Iuventus Plus II (2011-2014), Narodowe Centrum Nauki (NCN). Umowa: IP2011 0234/71
Tytuł projektu: Dynamiczna eliminacja drgań oraz sterowanie drganiami regularnymi i chaotycznymi w nieliniowym układzie autoparametrycznym’’.
Wykonawcy:
- dr hab. inż. Krzysztof Kęcik, (kierownik projektu)
- dr inż. Andrzej Mitura (wykonawca, Politechnika Lubelska),
- prof. dr hab. inż. Jerzy Warmiński (wykonawca, Politechnika Lubelska),
 |
 |
CHARAKTERYSTYKA PROJEKTU BADAWCZEGO
CEL i MOTYWACJA
Projekt badawczy dotyczy problemu eliminacji niebezpiecznych stref drgań w układzie mechanicznym składającym się ruchomej masy (oscylatora) wykonującej ruch pionowy, zamocowanej na specjalnym zawieszeniu wykonanym z nowoczesnych elementów konstrukcyjnych i wahadła fizycznego. W tego typu układach (tzw. układy autoparametryczne) mogą pojawiać się niebezpieczne rozwiązania, nawet przy bardzo niskich częstościach wymuszenia. Proponowane zawieszenie oscylatora składa się z elementów wykonanych z nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych, tj. z tłumika magnetoreologicznego oraz sprężyny wykonanej ze stopu z pamięcią kształtu. Warto dodać, że tego typu zawieszenie nie było dotychczas analizowane w literaturze.
Proponowany rodzaj zawieszenia pozwoli na łatwiejszą kontrolę dynamiki układu oraz poprawi efektywność dynamicznej eliminacji drgań. Dodatkowym atutem naszego rozwiązania jest to, że zmiana parametrów zawieszenia może zachodzić podczas pracy urządzenia, bez konieczności jego zatrzymywania.
Otrzymane wyniki dla takiego rodzaju zawieszenia układu autoparametrycznego zostaną porównane z wynikami dla klasycznego zawieszenia (zawieszenie składające się z tłumika wiskotycznego oraz sprężyny o charakterystyce liniowej i nieliniowej wykonanych z tradycyjnych materiałów).
Głównym celem projektu jest zdobycie wiedzy o efektywności i skuteczności zastosowanego zawieszenia w przypadku zaistnienia niebezpiecznych zjawisk dynamicznych, a także kontrola powstałej dynamiki tak, aby drgania oraz siły przenoszone na określony element były jak najmniejsze.
Ponadto zakłada się wyznaczenie najefektywniejszych zakresów i parametrów, przy których zachodzi dynamiczna eliminacja drgań oraz poznanie wpływu poszczególnych parametrów na to zjawisko. Dodatkowo planuje się wyselekcjonować te parametry układu, które będą najkorzystniejsze do przesuwania bądź eliminowania niebezpiecznych stref drgań, czy też do odpowiedniego dostrajania układu tak, aby otrzymać określony rodzaj ruchu.
Drugim celem jest sterowanie drganiami regularnymi i chaotycznymi. Proponowane rozwiązanie zostanie wykorzystane do utrzymania wahadła) na zadanym atraktorze (utrzymywanie żądanego rozwiązania), tak aby np. nie dopuścić do ruchu chaotycznego lub utrzymywać wahadło w ciągłej rotacji. Ten efekt można wykorzystać w dalszej pracy przy odzyskiwaniu energii (np. z fal morskich.
Otrzymane wyniki powinny wnieść istotny wpływ w dokładniejsze poznanie zjawiska dynamicznej eliminacji drgań w układach autoparametrycznych. Dodatkowo otrzymamy odpowiedź, jaka jest skuteczność nowoczesnych elementów zarówno przy eliminacji drgań jak i przy ich utrzymywaniu. Uzyskane wyniki, mogą posłużyć projektantom i konstruktorom dając wiele wytycznych, które pozwolą na bezpieczniejsze projektowanie maszyn i urządzeń.
