Mechanikos inžinerija

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Aplinkos problemos paskatino mokslininkus pakeisti sintetinius pluoštus natūraliais pluoštais gaminant polimerinius kompozitus. Tačiau natūralūs pluoštai pasižymi silpnomis mechaninėmis ar šiluminėmis savybėmis, kurios riboja jų skirtingą panaudojimą. Buvo pasiūlyta gaminti hibridinius kompozitus, siekiant pagerinti natūralaus pluošto kompozitų mechanines ir šilumines savybes. Hibridiniai kompozitai yra sudaryti iš dviejų ar daugiau pluoštų vienoje matricoje arba dviejų polimerų mišinių ir su vienu natūralaus pluošto sutvirtinimu. Hibridizuojant vieną natūralų pluoštą su kitu natūraliu pluoštu / sintetiniu pluoštu vienoje matricoje, gaunamas kompozitas yra unikalus produktas (hibridiniai kompozitai), pasižymintis geresnėmis mechaninėmis ir šiluminėmis savybėmis, palyginti su atskirais pluoštu sustiprintais polimeriniais kompozitais. Hibridiniai kompozitai yra viena iš naujų mechanikos inžinerijos mokslo sričių, kuri patraukė dėmesį dėl įvairių inžinerinių pritaikymų, ypač biomechanikoje. Būtent todėl pagrindinis dėmesys būsimuose tyrimuose bus skiriamas naujų tipų hibridinių kompozitų kūrimui ir jų savybių tyrimui bei pritaikymui biomechanikoje.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Norint sukurti funkcinius mikroskystinius elementus yra reikalingos mikromechaninių skystinių įtaisų kūrimo bei mikrodalelių pozicionavimo bei valdymo technologijos. Įgyvendinant šias technologijas būtina sukurti tokiuose mikromechaniniuose įtaisuose nano/mikro erdves į kurias būtu pozicionuojamos diagnostinę funkciją atliekančios mikrodalelės. Panaudojant pjezoelektrinius nanokompozitus, tokios mikromechaninės sistemos su nano/mikro erdvėmis gali būti valdomos nano/mikrometriniame lygyje ir gali būti panaudotos kuriant mikrodalelių gaudyklas bei saugyklas ir šiuo pagrindu veikiančius jutiklius ar filtrus. Tyrimų metu planuojama mikroskystinį akustoforezės prietaisą pagaminti iš pjezoelektrinio nanokompozito, pasižyminčio pjezoelektrinėmis savybėmis mikrometriniame lygyje, kas leistų dar efektyviau generuoti tūrines akustines bangas ir valdyti mikrodaleles. Tai bus įgyvendinama sintetinant kompozitines medžiagas, įvertinant jų mechanines, elektrines, hidrofobines ir dinamines savybes bei kuriant nano/mikroerdvių bei mikrostruktūrų nanokompozite formavimo technologiją.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Pagrindiniai mechanikos inžinerijos srities mokslinių tyrimų iššūkiai yra stiprių, irimui atsparių ir tuo pačiu lengvų medžiagų kūrimas bei patikimai dirbančių ekstremaliomis sąlygomis, kai veikia didžiulės mechaninės apkrovos, drėgmė, lietaus erozija ir kt., konstrukcijų projektavimas. Tradiciniai stiklo pluoštu armuoti plastiko (GFRP, angl. glass fibre reinforced plastic) kompozitai puikiai tinka tokių problemų sprendimui. Tačiau didėjant GFRP panaudojimui įvairiuose pramonės sektoriuose, didėja ir poreikis perdirbti šias plastiko atliekas. Aplinkai nekenksmingos epoksidinės dervos panaudojimas vietoj tradicinių polimerinių matricų būtų geras sprendimas, tačiau dažnai šios dervos pasižymi prastesnėmis mechaninėmis savybėmis nei tradicinės. Yra du būdai išvengti mechaninių savybių prastėjimo: vienas yra matricos modifikavimas, o kitas – pažangių pluoštų naudojimas. Erdviniai pluošto audiniai vis dažniau pritaikomi gaminant GFRP kompozitus. Jie turi keletą privalumų, lyginant su tradiciniais dvimačio audimo laminuotais