Proiect 106/2007, cod cncsis 247/2007 director proeict dr. Ligia Munteanu Titlul proiectului caracterizarea bazata pe cunoastere a capacitatii de amortizare a nanocompozitelor din materiale auxetice si nanotuburi de carbon rezumat

I. Teoria solitonilor si metoda cnoidala

Teoria solitonilor si metoda cnoidala se refera in primul rand la de teorii, modele si metode de rezolvare a ecuatiilor cu derivate partiale si diferentiale neliniare de evolutie. Teoria permite determinarea solutiilor exacte, explicite, si a solutiilor analitice descrise ca o suprapunere de vibratii cnoidale liniare si vibratii cnoidale neliniare.

Teoria solitonilor a permis rezolvarea unor probleme nesolutionate pana in prezent, de mecanica, biomecanica si inginerie mecanica. Metoda cnoidala este o metoda inversa de imprastiere cu reprezentari theta (functii ). Metoda cnoidala este descrisa in cartea pentru care am primit premiul Academiei Romane Henri Coanda pe anul 2002. Aceasta carte de teoria solitonilor este prima de acest gen din tara. Cartea a fost tradusa si tiparita intr-o editie imbunatatita in Book Series Fundamental Theories of Physics, vol.143, Kluwer Academic Publishers, in 2004.

II. Aplicatii ale materialelor functionale in sisteme inteligente utilizate in controlul vibratiilor, deformatiilor si a ruperii compozitelor.

Sistemele materiale inteligente isi pot controla comportamentul la schimbarea parametrilor externi si interni, la fel ca si sistemele biologice. Senzorii si controlerii (construiti din materiale functionale: ceramice piezoelectrice, aliaje cu memoria formei) sunt integrate in structura la nivel macro- si mezoscopic. Rezultatele obtinute de mine pana in prezent se refera la caracterizarea materialelor inteligente (materiale cu memoria formei si ceramice piezoelectrice) si a rolului lor in controlul activ si semi-activ al vibratiilor, deformatiilor si ruperii. Am configurat cateva sisteme inteligente cu auto-control dinamic la o schimbare a parametrilor externi si interni. S-au construit legi constitutive inteligente care includ optimizarea activitatii actuatorilor si senzorilor integrati in material.

Am studiat aliajele cu memoria formei (SMA) si ceramicele piezoelectrice, dupa cum urmeaza:

Am studiat SMA in scopul implementarii lor (fire, bare) in structuri compozite pentru marirea capacitatii de amortizare si rezistenta la actiuni dinamice provenite din miscari seismice, socuri si vibratii. Aliajele cu memoria formei formeaza o clasa de materiale care au proprietati mecanice care nu sunt proprii materialelor care se utilizeaza in mod obisnuit in inginerie. Ele au abilitatea de a suporta procese reversibile de tranzitie de faza micromecanica care le schimba structura cristalografica. De aici rezulta doua proprietati majore la nivel macroscopic: super-elasticitatea si efectul de memorie a formei. Datorita acestor caracteristici neobisnuite, structurile realizate din materiale SMA reprezinta o solutie inovativa pentru marirea capacitatii de amortizare la actiuni dinamice provenite din miscari seismice, socuri si vibratii pentru structuri metalice. Materialele SMA pot suporta deformatii relativ mari de -10 %, pe care le recupereaza integral la indepartarea solicitarilor exterioare, si utilizarea lor in structurile de rezistenta ale constructiilor imbunatateste semnificativ amortizarea si raspunsul dinamic la solicitari ciclice. M-am referit in special la structuri actionate la miscari ciclice, socuri si vibratii, in care se dezvolta deformatii de incovoiere si de torsiune semnificative care conduc la instabilitati dinamice (de ex. paleta rotorului elicopterului, tendoane si muschi artificiali. Daca ne referim la elicopter, dinamica rotorului este deosebit de complexa fiind aerodinamic nesimetrica, nestationara si tridimensionala. Vibratiile lamelor rotorului sunt semnificative si se pot transmite fuselajului. Pentru reducerea vibratiilor trebuie luate in seama strategiile de control activ.

Am analizat modul de identificare a zonelor de energie maxima de deformayie n structuri complexe n vederea controlului activ al deformatiilor prin utilizarea materialelor piezoelectrice PZT (lead-zirconate-titanate). M-am referit in special la structuri actionate la miscari de tip seismic, socuri si vibratii, n care se dezvolta deformatii de incovoiere si de torsiune semnificative care conduc la instabilitati dinamice (de ex. paleta rotorului elicopterului. Am studiat bara actuator la incovoiere, torsiune si incovoiere-torsiune indusa piezoelectric, si am aplicat cateva metode de optimizare cu obiective multiple pentru determinarea zonelor de energie maxima de deformatie, in scopul implementarii actuatorilor distribuiti. Avantajul barei actuator consta in aceea ca intreaga bara poate fi utilizata pentru actuare, si torsiunea dorita se poate obtine fara amplificare. De asemenea, nu este nevoie de mase aditionale pentru echilibrare. Printre dezavantaje se numara faptul ca bara, ca un sistem activ localizat, admite o singura intrare si o singura iesire, spre deosebire de cazul sistemelor de actuare distribuite in care se pot obtine variatii ale campurilor in scopul reducerii optime a vibratiilor. Alt dezavantaj este legat de eficienta energetica slaba inerenta cuplarii elastice a actuatorilor cuplati. Pentru aplicarea actuatorilor distribuiti trebuie sa cunoastem zonele de maxima deformabilitate a structurii. Zonele de energie maxima se pot determina cu ajutorul metodelor de optimizare cu obiective multiple.