9087085426

1. Wstęp

projektowania, produkcji czy eksploatacji materiału kompozytowego. W związku z powyższym modelowanie numeryczne jest dziś jedną z najbardziej obiecujących i rozwijających się dziedzin inżynierii. Znajduje ono swoje zastosowanie w wielu dziedzinach nauki od medycyny po przemysł woj skowy.

Przykładem może być przemysł transportowy, w którym redukcja wagi pojazdu

0    10 procent, dzięki wykorzystaniu nowoczesnych materiałów, zmniejsza zużycie paliwa od 6 do 8 procent. Z tego powodu w Stanach Zjednoczonych w ostatnich latach przeznaczono duże nakłady finansowe na badania i rozwój metali oraz stopów metali [Ced2013].

Innym przykładem jest zastosowania modelowania numerycznego jest zaprojektowanie materii programowalnej. Przy użyciu drukarek 3D wykonywane są przedmioty, których części składowe łączy polimer zmieniający kształt, dzięki reakcji materiałów składowych na ogrzewanie lub chłodzenie. W 2014 roku armia amerykańska przeznaczyła prawie milion dolarów na badania poświęcone stworzeniu dynamicznego kamuflażu przy wykorzystaniu techniki druku 4D. Z materii programowalnej mogłyby powstać np. mundury zapewniające izolację lub chłodzenie w zależności od warunków środowiska oraz od cech biometrycznych użytkownika munduru [Cam2014],

Modelowanie numeryczne stosowane jest również w zagadnieniach medycznych

1    biomedycznych. Naukowcy opracowują modele mechaniki naczyń krwionośnych, zastawek serca i przepływu krwi. Przygotowane modele służą na przykład do optymalizacji konstrukcji urządzeń implantowanych takich jak sztuczne zastawki serca czy stenty naczyń wieńcowych. Za pomocą metod obliczeniowych opracowywane są narzędzia decyzyjne dla lekarzy, które wspomagają leczenie chorób układu krążenia w oparciu o szczegółową analizę cech każdego pacjenta. Przykład analizy numerycznej pęknięcia blaszek miażdżycowych ludzkiej tętnicy szyjnej wywołanego naprężeniami strukturalnymi został opublikowany przez Tang i współautorów [Tan2009].

Kolejnym przykładem jest wykorzystanie modelowania numerycznego do projektowania i konstruowania materiałów APG (ang. Annealed Pyrolytic Graphite) - wyżarzany grafit pirolityczny - w postaci struktury obudowanej materiałami takimi jak np. aluminium, miedź i ceramika [Mon2013].

11