészségügyi hatás.

Esetleges üzemzavari állapotokban előforduló nagy nyomásnövekedésű (robbanásszerű) terhelések kis valószínűséggel előforduló igénybevételt jelentenek a szerkezetekre. A robbanási (por, gáz köd) állapot nagyon gyakran kis szilárdságú, általában sík lemezfelületekkel határolt, különböző anyagokból (fém, üveg, kompozit és ezek kombinációja) készült berendezésekben alakul ki. A célzott alapkutatás célja ezen szerkezeti elemek vizsgálata statikus és dinamikus terhelések hatására, olyan módszer kidolgozása, amely segítségével különböző terheléseknél a szerkezet optimális kialakítására eljárás fejleszthető. Célunk továbbá a nemzetközi kapcsolatrendszer bővítése, H2020-as kutatói team létrehozása, pályázat előkészítése és beadása.

A projekt végrehajtásának alátámasztottsága és az intézményre és környezetére (ágazati, területi és vonzáskörzeti) gyakorolt innovatív és ösztönző hatása

A tervezett kutatási téma alapkutatás jellegű. A kifejlesztett végeselem modellek, az elvégzett szimulációs vizsgálatok, a különböző szerkezetek, illetve szerkezeti elemek analízise és optimálása, a biztonságtechnikai vizsgálatok, a különböző anyagok alkalmazásainak hatásvizsgálata mind arra szolgálnak, hogy megbízhatóbb és olcsóbb szerkezetek, illetve szerkezeti elemek jöjjenek létre. Külön figyelmet fordítunk az anyagfelhasználás környezeti, társadalmi és egészségügyi hatásainak vizsgálatára.

A Miskolci Egyetem oktatásában a BSc, MSc, PhD képzésben kívánjuk felhasználni az elért eredményeket. További célunk a hallgatók, a PhD hallgatók bevonása és itt tartása az egyetemen. További cél a nemzetközi pályázatokra való felkészülés, mely elsődlegesen H2020 pályázatokat jelent. A környezeti hatásokat az életciklus-elemzés módszerével vizsgáljuk.

Gantt diagram

Frissítve: 2015.05.16. 14:10