Projekt badawczy dotyczy problemu eliminacji niebezpiecznych stref drgań w układzie mechanicznym składającym się ruchomej masy (oscylatora) wykonującej ruch pionowy, zamocowanej na specjalnym zawieszeniu wykonanym z nowoczesnych elementów konstrukcyjnych i wahadła fizycznego. W tego typu układach (tzw. układy autoparametryczne) mogą pojawiać się niebezpieczne rozwiązania, nawet przy bardzo niskich częstościach wymuszenia. Proponowane zawieszenie oscylatora składa się z elementów wykonanych z nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych, tj. z tłumika magnetoreologicznego oraz sprężyny wykonanej ze stopu z pamięcią kształtu. Warto dodać, że tego typu zawieszenie nie było dotychczas analizowane w literaturze.
Proponowany rodzaj zawieszenia pozwoli na łatwiejszą kontrolę dynamiki układu oraz poprawi efektywność dynamicznej eliminacji drgań. Dodatkowym atutem naszego rozwiązania jest to, że zmiana parametrów zawieszenia może zachodzić podczas pracy urządzenia, bez konieczności jego zatrzymywania.
Otrzymane wyniki dla takiego rodzaju zawieszenia układu autoparametrycznego zostaną porównane z wynikami dla klasycznego zawieszenia (zawieszenie składające się z tłumika wiskotycznego oraz sprężyny o charakterystyce liniowej i nieliniowej wykonanych z tradycyjnych materiałów).
Głównym celem projektu jest zdobycie wiedzy o efektywności i skuteczności zastosowanego zawieszenia w przypadku zaistnienia niebezpiecznych zjawisk dynamicznych, a także kontrola powstałej dynamiki tak, aby drgania oraz siły przenoszone na określony element były jak najmniejsze.
Ponadto zakłada się wyznaczenie najefektywniejszych zakresów i parametrów, przy których zachodzi dynamiczna eliminacja drgań oraz poznanie wpływu poszczególnych parametrów na to zjawisko. Dodatkowo planuje się wyselekcjonować te parametry układu, które będą najkorzystniejsze do przesuwania bądź eliminowania niebezpiecznych stref drgań, czy też do odpowiedniego dostrajania układu tak, aby otrzymać określony rodzaj ruchu.
Drugim celem jest sterowanie drganiami regularnymi i chaotycznymi. Proponowane rozwiązanie zostanie wykorzystane do utrzymania wahadła) na zadanym atraktorze (utrzymywanie żądanego rozwiązania), tak aby np. nie dopuścić do ruchu chaotycznego lub utrzymywać wahadło w ciągłej rotacji. Ten efekt można wykorzystać w dalszej pracy przy odzyskiwaniu energii (np. z fal morskich.
Otrzymane wyniki powinny wnieść istotny wpływ w dokładniejsze poznanie zjawiska dynamicznej eliminacji drgań w układach autoparametrycznych. Dodatkowo otrzymamy odpowiedź, jaka jest skuteczność nowoczesnych elementów zarówno przy eliminacji drgań jak i przy ich utrzymywaniu. Uzyskane wyniki, mogą posłużyć projektantom i konstruktorom dając wiele wytycznych, które pozwolą na bezpieczniejsze projektowanie maszyn i urządzeń.
Publikacje w journalach
- Kecik K, Kapitaniak M. Parametric analysis of magnetorheologically damped pendulum vibration absorber. International Journal of Structural Stability and Dynamics (IF=0.675).
- Kecik K., Mitura A., Sado D., J. Warminski. Magnetorheological damping and semi-active control of an autoparametric vibration absorber. Meccanica, 10.1007/s11012-014-9892-2, 2014 (IF=1.747).
- Kecik K., Borowiec M. An autoparametric energy harvester. Th Europen Physical Journal Special Topics 222(7), 1597–1605 (2013) (IF=1.796).
- Kecik K., Mitura A., Warmiński J. Efficiency analysis of an autoparametric pendulum vibration absorber. Eksploatacja i Niezawodnosc-Maintenance and Reliability, 15(3), 221–224, 2013 (IF=0.293).