kompozitais, pavyzdžiui, turi didesnį atsparumą atsisluoksniavimui, smūgiams ir plyšio augimui irimo metu. Šio tyrimo tikslas – sukurti ir įvertinti naujus erdvinio audimo GFRP kompozitus, su perdirbama ir tvaria epoksidine derva. Siekiant pagerinti epoksidinės dervos mechanines, barjerines, atsparumo lietaus erozijai ir liepsnai bei kt. savybes, ji bus modifikuojama aplinkai nežalingais nanoužpildais. Ši derva bus naudojama ir kaip GFRP kompozito matrica, ir po atitinkamo pritaikymo kaip apsauginė danga. Pažangių erdvinių audinių naudojimas GFRP kompozite kompensuos galimą mechaninių savybių sumažėjimą dėl aplinkai nežalingos epoksidinės dervos naudojimo.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Pažangių transporto, aviacijos, vėjo turbinų ir kitų konstrukcijų gamyba iš pluoštinių polimerinių kompozitų nuolat auga dėl šių medžiagų lengvumo ir puikių mechaninių savybių. Šios konstrukcijos eksploatacijos metu patiria didžiules ciklines ir smūgines apkrovas, dėl kurių, laikui bėgant, gali atsirasti pažeidimai, pavyzdžiui, polimerinės matricos įtrūkimai, atsisluoksniavimai ar pluošto plyšimai, o tai, savo ruožtu, lemia mechaninių savybių blogėjimą. Minėti pažeidimai dažniausiai yra nematomi ir todėl labai sunku numatyti reikiamą konstrukcijos techninio aptarnavimo intensyvumą, užtikrinantį tiek ekonomiškumą, tiek katastrofinio suirimo išvengiamumą. Pažeidimų aptikimo priemonių įdiegimas gali užtikrinti žymiai efektyvesnę konstrukcijos eksploataciją. Dažnai pasitaikančios priemonės yra integruojamų jutiklių ir bekontakčių (vibracijų, bangų sklidimo) metodų pagrindu grįstos struktūrinės būsenos stebėsenos sistemos. Be daugybės privalumų, šios sistemos turi ir nemažai trūkumų, pavyzdžiui integruoti jutikliai patys veikia kaip įtempių koncentratoriai ir gali sukelti priešlaikinį irimą, o bekontakčiai metodai dažnai sunkiai pritaikomi dėl sudėtingos įrangos. Šio tyrimo tikslas yra sukurti naujus elektrai laidžius pluoštinius polimerinius kompozitus, kurie pasižymėtų puikiomis mechaninėmis savybėmis ir turėtų savidiagnostikos funkciją. Darbui keliami šie uždaviniai: hibridinio-hierarchinio kompozito struktūrinės kompozicijos optimizavimas, siekiant užtikrinti išskirtines medžiagos elektrines savybes, neprarandant gero standumo ir stiprumo; eksperimentinė-skaitinė optimizuotos struktūros kompozito kompleksinio irimo proceso analizė, esant ilgalaikėms ciklinėms ir smūginėms apkrovoms; koreliacijos tarp pažeidimų vystymosi ir elektrinių parametrų modeliavimas; struktūrinės būklės stebėsenos metodų, pagrįstų koreliacija tarp pažeidimų vystymosi ir elektrinių parametrų, sukūrimas ir validavimas. Darbo tematika yra susijusi su šiuo metu vykdomais tarptautiniais projektais, todėl dalis numatomų darbų bus atliekama kartu su užsienio akademiniais ir pramonės partneriais, vykstant į stažuotes.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Siūloma sukurti naują neinvazinį vibroakustinį prietaisą, skirtą moduliuoti vaistų poveikį plaučių kraujotakoje, bronchų funkcijai gerinti ir keisti receptorių antagonistų poveikį uždegimo paveiktose plaučių kraujagyslėse. Šis prietaisas bus naudingas pacientams, sergantiems ūminiu kvėpavimo nepakankamumo sindromu arba plaučių hipertenzija. Šiuo metu plaučių hipertenzija gydoma vaistais, o kvėpavimo nepakankamumas - mechanine ventiliacija ir kitomis palaikomosiomis priemonėmis. Abiejų būklių mirtingumas yra didelis. Vibroakustinis prietaisas veiks 50 Hz - 20 kHz dažnių diapazone