Ο σκοπός του μαθήματος είναι η παρουσίαση των μεθόδων ανάλυσης τροχαίων ατυχημάτων, η εφαρμογή των βασικών αρχών της δυναμικής του οχήματος και της μηχανικής των παραμορφωσίμων σωμάτων στην περιγραφή της συμπεριφοράς του οχήματος κατά το ατύχημα, η ανάπτυξη της ικανότητας μελέτης και αναπαράστασης των τροχαίων ατυχημάτων και η εκμάθηση των απαραίτητων ενεργειών για την συλλογή τεκμηρίων και μετρήσεων για την εξακρίβωσης αιτιών των τροχαίων ατυχημάτων. Επίσης το μάθημα εστιάζεται στην εκμάθηση της χρήσης λογισμικού ηλεκτρονικού υπολογιστή (PC Crash) για την αναπαράσταση και την επεξεργασία των αποτελεσμάτων ενός τροχαίου ατυχήματος.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Βασικές αρχές της ανάλυσης τροχαίων ατυχημάτων: κατάταξη τροχαίων ατυχημάτων, δείκτες, αίτια και παράγοντες ατυχήματος,ενεργητική και παθητική ασφάλεια,εξισώσεις κίνησης οχήματος, συλλογή πληροφοριών.
Εφαρμογές αρχών ώσης και ορμής: αρχή διατήρησης της ορμής, φάσεις σύγκρουσης, συντελεστής επαναφοράς, ελαστική και πλαστική κρούση, γραμμή σύγκρουσης, κεντρική και έκκεντρη σύγκρουση, γραφική και αναλυτική μέθοδος υπολογισμού ταχυτήτων.
Εφαρμογές αρχών έργου και ενέργειας: αρχή διατήρησης της ενέργειας, μέθοδος της ενέργειας παραμόρφωσης, σύγκρουση οχήματος με σταθερό εμπόδιο, συντελεστές στιβαρότητας οχήματος, υπολογισμός ισοδύναμης ταχύτητας σύγκρουσης.
Ανάλυση τροχαίων ατυχημάτων: φάσεις σύγκρουσης, είδη σύγκρουσης, κινηματική οχήματος κατά την σύγκρουση, γραμμή σύγκρουσης, μέτρηση και καταγραφή παραμορφώσεων, κατηγορίες παραμορφώσεων, συλλογή τεκμηρίων, χρόνος αντίδρασης, σχεδιάγραμμα ατυχήματος, στάδια αναπαράστασης τροχαίων ατυχημάτων, συμπεριφορά των επιβατών κατά τη σύγκρουση, εξοπλισμός, φωτογραφική τεκμηρίωση.
Επίδοση οχήματος κατά την επιβράδυνση: συντελεστής πέδησης, κύκλος τριβής ελαστικού, κίνηση του οχήματος κατά την πέδηση, εκτίμηση της ταχύτητας οχήματος από ίχνη τροχοπέδησης, επίδραση του συστήματος αντιμπλοκαρίσματος τροχών ABS της θερμοκρασίας της κλίσης και της κατάστασης οδοστρώματος στην επιβράδυνση.
Κίνηση οχήματος σε καμπύλη τροχιά: εκτροπή οχήματος, μέθοδοι προσδιορισμού της ακτίνας καμπυλότητας τροχιάς, κρίσιμη ταχύτητα εκτροπής, πτώση οχήματος, ανατροπή οχήματος, κρίσιμη ταχύτητα ανατροπής, κινηματική του οχήματος κατά την αλλαγή κατεύθυνσης.
Τροχαία ατυχήματα με πεζούς: φάσεις σύγκρουσης οχήματος με πεζό, η κίνηση του πεζού κατά τη σύγκρουση, συλλογή τεκμηρίων, η συμπεριφορά του πεζού, προσδιορισμός της ταχύτητας του πεζού, μέθοδοι εκτίμησης ταχύτητας σύγκρουσης.
Τροχαία ατυχήματα με δίτροχα οχήματα: συμπεριφορά του δίτροχου κατά την επιβράδυνση, συλλογή πληροφοριών, ίχνη τροχοπέδησης, μέθοδοι προσδιορισμού μήκους ολίσθησης, κινηματική του δίτροχου κατά την αλλαγή κατεύθυνσης, κίνηση δίτροχου σε καμπύλη τροχιά, κινηματική του οδηγού, μέθοδοι εκτίμησης ταχύτητας.
Ανάλυση τροχαίων ατυχημάτων με τη βοήθεια Η/Υ: εκμάθηση της χρήσης λογισμικού ηλεκτρονικού υπολογιστή (PC Crash) για την αναπαράσταση των τροχαίων ατυχημάτων, ανάλυση φωτογραφίας, δημιουργία σχεδίων, αναπαράσταση του ατυχήματος, εξαγωγή αποτελεσμάτων και συμπερασμάτων.
