Instytut Mechaniki Stosowanej wykonuje prace zlecone dla firm zewnętrznych (szczegóły tutaj). Obszar tematyczny zawiera:

• symulacje numeryczne, wirtualne prototypowanie i szybkie wytwarzanie,
• modelowanie, obliczenia i analiza układów mechanicznych i biomechanicznych,
• testy dynamiczne elementów maszyn, pomiary drgań i hałasu, opracowanie systemów wibroakustycznej diagnostyki kontrolnej i eksploatacyjnej,
• badania wytrzymałościowe elementów konstrukcyjnych i materiałów metodami analitycznymi, numerycznymi i laboratoryjnymi.

Szczegółowy opis tematów realizowanych w poszczególnych zakładach znajduje się poniżej.

Zakład Inżynierii Wirtualnej

Kierownik Zakładu: prof. dr hab. inż. Michał Nowak,
michal.nowak@put.poznan.pl

Zakład Inżynierii Wirtualnej prowadzi badania w zakresie nowoczesnych technik projektowania, CAx, symulacji numerycznych, wirtualnego prototypowania, szybkiego wytwarzania i bioinżynierii.
Przykładowymi kierunkami badań Zakładu w ostatnim czasie były poszukiwania optymalnych, ultralekkich struktur dla konstruktorów, modelowanie złożonych procesów odkształcenia i drgań samolotów w locie i w trakcie manewrów, symulacje przepływowe w zakresie wentylacji i klimatyzacji oraz aerodynamiki dla wiodącego producenta składów kolejowych, rozwój obliczeń super-komputerowych oraz algorytmów do przetwarzania danych, analiz modalnych, uczenia maszynowego i wizualizacji w zastosowaniach inżynierii mechanicznej i biomedycznej.

1. Modelowanie 3D:

• ­Zaawansowane modelowanie 3D w różnych systemach CAD,
• ­Modelowanie powierzchniowe i bryłowe,
• ­Wizualizacje fotorealistyczne oraz trójwymiarowe,
• ­Budowa modeli numerycznych dla obliczeń MES.

2. Analizy numeryczne, w tym analizy wielkoskalowe z wykorzystaniem komputerów równoległych o wielkiej mocy obliczeniowej:

• Analizy strukturalne MES (liniowe/nieliniowe), stacjonarne, niestacjonarne i modalne
• Analizy przepływowe CFD zakresie aerodynamiki obiektów oraz przepływu płynu wewnątrz konstrukcji,
• Symulacje numeryczne w zakresie aerosprężystości, w tym badania flatterowe dla różnych konfiguracji samolotów z pominięciem eksperymentów w tunelu  aerodynamicznym; możliwość przeprowadzenia nieniszczących badań numerycznych, analogiczne do rzeczywistych badań niszczących badanego obiektu, pozwala na istotne obniżenie czasu i kosztów wdrażania nowych prototypów,
• Symulacje numeryczne interakcji struktura-płyn.

3. Optymalizacja topologiczna konstrukcji, także dla złożonych stanów obciążenia:

• Poprawa właściwości mechanicznych konstrukcji, poprzez określenie optymalnego rozkładu (kształtu) materiału w domenie, przy założonych ograniczeniach bazowych
• Zintegrowane analizy aerosprężystości i inspirowanej biologicznie optymalizacji strukturalnej

4. Inżynieria Odwrotna:

• Wykonywanie pomiarów przestrzennych (skanowanie 3D) obiektów za pomocą skanerów optycznych laserowych, światła strukturalnego i stykowych
• Opracowywanie na podstawie danych pomiarowych, w pełni parametrycznych modeli geometrycznych, w specjalistycznym oprogramowaniu Reverse Engineering

5. Wykonywanie modeli rzeczywistych oraz prototypów na podstawie modeli CAD z użyciem technik Rapid Prototyping (drukarki 3D) oraz frezarki CNC
6. Integracja oprogramowania CAD/CAM; automatyzacja zadań obliczeniowych i informatycznych; łączenie różnych programów w jeden potok przetwarzania; rozwój oprogramowania w zakresie MES, CFD, AI i innych; w językach programowania C, Python, Fortran i innych.
7. Kursy i szkolenia z zakresu:

• ­analiz numerycznych MES, obejmujących obliczenia strukturalne oraz przepływowe,
• ­optymalizacji topologicznej konstrukcji,
• ­zaawansowanych metod modelowania powierzchniowego i bryłowego w systemach CATIA v5, SolidWorks, Rhinoceros 3D,
• ­Inżynierii Odwrotnej (Reverse Engineering) – skanowania trójwymiarowego oraz rekonstrukcji geometrii do postaci modeli NURBS.