su galimybe plaučių audiniuose sukelti žemo dažnio (nuo 5 iki 15 Hz) akustines bangas. Planuojama sukurti ir nustatyti optimalias prietaiso veikimo charakteristikas bei apibrėžti prietaiso galimybes moduliuoti H2S, NO, endotelino ir prostaciklino signalinius kelius žmogaus plaučių arteriolių ir adrenerginius signalus bronchiolėse. KTU Mechatronikos instituto laboratorijoje ketinama sukurti prototipą ir ištirti prietaiso dinamines ir metrologines savybes. Vibroakustinio prietaiso skleidžiamų akustinių bangų amplitudės ir dažnio charakteristikoms nustatyti gali būti naudojamas 3D lazerinis Doplerio vibrometras PSV-500-3D-HV (Polytec Inc.). Atsižvelgiant į ex-vivo eksperimentų rezultatus, naudojant holografinę sistemą PRISM-100 (HYTEC Inc.) bus nustatyti optimalūs prietaiso veikimo režimai. Prietaiso elektrinė varža bus matuojama Wayne Kerr 6500B varžos analizatoriumi (Wayne Kerr Electronics Ltd). Pagrindinė šio prietaiso nauda bus gyvenimo kokybės pagerinimas ir sergančių minėtomis ligomis pacientų mirtingumo sumažėjimas. Sėkmingas šio prietaiso sukūrimas leis pradėti klinikių tyrimų ir taikymų etapą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Adityvios gamybos (AG) ir adityvios-tradicinės (hibridinės) gamybos robotizavimas integruojant įvairiarūšius technologinius procesus yra vienas iš aktualių uždavinių spartinant išmaniosios gamybos technologijų įsisavinimą „Pramonė 4.0“ kontekste. AG procesų (3D spausdinimo, monitoringo ir kt.) robotizavimo poreikį lemia siekis padidinti gamybos lankstumą ir našumą, užtikrinti gaminių kokybę, efektyvinti išteklių naudojimą, mažinti atliekų kiekį ir t.t. Robotizuoto 3D spausdinimo realizavimui pasitelkiami specializuoti pramoniniams robotams pritaikyti darbo įtaisai - ekstruderiai, kuriais formuojami medžiagos sluoksniai naudojant termoplastikus, įvairios klampos suspensijas, rašalus ir kt. Roboto manipuliatoriaus integravimas su įvairia ekstrudavimo įranga gali ženkliai išplėsti AG sistemos technologines galimybes gaminant sudėtingos formos, didesnių gabaritų, aukštesnės pridėtinės vertės individualizuotas detales, konstrukcinius elementus ar net kai kuriuos elektronikos/mechatronikos komponentus. Pavyzdžiui, naujos kartos ploni ir lankstūs mechaniniai jutikliai dažnai gaminami daugiasluoksnių polimerinių struktūrų pagrindu derinant dielektrines, elektrai laidžias bei įvairias funkcines/sumanias medžiagas, kurių sėkmingam atspausdinimui būtina lanksti automatizuota daugiaekstruzinė AG sistema. Šių tyrimų tikslas yra sukurti robotizuoto 3D spausdinimo technologiją, skirtą daugiasluoksnių sensorinių struktūrų sparčiai gamybai. Tyrimai bus vykdomi KTU Mechatronikos institute ir apims pramoniniam robotui skirtos ekstrudavimo įrangos kūrimą, adaptavimą ir integravimą, robotizuoto spausdinimo realizavimą ir efektyvių proceso režimų identifikavimą, atspausdintų struktūrų ir sensorinių konstrukcijų mechaninių, elektrinių ir kt. savybių tyrimus. Ši tematika atliepia Lietuvos sumaniosios specializacijos kryptį „Nauji gamybos procesai, medžiagos ir technologijos“ ir KTU prioritetinės srities „Technologijos tvariai ateičiai“ kryptis „Dirbtinis intelektas ir robotika“ bei „Mechanikos ir transporto inžinerija“.