témavezető: Berezvai Szabolcs
helyszín (magyar oldal): BME Műszaki Mechanikai Tanszék helyszín rövidítés: MM
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények:
Jelenleg futó OTKA-PD projekt (2021-2024), nemzetközi ösztöndíj (Rosztoczy Foundation)
A polimer anyagtudomány és technológia gyors fejlődésének köszönhetően az elmúlt évtizedben a robotika egy új, biológiailag inspirált ága alakult ki: az úgynevezett lágy robotika. Ezek olyan, véges deformációkat és alakváltozásokat mutató lágy anyag alapú mesterséges szerkezetek, melyek jellemzően pneumatikus úton szabályozhatók. Az ilyen, komplex geometriájú mesterséges izmok deformációinak pontos előrejelzése különféle terhelések esetén megköveteli a lágy anyagok összetett anyagi viselkedésének teljes megértését és pontos modellezését.
b.) A kutatás célja:
A program célja, a lágy robotikában használt lágy anyagok anyagmodelljeinek fejlesztése, véges alakváltozások elméletén és kontinuum megközelítésen alapuló új konstitutív modellek felállítása a hiperelasztikus és nemlineáris deformációsebességfüggő és egyéb tönkremeneteli tulajdonságok figyelembevételével. Ehhez kapcsolódóan a megfelelő mechanikai mérési és paraméterillesztő eljárások kidolgozása, valamint az új anyagmodellek végeselemes környezetben történő implementálása. A kutatás célja továbbá annak vizsgálata végeselemes szimulációk segítségével, hogy lágy robotokban alkalmazott szerkezeti megoldások viselkedését miképp befolyásolhatja az anyagi viselkedés, és miképp optimalizálhatók ezen struktúrák az energiahatékony működés szempontjából.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye:
1. Irodalomkutatás: A lágy robotokban jelenleg alkalmazott struktúrák, anyagok és az alkalmazott anyagmodellek tanulmányozása, eddigi eredmények összefoglalása, anyagmodellek rendszerezése (6 hónap)
2. Mechanikai modellezés: Mechanikai kísérletek elvégzése, konstitutív modellfejlesztés, paraméterillesztés és implementálás (18 hónap)
3. Validációs robot: mikrokontroller-vezérelt lágy polimerből készült egyszerűsített mesterséges izom alapú kísérleti validációs eszköz készítése (12 hónap)
4. Numerikus szimulációk: anyagmodellek összehasonlítása, lágy robotok optimalizálása (12 hónap)
Publikációs munka: 1. év – hazai és nemzetközi konferenciák; 2. év – impakt faktoros (IF) cikk és nemzetközi konferencia; 3. év – IF cikkek és nemzetközi konferenciák; 4. év – IF cikkek és értekezés
d.) A szükséges berendezések:
Mechanikai tesztberendezések (egy- és kéttengelyű anyagvizsgáló gépek, gyorskamera, mikroszkóp), lágy robotok gyártásához szükséges laboratóriumi eszközök (3D nyomtató, szárítókemence, mikrokontrollerek), szoftverek (Abaqus, Mathematica, Ansys).
A kutatáshoz szükséges berendezések a Műszaki Mechanikai Tanszéken biztosítottak.
e.) Várható tudományos eredmények:
Új anyagmodellek kidolgozása, amelyek pontosan le tudják írni a lágy robotikában alkalmazott anyagok viselkedését, azok végeselemes implementációja a széles-körű kutatói közösség számára. Optimalizált konstrukciók és struktúrák kialakítása lágy robotikai alkalmazásokhoz.
f.) Irodalom:
[1] Berezvai Szabolcs, Kossa Attila: Closed-form solution of the Ogden–Hill’s compressible hyperelastic model for ramp loading, MECHANICS OF TIME-DEPENDENT MATERIALS 21: (2) pp. 263-286., 2016
[2] Berezvai Szabolcs, Kossa Attila: Characterization of a thermoplastic foam material with the two-layer viscoplastic model, MATERIALS TODAY: PROCEEDINGS 4: (5) pp. 5749-5754., 2017
[3] Berezvai Szabolcs, Kossa Attila, Bachrathy Dániel, Stépán Gábor: Numerical and experimental investigation of the applicability of pellet impacts for impulse excitation, INTERNATIONAL JOURNAL OF IMPACT ENGINEERING 115: pp. 19-31., 2018
[4] Kwon Younghoon, Seo Soyoung E., Lee Jaejun, Berezvai Szabolcs, Read de Alaniz Javier, Eisenbach Claus D., McMeeking Robert M., Hawker Craig J., Valentine Megan T.: 3D-printed polymer foams maintain stiffness and energy dissipation under repeated loading, COMPOSITES COMMUNICATIONS 37: p. 101453., 2023
[5] Takács Donát M., Berezvai Szabolcs, Kovács László: A general method for numerical identifiability and sensitivity analysis of failure criteria for continuous fibre-reinforced plastics, EUROPEAN JOURNAL OF MECHANICS A-SOLIDS 1: 104976, 2023
[6] Kossa Attila, Berezvai Szabolcs: Novel strategy for the hyperelastic parameter fitting procedure of polymer foam materials, POLYMER TESTING 53: pp. 149-155., 2016
[7] Kossa Attila, Berezvai Szabolcs: Visco-hyperelastic characterization of polymeric foam materials, MATERIALS TODAY: PROCEEDINGS 3: (4) pp. 1003-1008., 2016
felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2024-10-15
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