- Kecik K. Energy harvesting of a pendulum vibration absorber. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 2013(7), 169-172, 2013.
- Kęcik K. Zastosowanie tłumika magnetoreologicznego do sterowania drganiami w układzie mechanicznym z wahadłem. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 2012(2), 223-226, 2012 (IF=0.242).
- Kecik K., Mitura A. Magnetorheological Damping of a System with a Pendulum Vibration Absorber. Machine Dynamics Research. Vol. 36, No 2, 50–57, 2012.
- Kecik K. Influence of nonlinear damping on dynamics of mechanical system with a pendulum. Vibrations in Physical Systems, XXV, 223-228, 2012.
- Kecik K. Bifurcations and control of an autoparametric vibration absorber. Dynamical Systems- Applications. Editors: J.Awrejcewicz, M. Kazimierczak, P. Olejnik and J. Mrozowski, 59-68, 2013 (rozdział w monografi).
Publikacje w mat. konferencyjnych
- Kecik K., Mitura A., Warminski J. Wpływ parametrów układu na zjawisko dynamicznej eliminacji drgań w nieliniowym układzie mechanicznym z wahadłem. Zeszyty streszczeń, p. 79-80, 2014.
- Mitura A., Kecik K., Warminski J. Badania eksperymentalne układu z wahadłem sterowanego za pomocą tłumika MR oraz sprężyny SMA. Zeszyty streszczeń, p. 107, 2014.
- Kecik K. Rusinek R., Warminski J., Wiercigroch M. Dynamics of an active autoparametric system. Proceedings of Nonlinear Dynamics in Enginneering: Modelling, Analysis and Applications p. 35.
- Kecik K., Mitura M., Warminski J. Non-linear Dynamics and Magnetorheological Control of a Pendulum System. Proceedings of the Euromech Colloguium n.541. p.44. ISBN-13978-888-7965728.
Konferencje i referaty
- Poland, Ustroń, 22-26 luty 2014. 53. Sympozjon ''Modelowanie w Mechanice''. Presentation: Wpływ parametrów układu na zjawisko dynamicznej eliminacji drgań w nieliniowym układzie mechanicznym z wahadłem.
- Poland, Ustroń, 22-26 luty 2014. 53. Sympozjon ''Modelowanie w Mechanice''. Paper: Badania eksperymentalne układu z wahadłem sterowanego za pomocą tłumika MR oraz sprężyny SMA.
- Poland, Łódź. 2-5 December. 12th Conference on Dynamical Systems - Theory and Applications (DSTA-2013). Presentation: Bifurcations and control of an autoparametric vibration absorber.
- Great Britan, Aberdeen, 21-23 August, 2013. Nonlinear Dynamics in Engineering: Modelling, Analysis and Applications. 10th. Anniversary CADR International Conference. Presentation: ''Dynamics of an active autoparametric system''.
- Italy, Senigallia, 3-6 June 2013. New Advances in the Nonlinear Dynamics and Control of Composites for Smart Engineering Design. Euromech Colloguium n. 541. Presentation: ''Non-linear Dynamics and Magnetorheological Control of a Pendulum System''.
- Poland, Warsaw, XX French-Polish Seminar of Mechanics, 21 Maj 2012. Paper: ''Dynamics of an autoparametric system with a pendulum and a nonlinear suspension''.
- Poland, Warsaw, XX French-Polish Seminar of Mechanics, 21 Maj 2012. Presentation: ''Analysis of efficiently of an autoparametric pendulum vibration absorber''.
- Poland, Będlewo (near Poznań), 15-19 May, 2012. Vibrations in Physical Systems, XXV. Presentation: ''Influence of nonlinear damping on dynamics of mechanical system with a pendulum''.
- Austria, Wieden, Presentation ‘’Application of magnetorheological dampers to control of a mechanical system with a pendulum’’. ENOC 2014–odbędzie się w czerwcu 2014.