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Aplinką tausojančių daugiafunkcių konstrukcijų ir įrenginių adityvioji gamyba (AG) panaudojant biopjezoelektrinius kompozitus (biopjezokompozitus) yra perspektyvi tyrimų kryptis, kuri priklauso aukštųjų technologijų sričiai įvardijamai kaip „4D spausdinimas“. AG yra viena iš pamatinių Pramonė 4.0 technologijų, todėl jos pritaikymas įvairių sumanių medžiagų spausdinimui yra labai aktualus uždavinys. Vienas svarbiausių siekių yra tradicinę standžią, trapią ir švino turinčią pjezokeramiką pakeisti nekenksmingais ar mažiau kenksmingais lanksčiais ir patvariais biopjezokompozitais. Ekstruzinė adityvioji gamyba (3D spausdinimas) yra viena perspektyviausių sudėtingos formos biopjezokompozitinių konstrukcijų gamybos metodų. Valdomų savybių termoplastinio biopjezokompozito vielos gamybos technologijos įsisavinimas atvertų plačias galimybes spausdinti aplinkai ir sveikatai saugesnes daugiafunkces tamprias konstrukcijas, kurios deformavimo metu galėtų matuoti mechaninę apkrovą arba gaminti elektros energiją. Tokios sensorinės ir elektrogeneracinės konstrukcijos gali būti taikomos kuriant naujos kartos aukštos pridėtinės vertės bio-medicinos/mechatronikos ir minkštosios robotikos įrenginius, išsiskiriančius savimonitoringo ir energinio autonomiškumo galimybėmis. 3D spausdinamų biopjezokompozitų technologijų tyrimai pasaulyje yra ankstyvoje stadijoje ir todėl pasižymi aukštu moksliniu ir inovatyvumo potencialu. Šių tyrimų tikslas yra pagaminti ekstruduojamą biopjezokompozitą ir pritaikyti jį sensorinių ir/ar elektrogeneracinių konstrukcijų adityvioje gamyboje. Tyrimai bus vykdomi KTU Mechatronikos institute ir apims biopjezokompozito gamybą, vielos ekstruziją, spausdinamumo bandymus, spausdinių mechaninių ir elektrinių savybių tyrimus, pjezomechaninių jutiklių ar mikrogeneratorių projektavimą, modeliavimą, prototipavimą bei funkcionalumo bandymus atsižvelgiant į aktualią praktinio pritaikymo sritį. Ši tematika atliepia Lietuvos sumaniosios specializacijos kryptį „Nauji gamybos procesai, medžiagos ir technologijos“, KTU prioritetinės srities „Technologijos tvariai ateičiai“ kryptis „Funkcinės medžiagos ir technologijos“ bei „Mechanikos ir transporto inžinerija“.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Tematika skirta didelio našumo sumanių kompozitinių struktūrų kūrimui ir tyrimui. Kompozitinės struktūros bus gaminamos adityvios gamybos būdu, naudojant polimerus su anglies bei stiklo pluoštais ir įterpiant pjezoelektrinius vykdiklius. Pjezoelektrinių vykdiklių privalumai, tokie kaip maži parametrai bei svoris, leidžia juos įterpti į struktūras neįtakojant konstrukcijos ilgaamžiškumo. Šis gamybos būdas leidžia sukurti kokybišką aktyvią virpesių valdymo sistemą. Toks metodas gali būti taikomas gaminant skirtingus konstrukcijų elementus, skirtus laivams, automobiliams, lėktuvams, inžineriniams statiniams.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Lengvieji metalai užima vis didesnę inžinerinės pramonės dalį, kurią veikia medžiagų tyrimų ir rinkos veiksnių visuma. Šiuo metu nėra svarbesnės medžiagos, kuri atitiktų šią tematiką, nei aliuminis. Aliuminio lydiniai nėra visapusiškai ištirti ir čia randama vietos naujiems iššūkiams, ypatingai neardomųjų jungčių srityje. Aliuminio suvirinimas, palyginti su plieno ar kitų įprastų medžiagų suvirinimu, turi keletą išskirtinių iššūkių, ypač atsižvelgiant į cheminius procesus ir jautrumą įtrūkiams. Daugeliu atvejų, norint suvirinti aliuminį, reikia atlikti tam tikras specialias procedūras ir atsižvelgti į šiuos veiksnius: tinkamo užpildo metalo parinkimas, tinkamas paviršiaus paruošimas ir tinkamos suvirinimo technologijos. Aliuminio oksido sluoksnis apsaugantis medžiagą nuo