9087085425

1. Wstęp

1.1 Wprowadzenie

Modelowanie i analizowanie właściwości nowych materiałów kompozytowych jest często trudne i kosztowne. Dużym wsparciem stały się metody obliczeniowe, które znaczenie ułatwiają wyznaczanie właściwości materiałów i dają większe możliwość. Modelowanie numeryczne łączy dziedziny matematyki, fizyki i informatyki do badania zachowań złożonych układów za pomocą symulacji komputerowych. Model obliczeniowy zawiera często wiele zmiennych, które opisują badany układ. Symulacja odbywa się poprzez modyfikowanie wartości tych zmiennych i obserwowanie w jaki sposób te zmiany wpływają na wyniki. Uzyskane wyniki symulacji umożliwiają przewidywanie zachowania się układu rzeczywistego. Główną zaletą modelowania numerycznego jest możliwość uzyskania rozwiązania danego problemu, który w przeciwnym razie należałoby rozwiązać za pomocą metod doświadczalnych. Ponadto symulacja komputerowa bywa jedyną rozsądną alternatywą analizy zjawiska tam, gdzie budowa wiarygodnego modelu analitycznego oraz wykonanie eksperymentu jest niemożliwe lub bardzo trudne [Heel990], [Tabl996], [Mur2010], [www05], [Kue2009].

Nowoczesne metody numerycznego modelowania materiałów kompozytowych wykorzystują takie dziedziny nauki jak materiałoznawstwo, metody obliczeniowe czy matematykę stosowaną. Angażują coraz bardziej zaawansowane i precyzyjne metody i urządzenia do rozwiązania problemów z zakresu inżynierii praktycznej jak również zagadnień fizycznych. Komercyjne programy obliczeniowe oparte na metodach numerycznych, jak na przykład na Metodzie Elementów Skończonych umożliwiają wizualizację zagadnień fizycznych i mechanicznych oraz wprowadzanie, w postaci losowych zmiennych, zaburzeń (niepewności) do danych wykorzystywanych w symulacjach komputerowych [Kam2004].

Najnowsze techniki komputerowe wspomagają projektowanie, umożliwiają modelowanie różnych materiałów o różnych kształtach oraz optymalizację ich parametrów. W szybki sposób można również modyfikować dane obliczeniowe a następnie porównać wyniki w celu uzyskania najbardziej optymalnego. Mimo że obliczenia bywają czasochłonne, znacznie wpływają na obniżenie kosztów