Nieliniowe modelowanie połączeń w konstrukcjach

Celem projektu jest rozwój metod nieliniowego modelowania i analizy połączeń w konstrukcjach inżynierskich, ze szczególnym uwzględnieniem złączy klejonych oraz innych typów połączeń materiałowych i kontaktowych. Połączenia stanowią kluczowe strefy wielu układów konstrukcyjnych, w których dochodzi do koncentracji naprężeń, inicjacji uszkodzeń oraz występowania złożonych zjawisk nieliniowych, takich jak uplastycznienie materiału, degradacja właściwości mechanicznych czy rozwarstwienie w strefie styku materiałów. Właściwe odwzorowanie tych zjawisk ma zasadnicze znaczenie dla wiarygodnej oceny nośności, trwałości oraz bezpieczeństwa konstrukcji.
Główny nacisk w projekcie zostanie położony na zaawansowane analizy obliczeniowe z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) w zakresie nieliniowym. Planowane prace obejmą rozwój i zastosowanie modeli numerycznych umożliwiających realistyczne odwzorowanie zachowania połączeń w konstrukcjach pod różnego rodzaju oddziaływaniami mechanicznymi oraz w różnych skalach geometrycznych – od pojedynczych złączy i elementów konstrukcyjnych po bardziej złożone układy konstrukcyjne. Szczególna uwaga zostanie poświęcona modelowaniu stref kontaktowych, zjawisk inicjacji i propagacji uszkodzeń oraz interakcji pomiędzy pracą elementów konstrukcyjnych a zachowaniem połączenia.
W ramach projektu analizowane będą różnorodne konfiguracje konstrukcyjne, w których połączenia stanowią integralny element układu nośnego. Dotyczyć to będzie zarówno nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych wykorzystujących połączenia klejone lub hybrydowe, jak i konstrukcji istniejących, w tym obiektów o szczególnym znaczeniu technicznym lub historycznym. Tak przyjęty zakres tematyczny pozwoli na rozwijanie uniwersalnych metod modelowania i analizy, które mogą znaleźć zastosowanie w wielu obszarach inżynierii konstrukcyjnej.
Istotnym elementem projektu będzie również weryfikacja i kalibracja modeli obliczeniowych na podstawie danych eksperymentalnych oraz informacji pozyskiwanych z pomiarów rzeczywistych elementów konstrukcyjnych. Badania doświadczalne będą miały charakter wspomagający i będą ukierunkowane na identyfikację właściwości materiałowych, parametrów modeli numerycznych oraz mechanizmów uszkodzeń w strefach połączeń. Uzyskane dane pomiarowe mogą obejmować zarówno wyniki kontrolowanych badań laboratoryjnych, jak i informacje o rzeczywistych imperfekcjach geometrycznych elementów, pozyskiwane z wykorzystaniem nowoczesnych technik pomiarowych i metod inżynierii odwrotnej.
Opracowane i zweryfikowane modele numeryczne zostaną wykorzystane w analizach parametrycznych oraz w badaniach nad wpływem geometrii elementów, właściwości materiałowych oraz technologii wykonania połączeń na zachowanie całych układów konstrukcyjnych. Rezultatem projektu będzie rozwój zaawansowanych narzędzi obliczeniowych i metod modelowania nieliniowego, umożliwiających bardziej realistyczną analizę konstrukcji z uwzględnieniem rzeczywistego zachowania połączeń. Uzyskane wyniki przyczynią się do pogłębienia wiedzy na temat pracy złączy w konstrukcjach oraz mogą stanowić podstawę do doskonalenia metod projektowania i oceny bezpieczeństwa konstrukcji inżynierskich.