išorės poveikio, suvirinimo proceso metu tampa barjeru siūlei formuoti. Todėl įprasta taikyti kintamą elektros srovę, kuri pralaužia aukštesnę lydymosi temperatūrą turintį oksido sluoksnį. Negana to šiluminis laidumas ir veiksniai susiję su porėtumu yra du didžiausi aliuminio suvirinimo, palyginti su plienu, skirtumai. Helio/argono apsauginių dujų mišinys gali būti naudojamas kovojant su lydinio porėtumu, jei jau išbandytos visos kitos priemonės. Aliuminio lydinių autogeninis suvirinimas gali būti atliekamas naudojant nuolatinės srovės elektrodą (DCEN), tačiau dažniausiai tai įmanoma tik suvirinant mažus skerspjūvius su pulsuojančiu lanku. Reikėtų pažymėti, kad prieš pasiekiant patikimus rezultatus, tenka atlikti daug eksperimentų, nes dažnai dviejų iš pažiūros vienodų lydinių partijų suvirinamumas labai skiriasi.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Įvykus vidinėms ar išorinėms avarijoms dėl dinaminio poveikio atominėse ir šiluminėse elektrinėse, cheminės ir naftos pramonės įmonėse, dujotiekių ir termofikaciniuose tinkluose ir kt. strateginiuose objektuose siekiama užtikrinti konstrukcinių komponentų struktūrinį vientisumą visame jų eksploatacijos laikotarpyje, nes įvykus avarijoms sutrikdyti technologiniai procesai gali sukelti pavojingus padarinius žmonių sveikatai bei aplinkai, padaro didelę žalą techniniams įrenginiams. Metalo konstrukcijoms ir jų elementams dirbant aukštose temperatūrose kintamų apkrovų ir agresyvios aplinkos sąlygose ir veikiant eksploataciniams veiksniams vyksta metalų savybių degradacija, kas didina struktūrinio pažeidžiamumo tikimybę. Metalų degradacijos mechanizmai gali būti giljotininio trūkio priežastimi. Todėl saugiai atominių ir šiluminių elektrinių, cheminės ir naftos pramonės įmonių eksploatacijai yra labai svarbu įvertinti slėgio indų, vamzdynų metalo degradaciją. Pavyzdžiui, įvykus aukšto slėgio vamzdynų giljotininiam trūkiui vieno iš vamzdžių, gali būti pažeisti gretutiniai vamzdynai ir esanti infrastruktūra. Dėl vamzdžio trūkimo, vamzdynuose esantis aušalas išbėga veikiant reakcinėms jėgomis, todėl vyksta vamzdynų mušimas. Vamzdžio mušimas yra pasekmė įvykus nepastebėtam didėlio slėgio vamzdyno trūkiui, esant nežinomoms termodinaminėms, struktūrinėms ir geometrinėms sąlygoms. To pasėkoje, veikiant dinaminėms apkrovoms, yra svarbu įvertinti deformuojamų kūnų sąveiką. Deformuojamų kūnų sąveika, veikiant dinaminėms apkrovoms, kelia pavojų gretutinių komponentų struktūriniam vientisumui. Todėl yra labai įvertinti deformuojamų kūnų elgseną smūgio metu. Konstrukcijų pereinamųjų procesų elgsena , veikiant smūginėms apkrovoms, yra sudėtingas procesas, atsirandantis dėl įvairių veiksnių, kaip inercijos poveikis, dideli poslinkiai ir plastinės deformacijos. Todėl yra sudėtinga taikyti analitinius sprendimų metodus bendriems atvejams, todėl šiems sprendiniams reikia naudoti sudėtingus skaičiavimo modelius. Baigtinių elementų metodas (FEM) plačiai naudojamas daugeliui pereinamųjų procesų modeliavimui. Kaip alternatyva, galima naudoti eksperimentinius tyrimus; tačiau tai sudėtinga atlikti dėl komponentų dydžio ir smūgio greičių. BE metodika šiuo metu yra plačiai naudojama kritinių komponentų saugos kriterijams įvertinti. Todėl baigtinių elementų metodas gali būti naudojamas skaitmeniniam modeliavimui, siekiant įvertinti deformuojamų kūnų sąveikos elgseną. Šiai analizei numatoma naudoti baigtinių elementų metodą, kaip pagrindinį skaitinio modeliavimo metodą, kuriant