Grant/Projek zakończony
Elektro-mechaniczne struktury periodyczne
Identyfikator grantu: PT00618
Kierownik projektu: Arkadiusz Żak
Politechnika Gdańska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Gdańsk
Data otwarcia: 2017-11-13
Data zakończenia: 2024-02-20
Streszczenie projektu
Z uwagi na powtarzalność, struktury periodyczne posiadają dość nietypowe własności fizyczne. Manifestują się one najwyraźniej w dziedzinie częstotliwości, jako obecne w ich spektrach pasma dozwolone oraz zabronione. Ich obecność wpływa na zachowanie się tego typu struktur w odniesieniu do propagacji sygnałów wibroakustycznych, które mogą być przenoszone w ściśle określonych, dozwolonych pasmach częstotliwości. Pozwala to w naturalny sposób poszukiwać możliwości wykorzystania struktur periodycznych jako elementów tłumiących.
Co więcej, dzięki zaawansowanym technikom obliczeniowym i symulacjom komputerowym możliwym stało się projektowanie i optymalizacja dynamiki struktur periodycznych, które pozwalają nie tylko na projektowanie położenia pasm zabronionych w widmie ich częstotliwości, lecz również na selektywny wybór charakteru tłumionych sygnałów, tzn. czy to np. drgań wzdłużnych, giętnych lub skrętnych, jak i ich dowolnych kombinacji.
Własności struktur periodycznych wynikają wprost z ich geometrii na poziomie tzw. komórki elementarnej, której parametry w istocie determinują dynamikę całej struktury w skali makroskopowej.
Struktury periodyczne mogą być strukturami pasywnymi lub aktywnymi. W przypadku tych drugich rolę elementów aktywnych najczęściej przejmują elementy piezoelektryczne. Łączne wykorzystanie możliwości pasywnego tłumienia sygnałów wibroakustycznych przez struktury periodyczne z aktywnym sterowaniem elementami piezoelektrycznymi pozwala na ich bardzo efektywne wykorzystanie.
Co więcej, dzięki zaawansowanym technikom obliczeniowym i symulacjom komputerowym możliwym stało się projektowanie i optymalizacja dynamiki struktur periodycznych, które pozwalają nie tylko na projektowanie położenia pasm zabronionych w widmie ich częstotliwości, lecz również na selektywny wybór charakteru tłumionych sygnałów, tzn. czy to np. drgań wzdłużnych, giętnych lub skrętnych, jak i ich dowolnych kombinacji.
Własności struktur periodycznych wynikają wprost z ich geometrii na poziomie tzw. komórki elementarnej, której parametry w istocie determinują dynamikę całej struktury w skali makroskopowej.
Struktury periodyczne mogą być strukturami pasywnymi lub aktywnymi. W przypadku tych drugich rolę elementów aktywnych najczęściej przejmują elementy piezoelektryczne. Łączne wykorzystanie możliwości pasywnego tłumienia sygnałów wibroakustycznych przez struktury periodyczne z aktywnym sterowaniem elementami piezoelektrycznymi pozwala na ich bardzo efektywne wykorzystanie.
Publikacje
- A. Żak, M. Krawczuk, M. Palacz, Ł. Doliński, W. Waszkowiak, High frequency dynamics of an isotropic Timoshenko periodic beam by the use of the Time-domain Spectral Finite Element Method, Journal of Sound and Vibration 409, (2017) 318-335
- A. Żak, M. Krawczuk, A higher order transversely deformable shell-type spectral finite element for dynamic analysis of isotropic structures, Finite Elements in Analysis and Design 142, (2018) 17-29
- A. Żak, M. Krawczuk, G. Redlarski, Ł. Doliński, S. Koziel, A three-dimensional periodic beam for vibroacoustic isolation purposes, Mechanical Systems and Signal Processing 130, (2019) 524-544
- M. Palacz, A. Żak, M. Krawczuk, FEM-based wave propagation modelling for SHM: Certain numerical issues in 1D, Materials 13, (2020) 1-15
- M. Palacz, M. Krawczuk, A. Żak, Spectral element methods for damage detection and condition monitoring, Springer 1, (2020) 549-558
- A. Żak, W. Waszkowiak, A spline-based FE approach to modelling of high frequency dynamics of 1-D structures, Computer & Mathematics with Applications 104, (2021) 13-33