Zakład Mechaniki Technicznej

Kierownik Zakładu: dr hab. inż. Roman Starosta,
roman.starosta@put.poznan.pl
www.tm.am.put.poznan.pl

W zakładzie funkcjonują 3 laboratoria: biomechaniki, komputerowe oraz symulacji układów wielodomenowych. Prowadzone są w nich badania w zakresie szeroko rozumianej mechaniki technicznej, biomechaniki oraz modelowania i badania metamateriałów. Zakład dysponuje: systemem do analizy ruchu (BTS SMART), systemem badań mięśni (EMG NORAXON), platformami dynamometrycznymi (AMTI BP400600), nowoczesnymi komputerami obliczeniowymi, maszyną wytrzymałościową (Inspekt Table 20-1) oraz systemem do analizy drgań.

Obliczenia inżynierskie i naukowe w zakresie działalności naukowo-badawczej zakładu w tym m. in.
1. Obliczenia z zakresu modelowania materiałów, wytężenia konstrukcji oraz struktur:

• Modelowanie obliczeniowe metamateriałów.
• Obliczenia MES (statyczne, dynamiczne, z uwzględnieniem kontaktu i nieliniowości geometrycznej, symulacje uplastycznienia materiału).
• Symulacja komputerowa i analiza właściwości mechanicznych i termicznych materiałów, kompozytów, struktur oraz urządzeń.
• Określanie sił działających na konstrukcje nośne oraz warunków brzegowych symulacji.
• Obliczenia sztywności skrętnej nadwozi i ram pojazdów lub struktur nośnych.
• Obliczenia połączeń rozłącznych i nierozłącznych.
• Wyznaczanie wytężenia konstrukcji dla obciążeń dynamicznych (naprężenia w nadwoziu lub podwoziu pojazdów, obliczenia wózków, pudeł, ram dla pojazdów szynowych, naprężenia w strukturach nośnych maszyn i urządzeń).
• ­Optymalizacja topologiczna struktur, materiałów kompozytowych i urządzeń.
• ­Oszacowywanie trwałości zmęczeniowej konstrukcji nośnych (DVS, Goodman, Gerber, metody energetyczne).

2. Obliczenia i symulacje z zakresu mechaniki płynów:     

• ­Obliczenia z dziedziny aerodynamiki pojazdów (współczynnik Cx, optymalizacja geometrii nadwozia oraz podwozia pod kątem zużycia paliwa, hałasu lub brudzenia się szyb).
• ­Symulacja systemów HVAC do pojazdów lub pomieszczeń (oszacowanie komfortu termicznego pasażerów, obliczenia czasu chłodzenia lub ogrzewania pomieszczeń, optymalizacja dysz i kanałów nawiewów, obliczenia cyrkulacji powietrza, obliczenia z wymianą ciepła i wilgoci, symulacja osuszania i owiewania szyb pojazdów).
• ­Symulacje procesów chłodzenia powietrzem lub cieczą (układy chłodzenia cieczą w obiegach wymuszonych i swobodnych, wymienniki ciepła, rekuperatory).
• ­Połączeniem symulacji CFD z obliczeniami MES (obliczenia wytężenia konstrukcji powodowanych przepływem cieczy lub sił aerodynamicznych).
• Symulacja napełniania zbiorników.
• ­Obliczenia w kanałach wentylacyjnych z uwzględnieniem charakterystyki wentylatorów i filtrów.
• ­Symulacje jedno i dwufazowe, stałe i zmienne w czasie, symulacja zjawiska kawitacji, obliczenia płynów ściśliwych i nieściśliwych.