deformuojamų kūnų skaitinio tyrimo įvertinimo metodiką, veikiant dinaminėms apkrovoms. Taip pat reikia pažymėti, jog norint užtikrinti, kad atominių ir šiluminių elektrinių, cheminės ir naftos pramonės įmonių pastatai ir įrangos būtų patikimi ir saugūs, esant išorinėms ar vidinėms apkrovoms, labai svarbu įvertinti neapibrėžtumus, susijusius su apkrovomis, medžiagų savybėmis, geometriniais parametrais, kraštinėmis sąlygomis ir kitais parametrais. Todėl šioje metodikoje numatoma taikyti tikimybine analize pagrįstą metodiką, kaip deterministinių ir tikimybinių metodų integravimas, naudojant naujausią programinę įrangą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Siūlomos tematikos idėja: suprojektuoti valdomą peties sąnario treniruoklį, kurį būtų galima valdyti paties žmogaus raumenų signalu. Tikslas: Sukurti intelektualų MR treniruoklį, kuris naudotų paviršinius elektromiografinius signalus peties sąnario judesių modeliams įvertinti ir suteiktų galimybę treniruotis izokinetiniu režimu. Idėjos tyrimo srityje naujumas ir originalumas yra tas, kad siūlomas sprendimas sukurti ir išbandyti peties sąnario treniruoklį, kuris būtų patogus vartotojui, lengvai adaptyviai valdomas naudojant elektromiografijos (EMG) modelį. EMG yra diagnostinė procedūra, kuria siekiama įvertinti nervų, raumenų ir juos valdančių nervinių ląstelių (motorinių neuronų) būklę. EMG bus naudojamas įvertinti raumenų elektrinį aktyvumą ant odos paviršiaus, kai raumenys yra atsipalaidavę, ir kai jie įtempiami skirtingu intensyvumu. Aptikus judėjimą iš apdoroto EMG signalo, bus sugeneruotas valdymo signalas, kuris bus perduotas vykdantiems treniruoklio komponentams, kad būtų galima atlikti atitinkamą treniruoklio judesį kartu su peties sąnario judesiu. Planuojamas sukurti savarankiškas mokymasis - pagrįstas dirbtinio intelekto metodais, kai algoritmas, veikia EMG sekimo principu. Šis algoritmas parinks optimaliausius individualizuotus treniruočių režimus kiekvienam treniruoklio vartotojui. Dabartinė tyrimų būklė. Įrodyta, kad EMG signalai gali būti naudojami žmogaus sąsajoje, pavyzdžiui, protezuose ir galūnėse. Paviršiaus EMG taip pat galima išmatuoti elektrodais, pritvirtintais prie odos. Be to, kai raumenys susitraukia ir sukuria poslinkį, generuojamas EMG signalas, todėl šį poslinkį galima įvertinti pagal EMG signalą. Todėl treniruokliui valdyti bus naudojamas EMG signalas.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Šiuo metu pramonėje ir kasdieniniame gyvenime vis svarbesnės tampa sudėtingos geometrinės formos objektai ir įvairios paskirties detalės. Nepaisant to, kad šiuolaikinė kompiuterinė įranga ženkliai palengvina tokių objektų/formų kūrimą projektavimo fazėje, reali tokių objektų gamyba yra labai sudėtinga ir brangi. Taikant įprastus gamybos metodus, pavyzdžiui, štampavimą, naudojami puansonai ir matricos, kurie turi būti pritaikyti konkrečiam ir tik vienos formos objektui. Dėl šios priežasties šiais laikais vis dažniau tiriamas ir naudojamas palaipsninis lakštų, pagrinde metalų, formavimas. Šis apdirbimo metodas leidžia ženkliai sumažinti laiko ir savikainos resursą, kadangi jam nereikia jokių papildomų elementų, tokių kaip puansonas, matrica ir pan. Be kita ko, palaipsninis lakšto formavimas leidžia gaminti ypatingai sudėtingos geometrinės formos objektus/formas, kurias būtų labai sunku, arba net neįmanoma pagaminti tradiciniais metodais. Šiuo metu pasaulyje atlikta eilė tyrimų susijusių su palaipsniniu metalo lakšto