NYME-Műszaki Mechanika és Tartószerkezetek Intézet

<h1 align="center">Kutatás</h1>

 

 

Kutatási alaptevékenységek:

 

-faanyag és faalapú anyagok mechanikai viselkedésének, jellemzőinek vizsgálata

- faanyag, faalapú anyagok szálerősítésének (CFRP) vizsgálata

- faszerkezetek kapcsolatainak, csomóponti kialakításainak mechanikai vizsgálata

- faszerkezet teherbírási határállapotának vizsgálata

- rugalmas és viszkoelasztikus anyagmodell alkalmazásával faszerkezeti elem erőtani optimalizálása a végeselem-módszer alkalmazása

-faszerkezetek és technológiai folyamatok tervezésére

-anizotróp anyagú szerkezetek erőtani méretezésének módszertani kutatása

- egyéb anyagú szerkezetek kísérleti vizsgálata

-faanyag tönkremeneteli folyamatának és mechanika tulajdonságaimak vizsgálata akusztikus emissziós analízissel

 

Az intézet műszerparkja

 

- statikus és dinamikus erő- és alakváltozás mérő

- transzmissziós és reflexiós optikai feszültségvizsgáló

- hosszú idejű (ún. tartós) alakváltozás mérő

- univerzális anyagvizsgáló gépek

- végeselem-program (ANSYS)

- video-extensometer

- akusztikus emissziós mérőrendszer

- kísérleti munkák kivitelezéséhez asztalos és fémipari műhely

 

Ezekkel az eszközökkel az alábbi általános vizsgálatokra nyílik lehetőség:

 

1. Anyagvizsgálat (faanyag, faalapú anyagok, műanyagok, fémek)

 

- rugalmas, viszkózus, képlékeny anyagjellemzők kísérleti meghatározása

- statikus, dinamikus, ismétlődő, tartós szilárdságok kísérleti meghatározása

- különböző paraméterek (hőmérséklet, nedvességtartalom, geometriai méret, stb.) mechanikai jellemzőkre gyakorolt hatásának vizsgálata,

- a belső feszültségek meghatározása

 

2. Szerkezeti csomópontok, kapcsolóelemek, különféle toldások teherbíró-képességének, alakváltozásának, jelleggörbéjének, merevségének vizsgálata

 

3. Szerkezeti elemek mechanikai viselkedésének vizsgálata

 

- a teherbíró-képesség meghatározása

- alakváltozási jellemzők meghatározása

- klimatikus igénybevételek hatására ébredő feszültségek és alakváltozások meghatározása

 

4. Szerkezetek (építési faszerkezetek és bútorszerkezetek) mechanikai viselkedésének vizsgálata

 

- a (statikus, dinamikus, ismétlődő, tartós) teherbírási határállapot meghatározása

- alakváltozási jellemzők meghatározása

 

Az elméleti mechanikai ismeretek és a felsorolt vizsgálati módszerek együttes alkalmazása a faipar területén a következő komplex feladatok megoldását teszi lehetővé:

 

- teherviselő (építési) faszerkezetek és bútorszerkezetek tervezése, erőtani méretezése

 

- bizonyos gyártási paraméterek meghatározása, technológiai folyamatok részeinek, elemeinek optimalizálása (pl. szárítási technológiák optimalizálása a repedések és vetemedések elkerülése érdekében, hajlított elemek gyártási technológiájának kialakítása a selejt csökkentése érdekében, stb.)

 

- gyártmány- és termékfejlesztés, alaki optimalizálás az erőjáték szempontjából

 

Az intézetben végzett kutatások 

 

- Faanyag szénszálas szövettel történő megerősítésének kísérleti vizsgálata

- a faanyag és faalapú anyagok mechanikai tulajdonságainak anizotrópiája

- a faanyag és a faalapú anyagok tönkremeneteli elméletei

- hazai fafajok rövid idejű, statikus technikai szilárdságainak kísérleti meghatározása

- a faanyag és faalapú anyagok viszkoelasztikus tulajdonságai

- viszkoelasztikus anyagegyenlet alkalmazása rúdszerkezet erőtani vizsgálatában

- a végeselem-módszer alkalmazásának lehetőségei a faipar területén

- szárítási folyamatok modellezése 

- a mechanikai viselkedés, tönkremeneteli folyamatok roncsolásmentes vizsgálata akusztikus emissziós analízissel

- faanyag terhelési előtörténetének vizsgálata akusztikus emissziós analízissel

 

  

Az elmúlt három év legjelentősebb tudományos eredményei

 

A faanyag ortotróp rugalmas tulajdonságai

Kidolgoztunk olyan mérési módszereket, amelyekkel kísérletileg meghatároztuk néhány fafaj technikai rugalmas állandóit a merevségi és az alakíthatósági tenzorkomponensek számításához.

 

A faanyag szilárdsági vizsgálata

Megvizsgáltuk – elméletileg és gyakorlati mérésekkel – a különböző anizotrópiai elméleteket a faanyagra való használhatóságuk szempontjából. Meghatároztuk hat fafaj azon technikai szilárdságait, amelyekkel a szilárdsági tenzor komponensei számíthatók. Kidolgoztuk az anizotróp anyagok erőtani méretezésének alapelveit és a számítási algoritmust. 

 

A faanyag viszkoelasztikus anyagtörvénye

A faanyagot mint kvázi nemlineárisan viszkózus anyagot modelleztük. A hasonlósági törvény alkalmazásával – a feszültségszint és a nedvességtartalom változtatásával – extrapoláltunk a hosszú idejű viselkedésre. A kúszási függvények ismeretében számítással meghatároztuk a relaxációs függvények anyagállandóit.

 

Viszkoelasztikus rúdszerkezetek erőtani számítása

Kidolgoztuk a viszkoelasztikus anyagtörvényű rúdszerkezet erőtani számításának elméletét és egy önállóan készített iterációs számítógépes programmal – akár időben változó terhelés mellett – meghatároztuk tetszőleges hálózatú rúdszerkezet csomóponti mozgásait és igénybevételeit. Statikailag határozatlan, viszkoelasztikus anyagú rúdszerkezet esetén az igénybevételek szélső értékének helye és nagysága az idő függvénye.

 

A faanyag hő- és nedvességtranszportja, belső feszültségek

Végeselem-módszerrel modelleztük a faanyag szárítása során fellépő fizikai folyamatokat és meghatároztuk az ezek következtében fellépő feszültségi és alakváltozási tenzormezőt.

 

Faszerkezetek méretezése

Elvégeztük különböző építési faszerkezetek méretezését, illetve korábban készült faszerkezetek (elsősorban födém- és tetőszerkezetek) állagfelmérését, ellenőrzését és javítását.

 

A faanyag tönkremeneteli folyamatainak feltárása akusztikus emissziós analízissel

Nagyszámú kísérlettel feltártuk, hogy a faanyag tönkremenetele nem korlátozódik kizárólag a leggyengébb keresztmetszetre, hanem az egész terhelt térfogat jelentős mértékű tönkremenetelével kell számolnunk. Megállapítottuk, hogy a faanyag nedvességtartalomtól függetlenül rideg módon törik szobahőmérsékleten.