3. Obliczenia z zakresu dynamiki:

• ­Dynamika układów wieloczłonowych ang. MBD (symulacja ruchu pojazdów z uwzględnieniem: mas nieresorowanych, nieliniowej charakterystyki elementów zawieszenia, modeli matematycznych opon; symulacje ruchu ramion robotów i manipulatorów).
• Analiza i synteza mechanizmów.
• Modelowanie i obliczenia układów dynamicznych.
• ­Symulacja ruchu i trakcji pojazdów gąsienicowych.

4. Obliczenia z zakresu Metod Elementów Dyskretnych:

• ­Symulacja materiałów sypkich.
• ­Symulacja napełniania zbiorników.
• ­Symulacja układów transportu materiału (taśmociągi, zsuwnie, zsypy, sita).

5. Projektowanie układów mechanicznych, struktur nośnych, elementów pojazdów.
6. Bezinwazyjne badanie aktywności wybranych partii mięśni (EMG NORAXON).     
7. Pomiary biomechaniczne przy pomocy platform dynamometrycznych (AMTI BP400600), m.in. badanie chodu, biegu, wyskoków itp.     
8. Badanie parametrów kinematycznych dowolnego ruchu (system BTS SMART-DX); jednoczesny, zsynchronizowany pomiar położenia, sił i momentów z platform dynamometrycznych.

Zakład Wibroakustyki i Diagnostyki Systemów

Kierownik Zakładu: dr hab. inż. Maciej Tabaszewski,
maciej.tabaszewski@put.poznan.pl

Działalność badawcza Zakładu koncentruje się na zagadnieniach związanych z wibroakustyką maszyn i środowiska. Zakład prowadzi badania także w zakresie diagnostyki drganiowej maszyn na etapie eksploatacji jak i produkcji.  Kolejny obszar badań związany jest z testami dynamicznymi układów mechanicznych.

• Testy dynamiczne układów mechanicznych – możliwość przeprowadzenia testów harmonicznego, wymuszenia udarowego i losowego o zadanej charakterystyce na wzbudniku elektrodynamicznym (do 160kg)
• Testy trwałościowe urządzeń i testy związane z normami transportowymi możliwymi do przeprowadzenia na wzbudniku elektrodynamicznym
• Rejestracje i analizy drgań maszyn, urządzeń, konstrukcji, środków transportu, badania dotyczące drgań parasejsmicznych
• Opracowanie systemów redukcji drgań w zakładach przemysłowych dla konkretnych maszyn i urządzeń
• Opracowanie systemów diagnostyki drganiowej na etapie eksploatacji i produkcji maszyn oraz urządzeń  
• Pomiary i badania akustyczne maszyn i środowiska (w tym pomiary mocy akustycznej, identyfikacja źródeł hałasu, określenie kierunkowości źródła itp.)
• Opracowanie systemów redukcji hałasu
• Ochrona człowieka przed drganiami i hałasem, badania drgań miejscowych i ogólnych, orientacyjne badania hałasu na stanowiskach pracy

Zakład Wytrzymałości Materiałów i Konstrukcji

Kierownik Zakładu: dr hab. inż. Piotr Paczos, prof. PP,
piotr.paczos@put.poznan.pl

Zakład Wytrzymałości Materiałów i Konstrukcji prowadzi badania oraz prace rozwojowe w zakresie wytrzymałości, stateczności i nośności wszystkich typów konstrukcji mechanicznych metodami: analitycznymi, numerycznymi oraz doświadczalnymi.

• Zastosowanie nowoczesnych analitycznych, numerycznych oraz doświadczalnych metod badawczych w zakresie wytrzymałości i stateczności materiałów oraz wytrzymałości, stateczności i optymalizacji konstrukcji,
• Zaawansowane badania numeryczne z zastosowaniem m.in. metody elementów skończonych, z wykorzystaniem systemów SolidWorks oraz ANSYS,
• Badania materiałowe oraz statyczne i zmęczeniowe badania konstrukcji lub ich części,
• Badania teoretyczne i doświadczalne w zakresie wytrzymałości i stateczności belek cienkościennych, powłok oraz konstrukcji wielowarstwowych,
• Badania tensometryczne konstrukcji.