formavimu. Dalyje jų palaipsninis lakšto formavimas vykdomas naudojant robotus. Mokslinėje literatūroje rasta informacijos, kad palaipsninis robotizuotas plieno lakšto formavimas gali būti sėkmingai pritaikomas ir polimero (plastiko) lakšto formavime, tačiau platesnės informacijos apie proceso eiliškumą bei riekiamus taikyti parametrus nepateikta. Todėl šio siūlomo tyrimo tikslas – sukurti ir ištirti technologiją, skirtą robotizuotam palaipsniniam plastiko lakšto formavimui. Disertacijos rengimo metu atliekami teoriniai ir eksperimentiniai tyrimai, kurių tikslai yra dvejopi – polimero (termoplastiko) lakšto formuojamumo taškinio kontakto įrankiu tyrimas bei tinkamų formavimui temperatūrinių režimų ir polimerų parinkimas. Doktorantūros tyrimų tikslas – sukurti ir ištirti technologiją, skirtą robotizuotam palaipsniniam polimero (termoplastiko) lakšto formavimui. Doktorantūros studijų metu gaunami tyrimų rezultatai būtų naudingi plastiko liejimo, apdirbimo bei formavimo pramonės šakų įmonėms, kurios panaudojant sukurtą technologiją galėtų padidinti savo darbo našumą bei suteiktų galimybę rinkai pasiūlyti sudėtingesnių formų objektus, kuriuos su šiuo metu naudojama technologija pagaminti yra sudėtinga arba neįmanoma.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Aplinkai pavojingų įmonių komponentų struktūrinis vientisumas turi būti užtikrinamas normalios eksploatacijos ir pavojingomis sąlygomis. Prie pavojingų galima priskirti atomines elektrines, šilumines elektrines, cheminės pramonės įmones, naftos pramonės įmones, dujotiekius, termofikacinius tinklus ir kt. Minėtų įmonių metalinėse konstrukcijose ir vamzdynų tinkluose dėl aukštesnės temperatūros, agresyvesnės darbo aplinkos poveikio medžiagoms, gali vykti metalų degradacija ir to pasėkoje būti pažeidžiamas jų vientisumas. Kaip vienas iš pagrindinių degradacijos mechanizmų yra metalų nuovargis, dėl ko gali įvykti konstrukcijų suirimas. Eksploatacijos metu šių įmonių metalų konstrukcijų medžiagose ilgainiui atsiranda pažeidimų, kurie sukelia konstrukcijos irimą. Šie pažeidimai kaupiasi palaipsniui ir priklauso nuo medžiagos savybių, įtempių kitimo laikui bėgant dydžio, deformavimo ir aplinkos sąlygų. Pastebėta, kad 75 % mechaninių sistemų konstrukcijų suyra dėl medžiagų nuovargio. Ypač pavojingi perkrovimai, kai cikliškai kintantys įtempiai viršija medžiagos proporcingumo ribą, prasideda plastinis deformavimas, susidaro plastinės deformacijos histerezės kilpa ir medžiagos ilgalaikiškumas sumažėja iki tūkstančių arba kelių dešimčių ciklų. Daugumoje šiuolaikinių mechanizmų ir įrenginių (ypač aviacinėje ir raketinėje technikoje, įvairių tipų varikliuose, transporte ir kt. įrenginiuose), veikiant apkrovomis įtempių koncentracijos zonose staiga pasikeičiant formai pvz., pleišto grioveliuose, velenų skersmenų pasikeitimo vietose, dėl blogai parinkto užapvalinimo spindulio, suvirintuose sujungimuose, dėl įvairių suvirinimo defektų ir t.t., atsiranda tampriai plastinis deformavimas. Esant cikliniam tampriai plastiniam deformavimui po nedidelio ciklų skaičiaus (šimtų – tūkstančių) atsiranda nuovargio plyšys, kuris dažniausiai sukelia avarijas su sunkiai prognozuojamomis pasekmėmis. Tyrimo tikslas – metalų, naudojamų energetiniuose objektuose, nuovargio ir jo įtakos ciklinėms savybėms tyrimai apkraunant daugiaašiu apkrovimu ir ryšių tarp šių apkrovimo tipų deformavimo ir suirimo charakteristikų nustatymas. Šio darbo rezultatai suteiktų naujų žinių apie medžiagos