Ο σκοπός του μαθήματος είναι η παρουσίαση των βασικών αρχών της δυναμικής συμπεριφοράς μηχανών και μηχανολογικών συστημάτων, η εξέταση της γεωμετρίας της κίνησης και της σχέσης ανάμεσα στις δυνάμεις, τη μάζα και την κίνηση των σωμάτων, καλύπτοντας τόσο το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο, όσο και τις βασικότερες τεχνολογικές εφαρμογές της δυναμικής. Επίσης το μάθημα εστιάζεται στην μελέτη της ταλαντωτικής συμπεριφοράς μηχανικών συστημάτων, στην κατανόηση του τρόπου παραγωγής και εκδήλωσης των μηχανικών ταλαντώσεων, στην ικανότητα να δοθούν λύσεις για την απομόνωση και αποφυγή τους καθώς και στην αναγνώριση τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά των βασικών δυναμικών χαρακτηριστικών που επηρεάζουν την δυναμική συμπεριφορά των μηχανικών συστημάτων.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Κινηματική υλικού σημείου: κίνηση του υλικού σημείου στο χώρο, βαθμοί ελευθερίας, διανύσματα θέσης ταχύτητας και επιτάχυνσης, σχετική κίνηση υλικού σημείου, θεώρημα Coriolis. Κινηματική συστήματος υλικών σημείων και απολύτως στερεού σώματος: μεταφορική κίνηση, περιστροφή γύρω από σταθερό άξονα, περιστροφή γύρω από σταθερό σημείο, γωνιακή ταχύτητα, γωνιακή επιτάχυνση, γωνίες Euler, επίπεδη κίνηση, στιγμιαίος πόλος περιστροφής, μηχανισμοί, γενική χωρική κίνηση, διάγραμμα ταχύτητας, διάγραμμα επιτάχυνσης, σχετική κίνηση, εφαρμογές (μηχανισμός στροφάλου – διωστήρα – εμβόλου, πλανητικά συστήματα, διαφορικά συστήματα, μηχανισμός του συστήματος ανάρτησης αυτοκινήτου).
Κινητική υλικών σημείων: εξισώσεις κίνησης, νόμοι του Νεύτωνα και του Euler, ορμή, ώθηση, στροφορμή, θεωρήματα μεταβολής της ορμής και της στροφορμής, αρχές έργου και ενέργειας, εφαρμογές (κρούση, μεταβαλλόμενα συστήματα υλικών σημείων).
Κινητική στερεού σώματος: κέντρο μάζας και τανυστής αδράνειας στερεού σώματος, θεώρημα παράλληλων αξόνων, εξισώσεις του Euler, ορμή και στροφορμή στερεού σώματος, αρχές έργου και ενέργειας, εφαρμογές (κρούση, δυναμική της κίνησης του οχήματος, δυναμική ανάλυση μονοκύλινδρης μηχανής, εξουδετέρωση αδρανειακών δυνάμεων και ροπών σε πολυκύλινδρους κινητήρες).
Ταλάντωση δυναμικού συστήματος με ένα βαθμό ελευθερίας: δυναμικό μοντέλο, συντελεστής στιβαρότητας, συντελεστής απόσβεσης, εξίσωση κίνησης, ελεύθερη ταλάντωση, ιδιοσυχνότητα, μέτρο απόσβεσης, εξαναγκασμένη ταλάντωση, απόκριση σε διάφορες μορφές διέγερσης (αρμονική, περιοδική, απεριοδική, σύνθετη), εφαρμογές (αποφυγή μετάδοσης μηχανικών ταλαντώσεων, εκλογή τεχνικών χαρακτηριστικών θεμελίωσης μηχανής, όργανα μέτρησης ταλαντωτικών μεγεθών, μέτρηση και αξιολόγηση ταλαντώσεων, επίδραση των ταλαντώσεων στον άνθρωπο).
Ταλαντώσεις διακριτών συστημάτων με πολλούς βαθμούς ελευθερίας: μοντελοποίηση δυναμικών συστημάτων, ιδιομορφές και ιδιοσυχνότητες, απόκριση σε ελεύθερη και σε εξαναγκασμένη ταλάντωση, εφαρμογές (δυναμικό μοντέλο ανάρτησης οχήματος, ζυγοστάθμιση περιστρεφόμενων στερεών σωμάτων).
ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
5- ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
Το μάθημα αποσκοπεί στην κατανόηση των βασικών αρχών της Μηχανικής και στην εφαρμογή τους στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων. Στα πλαίσια του μαθήματος, δίνεται έμφαση στην επίλυση προβλημάτων στατικής ισορροπίας των απαραμόρφωτων σωμάτων κάτω από την επίδραση εξωτερικών φορτίων εστιάζοντας σε εφαρμογές οχημάτων.
Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος επικεντρώνεται στην πειραματική προσέγγιση των αρχών της Στατικής και στην εξοικείωση των φοιτητών με την στατική μελέτη στερεών σωμάτων μέσω διεξαγωγής πειραματικών ασκήσεων σε πρακτικές εφαρμογές.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Βασικές έννοιες και αρχές: αρχές της μηχανικής, μονάδες μέτρησης, είδη φορτίων, είδη φορέων.
