Maskinteknik

Vad händer med en struktur när den utsätts för laster som varierar i tiden? Det är vad ämnet strukturdynamik handlar om. Strukturen ifråga kan till exempel vara ett flygplan, en bil, ett hus eller en bro. Lasten, vilken ändras med tiden, kan uppstå då ett flygplan gör en manöver, då ett fordon kör över en vägbula eller då någon går på en bro, men också vind, jordbävningar eller vibrationer från en maskin kan utgöra källan.

Responsen, det vill säga hur strukturen rör sig och vilka påkänningar som fås, beror på en kombination av strukturens konstruktion och lasten. En olycklig kombination kan medföra lägre precision hos en tillverkande maskin, obehagskänslor hos passagerare, hög ljudnivå och att livslängden hos strukturen förkortas kontrollerat, men kan även resultera i haverier med förödande konsekvenser.

För att förhindra eller ha kontroll över dessa förlopp måste man skaffa kunskap om det dynamiska beteendet hos strukturen. Antingen förlitar man sig på mätningar eller på beräkningsmodeller. Allt större fokus läggs på beräkningsmodeller, då de kan användas i tidiga skeden i produktutvecklingsfasen, då de tillåter undersökning av förlopp som kan vara farliga att göra i verkligheten och då detta generellt är billigare än mätningar på prototyper.

Modellerna som används måste dock valideras – kontrolleras så att de stämmer med den verkliga strukturens dynamiska beteende. Om modellen inte är tillfredsställande kan mätdata användas för att kalibrera, dvs förbättra, modellen.

God kunskap om modellering och validering genom vibrationsprovning sparar pengar för företag och kan också vara en förutsättning för att klara av att konkurrera, då produktutvecklingen inom industrin går allt fortare.

Både experimentell och analytisk forskning

Forskningen inom området strukturdynamik vid Linnéuniversitetet handlar om modellering, vibrationsmätning, validering och kalibrering och genomförs i samarbete med företag och andra universitet. Vi forskar såväl experimentellt som analytiskt.

Ett av forskningsområdena är dynamiken hos vindkraftverk där vi har börjat med att studera rotorbladen hos verken. En finit element-modell har skapats för att beskriva dynamiken hos bladen. Data från vibrations- och materialtester har använts för att korrelera och kalibrera modellen, vilken framöver kommer att användas för vidare forskning. Forskningen omfattar även kalibrering inom ickelinjär strukturdynamik. Detta görs i ett forskningsprojekt tillsammans med Saab och Chalmers.

Forskningen inom strukturdynamik vid institutionen för maskinteknik har ett nära samarbete med institutionen för bygg- och energiteknik och med SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut.

En del av forskningen inom området systemekonomi har varit inriktad på att identifiera och modellera relevant information – såsom förlorade intäkter, haverier, produktion och produktionstid, kostnader för dålig kvalitet, underhållskostnader, fasta och rörliga kostnader, förråd och reservdelar med mera – som behövs för att uppnå de resultat man önskar. Men systemekonomi kan också användas vid design av nya produktionsprocesser, för att etablera en effektiv integration mellan exempelvis produktion, kvalitet, underhåll och produktionslogistik. Målet är då minskande överlappningar, friktioner och förluster och därmed lägre livstidskostnader (LCC).

Ett resultat av forskningen inom ämnet är MDSS, en programvara som ska hjälpa företag att minska de ekonomiska förlusterna. Detta sker genom att kartlägga produktions- och underhållsprocessen, följa upp, analysera och styra dess resultat, samt uppskatta underhållets ekonomiska nytta i syfte att höja prestandan i underhållet och produktionen.

Forskning i produktutveckling och produktdesign ger möjlighet till att djupt och detaljerat vinna insikter i framstegen inom teknisk design samt forskning och tillämpning inom produktutveckling. Dessa områden kombinerar färdigheter och kunskaper i själva hjärtat av teknisk design och utnyttjar avancerade metoder och verktyg som är internationellt ledande. Målet är inte bara att utveckla nya teoretiska modeller utan även att studera deras tillämplighet i branschen och i utbildningar. Området Design Theory and Methodology (DTM) har uppmärksammats av akademiska forskare och gett ett betydande antal resultat.

Huvudämnena i vår forskning är:

• Designteori och andra ämnen: ingenjörsvetenskap, materialvetenskap, datavetenskap och så vidare.
• Designteori och industriell tillämpning.
• Designteori och utbildning.
• Teorier och verktyg för teknisk design och produktutveckling.

Målet med vår forskning är att bygga en tillförlitlig "bro" mellan teori, forskning, utbildning och praktik inom produktutveckling och DTM.