elgseną mažaciklio nuovargio metu esant skirtingiems apkrovimo tipams ir būtų aktualūs įvertinant bei prognozuojant įvairių įrenginių būsimą ar liekamąjį darbinį resursą. Šie moksliniai tyrimai labai svarbūs prognozuojant detalių ir konstrukcinių elementų stiprumą ir ilgalaikiškumą, esant simetriniam ir asimetriniam kompleksiniam apkrovimui. Gauti tyrimų rezultatai bus panaudoti projektuojant naujas ir modernizuojant jau esamas mašinas bei įrenginius, ypač kai siekiama didinti eksploatacines apkrovas ir ilgalaikiškumą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Viena iš šiuolaikinės metalo gaminių pramonės sričių yra metalo gaminių suvirinimas. Be seniai naudojamų tradicinių suvirinimo būdų: elektros lanko, plazminio dujų srauto, tradicinio taškinio suvirinimo ir daugelio kitų suvirinimų, vis plačiau naudojami nauji, progresyvus virinimo budai: lazerinis, frikcinis suvirinimas. Naudojantis tokiais būdais virinimas gali būti atliekamas tiksliau, našiau, gali būti virinamos medžiagos, kurias tradiciniais būdais suvirinti labai sunku ar net neįmanoma. Svarbiausias suvirinimo rodiklis – siūlės patikimumas. Siūlė turi atitikti eksploatacinius konstrukcinius reikalavimus. Jai įtakos turi metalo sudėtis, suvirinimo būdas ir režimai. Virinant įprastinėmis technologijomis geras suvirinamumas laikomas tuomet, kai gautos siūlės sujungimo stiprumas lygus pagrindinio metalo stiprumui. Frikcinis virinimas (FSW) - termomechaninis kietos būsenos sujungimo procesas, kuris veikia generuojant trinties šilumą tarp besisukančio įrankio ir medžiagos (įrankis yra kietesnis nei medžiaga). Jo metu yra sukamas cilindro ar kt. formos įrankis ir lėtai panardinamas į metalą. Tarp atsparaus dilimo įrankio paviršių ir suvirinamo metalo susidaro trintis, dėl kurios metalas tampa plastiškas, bet lydymosi temperatūros nepasiekia. Taip sukuriamas dalinis metalurginis ryšys. Frikcinio suvirinimo siūle eksperimentinis tyrimas sudėtingas eksperimentiškai įgyvendinti, nes reikalinga tiksli ir brangi eksperimentinė įrangą proceso parametrams nustatyti, todėl baigtinių elementų metodika gali būti taikoma, kaip papildoma priemonė suvirinimo procesams modeliuoti. Šio darbo mokslinis naujumas būtų skaitinio modeliavimo metodikos paruošimas. Numatoma paruošti skaitinį modelį, geriausiai aprašantį nevienodų medžiagų elgseną frikcinio suvirinimo ištisine siūle proceso metu. Tyrimo tikslas – skirtingų medžiagų (dissimilar) ir jų lydinių frikcinio suvirinimo siūle (FSW) proceso skaitinis modeliavimas paremtas eksperimentiniais tyrimais. Pagrindinės pramonės šakos naudojančios frikcinį suvirinimą yra transporto t. y. automobilių, orlaivių, laivų, sunkvežimių geležinkelių; mechaninių sistemų; konstrukcinių medžiagų srityse.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Idėjų perėmimas iš gamtos, ir ypač iš biologinių sistemų, yra perspektyvus būdas sukurti efektyviai funkcionuojančias biomedicinines sistemas, kurios sąveikaudamos su žmogaus kūnu gali atlikti stebėjimo bei stimuliavimo užduotis. Šio tyrimo esmė – aktyvios lanksčiai judesius atliekančios sistemos su integruota jutimo funkcija sukūrimas. Numatoma, kad tyrimo tikslas ir uždaviniai bus pasiekti integruojant lankstų mikro hidrauliniu būdu žadinamą elementą ir pjezoelektrinį polimerą. Rezultate turėsime prototipą – lankstų komponentą, galintį atlikti lenkimo judesius ir turintį integruotą jutimo funkciją. Taip pat bus išvystyti teoriniai pagrindai tokio tipo komponentams projektuoti.