Μελέτη αντικατάστασης άξονα του εργαστηρίου ναυτικής μηχανολογίας από νέο από σύνθετα υλικά

Κεραμίδης, Μιχαήλ

dc.contributor.author	Κεραμίδης, Μιχαήλ	el
dc.date.accessioned	2020-10-15T10:19:23Z
dc.date.available	2020-10-15T10:19:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51471
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19169
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αξονες	el
dc.subject	Στρεπτικός λυγισμός	el
dc.subject	Ανάλυση ιδιοσυχνοτήτων	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Κατασκευαστικός σχεδιασμός	el
dc.title	Μελέτη αντικατάστασης άξονα του εργαστηρίου ναυτικής μηχανολογίας από νέο από σύνθετα υλικά	el
dc.contributor.department	ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΝΑΥΠΗΓΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική των Σύνθετων Υλικών	el
heal.classification	Mechanics of composite materials	en
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-09-23
heal.abstract	Τα σύνθετα υλικά, χάρη στα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν έναντι των συμβατικών υλικών, με κυριότερα, το χαμηλό τους βάρος και συνακόλουθα τους υψηλούς λόγους αντοχής και ακαμψίας προς βάρος (υψηλές ειδικές ιδιότητες), βρίσκουν ολοένα και μεγαλύτερη εφαρμογή σε κλάδους όπως η αεροπορική βιομηχανία, η αυτοκινητοβιομηχανία και η ναυπηγική. Μια σχετικά πρόσφατη τεχνολογική εφαρμογή των σύνθετων υλικών, η οποία κερδίζει συνεχώς έδαφος, αφορά τη χρήση τους για την κατασκευή συστημάτων μετάδοσης ισχύος. Ειδικότερα, στον κλάδο της ναυπηγικής, η κατασκευή αξονικών συστημάτων από σύνθετα υλικά, πέρα από τις προαναφερθείσες καλές ιδιότητες αυτών, προσφέρει, υψηλή αντοχή σε διάβρωση και κόπωση, πλεονεκτήματα τα οποία συνεπάγονται μειωμένα έξοδα συντήρησης και λειτουργίας. Ωστόσο, η αποτελεσματική χρήση και σχεδίαση αξόνων από σύνθετα υλικά, εξαιτίας της ανισοτροπικής φύσης των εν λόγω υλικών, αποτελεί μία εξαιρετικά επίπονη διαδικασία και προϋποθέτει την βαθύτερη κατανόηση της μηχανικής συμπεριφοράς και των τρόπων αστοχίας τους. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματοποιείται διερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς αξόνων από σύνθετα υλικά μέσα από την ανάπτυξη μοντέλων Πεπερασμένων Στοιχείων (ΠΣ). Τα τελευταία, βοηθούν στην ακριβή προσομοίωση του τρόπου συμπεριφοράς των κατασκευών, βασιζόμενα στις αρχές της μηχανικής, ενώ παράλληλα αποτελούν μια αποτελεσματική λύση στις περιπτώσεις όπου η διεξαγωγή πειραμάτων δεν είναι εφικτή. Ακόμη, βασικό πλεονέκτημα των ΠΣ είναι η αξιοποίηση των αριθμητικών μεθόδων που δίνουν «γρήγορες λύσεις με τη βοήθεια υπολογιστή σε γεωμετρίες και υλικά όπου η εφαρμογή αναλυτικών μεθόδων θα ήταν αδύνατη. Για λόγους επαλήθευσης εγκυρότητας των εξαγόμενων αποτελεσμάτων, λήφθηκε μέριμνα ώστε να επαληθεύονται στην πλειοψηφία τους από αναλυτικές μεθόδους υπολογισμού. Στα πρώτα στάδια της μελέτης, πραγματοποιείται σύγκριση των αποτελεσμάτων των αναπτυσσόμενων μοντέλων ΠΣ με εκείνα της διεθνούς βιβλιογραφίας όπου, πέραν των αναλυτικών μεθόδων, τα αποτελέσματα ελέγχονται και από διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα της εκάστοτε βιβλιογραφικής αναφοράς. Αφορμή για την εκτενέστερη μελέτη της σχεδίασης αξόνων από σύνθετα υλικά, αποτέλεσε η ιδέα αντικατάστασης υπάρχοντος χαλύβδινου άξονα του Εργαστηρίου Ναυτικής Μηχανολογίας (ΕΝΜ), ο οποίος συνδέεται στα άκρα του με κινητήρα Diesel και Δυναμόμετρο (ηλεκτρική πέδη), από νέο από Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). Στα πλαίσια της εν λόγω μελέτης, πραγματοποιείται σε πρώτο στάδιο έλεγχος της στατικής αντοχής των αξόνων. Παράλληλα, διερευνάται η επίδραση της μεταβολής των παραμέτρων της σχεδίασης ως προς την αντοχή του σύνθετου άξονα αλλά και ως προς το αναμενόμενο είδος αστοχίας αυτού, το οποίο είναι ο στρεπτικός λυγισμός (Torsional Buckling). Στη συνέχεια, ελέγχεται ο συντονισμός του άξονα στο εύρος των ταχυτήτων λειτουργίας του με χρήση του διαγράμματος Campbell, ενώ ο έλεγχος της ευστάθειας τερματίζεται με τον υπολογισμό των στρεπτικών ιδιοσυχνοτήτων τόσο του σκέτου άξονα, αλλά και ολόκληρου του συστήματος: κινητήρας 6 Diesel – άξονας – δυναμόμετρο. Τα παραπάνω εκπονούνται με την ανάπτυξη κατάλληλων μοντέλων ΠΣ στο πρόγραμμα ANSYS και επαληθεύονται από διάφορες αναλυτικές μεθόδους. Το τελευταίο στάδιο της μελέτης, αφορά την σύνδεση των άκρων του σύνθετου άξονα με χαλύβδινες φλάντζες. Η παρούσα ανάλυση, κατά αντιστοιχία με τις προαναφερθείσες, πραγματοποιήθηκε με την ανάπτυξη κατάλληλου μοντέλου ΠΣ. Στο πρώτο στάδιο της ανάλυσης λαμβάνει χώρα η διαστασιολόγηση των φλαντζών σύνδεσης έναντι διαρροής, ενώ στη συνέχεια ακολουθεί ο έλεγχος αντοχής του σύνθετου άξονα.	el
heal.advisorName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Ανυφαντής, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών. Εργαστήριο Ναυπηγικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	171 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false