Σύνθεση και ανάλυση συστημάτων δυνάμεων και ροπών: συνεπίπεδες δυνάμεις, συστήματα δυνάμεων στο χώρο, ροπή δύναμης ως προς σημείο, ροπή δύναμης ως προς άξονα, ροπή ζεύγους δυνάμεων.
Στατική του υλικού σημείου: συνθήκες ισορροπίας του υλικού σημείου, διάγραμμα ελεύθερου σώματος.
Κατανεμημένες δυνάμεις: κέντρο μάζας στερεού σώματος, κέντρο μάζας σύνθετου σώματος, επιφανειακές δυνάμεις.
Στατική του στερεού σώματος: συνθήκες ισορροπίας του στερεού σώματος, στήριξη στερεού σώματος, ειδικές περιπτώσεις ισορροπίας του στερεού, ισοστατικά και υπερστατικά συστήματα.
Απλοί φορείς: ράβδοι, δοκοί, καλώδια.
Σύνθετοι φορείς: δικτυώματα, μέθοδος των κόμβων, μέθοδος των τομών, πλαίσια.
Εσωτερικά φορτία διατομής: σχέσεις μεταξύ εσωτερικών φορτίων διατομής και εξωτερικών φορτίων, διαγράμματα φορτίων διατομής N, Q, M.
Τριβή: στατική και κινητική τριβή, γωνία τριβής και κώνος τριβής, σφήνες, κοχλίες, ιμάντες, πέδες, συμπλέκτες, δισκόφρενα, τριβείς αξόνων, τριβή κύλισης τροχού.
ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
1- ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΔΥΝΑΜΕΩΝ ΚΑΙ ΡΟΠΩΝ
5- ΕΣΩΤΕΡΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΔΟΚΟΥ
Το μάθημα αποσκοπεί στην κατανόηση των βασικών αρχών της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων και την εφαρμογή τους στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων. Επίσης το μάθημα στοχεύει στην ανάπτυξη της ικανότητας εκπόνησης τρισδιάστατων κατασκευαστικών σχεδίων με την χρήση προγραμμάτων CAD (SolidWorks) καθώς και στην εκμάθηση της χρήσης λογισμικών ηλεκτρονικού υπολογιστή (ANSYS) για την επίλυση προβλημάτων στατικής και δυναμικής των κατασκευών εστιάζοντας σε εφαρμογές οχημάτων.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Εισαγωγή στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων: διακριτά και συνεχή συστήματα, στάδια επίλυσης, βαθμοί ελευθερίας, εξισώσεις ισορροπίας, μέθοδος των μετατοπίσεων, μητρωϊκή ανάλυση κατασκευών, κατάστρωση ολικών μητρώων, συνοριακές συνθήκες, διανύσματα φόρτισης, αρχή της ελάχιστης ολικής δυναμικής ενέργειας, μέθοδος Galerkin.
Ανάλυση μονοδιάστατων προβλημάτων: γραμμικά, δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια στοιχειά, συναρτήσεις μορφής, τοπικό και γενικό σύστημα συντεταγμένων, αξονικό, στρεπτικό και καμπτικό πεπερασμένο στοιχείο, μητρώο στιβαρότητας, διανύσματα φόρτισης, μετασχηματισμός συντεταγμένων, δικτυώματα, πλαίσια.
Ανάλυση δισδιάστατων προβλημάτων: τριγωνικά και τετράπλευρα στοιχεία, μεμβράνη,πλάκα, κέλυφος, υπολογισμός τάσεων και παραμορφώσεων, ισοπαραμετρικά στοιχεία.
Τρισδιάστατα πεπερασμένα στοιχεία: τετράεδρο πεπερασμένο στοιχείο,ανάλυση τάσεων και παραμορφώσεων,εξάεδρα στοιχεία, μητρώο στιβαρότητας και διανύσματα φόρτισης, τρισδιάστατα προβλήματα μηχανικής στερεών σωμάτων.
Δυναμική ανάλυση κατασκευών: εξισώσεις κινήσεις πεπερασμένων στοιχείων, μητρώο μάζας, υπολογισμός ιδιοσυχνοτήτων και ιδιομορφών, συνεπές και διακριτό μητρώο μάζας.
Επίλυση προβλημάτων χρησιμοποιώντας λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων (ANSYS): Επισκόπηση του προγράμματος, δημιουργία του μοντέλου (αυτόματη παραλαβή γεωμετρικών δεδομένων από προγράμματα CAD, δημιουργία πλέγματος, επιλογή στοιχείων και χαρακτηριστικά του υλικού, εισαγωγή εξωτερικών φορτιών και συνοριακών συνθηκών), επίλυση, χρήση τελικού επεξεργαστή για την άντληση των αποτελεσμάτων της ανάλυσης, έλεγχος και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, επίλυση προβλημάτων μηχανικής των παραμορφωσίμων σωμάτων με έμφαση σε εφαρμογές οχημάτων.
ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
1- ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
2- ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΟΝΟΔΙΑΣΤΑΤΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ
3- ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΣΔΙΑΣΤΑΤΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ
4- ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ
ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