3784493662

Praca Doktorska - Anna Sapińska- Wcisło

1. Wstęp

1.1 Wprowadzenie

Połączenie inżynierii materiałowej z rozwojem możliwości nowoczesnych technologii pozwoliło na stworzenie dziedziny zajmującej się materiałami, których zdolności adaptacyjne pozwalają dostosować swoją własną charakterystykę do otaczającego je i ciągle zmieniającego się otoczenia. Z materiałów tych możemy tworzyć struktury, które z pewnością odmienią dotychczasowy sposób myślenia inżynierów konstruktorów. Budowany obiekt będzie mógł zmieniać swoje charakterystyki w zależności od otaczającego go środowiska tak by jak najlepiej spełniać wyznaczone mu zadania. Działania te możemy nazwać inteligentnymi lub też po prostu inteligencją. Jednakże inteligencja jest to słowo zarezerwowane, do niedawna dla człowieka lub też innego organizmu żywego. Coraz częściej jednak słyszymy określenie to używane w stosunku do materiałów i obiektów, które połączone są razem z całą infrastrukturą monitorująca jego działanie. Obiekt taki potrafi się sam uczyć różnego rodzaju pewnych zachowań i reakcji, w zależności od czynników zewnętrznych.

Rozwój naszej cywilizacji na przestrzeni dziejów podzielony jest na kilka epok. W okresach tych znaczącą rolę dla postępu stanowiły właściwości stosowanych powszechnie materiałów. Na początku dziejów mieliśmy, więc epokę „kamienia łupanego”, w której to kamień był podstawowym budulcem wielu narzędzi. W kolejnych epokach człowiek odkrywał coraz to nowsze i lepsze materiały. Zaczął on się równocześnie zastanawiać bardziej nad charakterystyką i właściwościami tych surowców. W taki oto sposób rozwinęła się nauka zwana „materiałoznawstwem”. Od około 1950 roku zaczęto rozwijać nową grupę materiałów tzw. ”Smart materials” [42]. Wielu ekspertów z tej dziedziny twierdzi, iż nasza przyszłość jest ściśle związana z tymi materiałami. Grupa ta będzie stanowić podstawę nowoczesnych rozwiązań technicznych i bardzo możliwe, że przyszłe pokolenia będą właśnie rozpoczynający się rozdział naszej cywilizacji nazywać jako „Smart Age”.

Podstawowym zastosowaniem [20] materiałów inteligentnych, są człony wykonawcze. Elementy te są stosowane do zmiany właściwości dynamicznych konstrukcji, lub do dopasowywania kształtu struktury do określonych potrzeb [19,52], Do budowy członów wykonawczych stosuje się pewną grupę materiałów inteligentnych:

Najważniejszymi materiałami z tej grupy są materiały piezoelektryczne, magnetostrykcyjne, stopy z pamięcią kształtu (Shape Memory Alloys (SMA)), ciecze elektro i magneto-reologiczne (Electrorheological fluid (ERF)) oraz płyny optyczne.

W pracy szczególną uwagę zwrócono na zastosowanie materiałów z pamięcią kształtu oraz materiały piezoelektryczne.

Podczas projektowania układów mechatronicznych polegającym na projektowaniu części mechanicznej, elektrycznej układu, oraz systemów kontrolno -pomiarowych. Coraz częściej stosuje się pojęcie mechatroniczne do projektowania konstrukcji. Pojecie mechatroniki definiuje się jako ”synergiczną integracje mechaniki, elektroniki, inżynierii sterowania i informatyki w procesie projektowania i wytwarzania produktów ”[85],

3