Search

Μεταπτυχιακή διατριβή που υποβλήθηκε στη σχολή ΜΠΔ για την πλήρωση προϋποθέσεων για τη λήψη Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης Περίληψη: Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι ο έλεγχος ταλαντώσεων σύνθετης ευφυούς κατασκευής, η οποία έχει υποστεί μερική ή ολική αποκόλληση. Η κατασκευή που εξετάζεται είναι σύνθετη πλάκα με δύο στρώσεις πιεζοηλεκτρικού υλικού, όπου η μία δουλεύει ως αισθητήρας και η άλλη ως διεγέρτης. Ανάμεσα στα πιεζοηλεκτρικά υλικά έχει τοποθετηθεί συγκολλητικό υλικό. Η κατασκευή πλάκας διακριτοποιείται με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Ο έλεγχος πραγματοποιείται με τη χρήση ελεγκτή ασαφούς λογικής. Η δύναμη ελέγχου μπορεί να εφαρμοστεί είτε με τη μορφή επικόμβιας μηχανικής διέγερσης ή ηλεκτρικής τάσης μέσω των πιεζοηλεκτρικών υλικών (διεγερτών). Τα χαρακτηριστικά και οι παράμετροι του ασαφούς ελεγκτή ρυθμίζονται με χρήση αλγορίθμων βελτιστοποίησης όπως για παράδειγμα γενετικοί αλγόριθμοι.

Summarization: Center-pivot irrigation systems are highly efficient in terms of the quality of the watering process and/or the water consumption. However, several serious problems can occur during the use of such systems, principally due to the vibrations which are caused either by the wind excitation and/or other, mainly steep, external loadings, which in turn can be caused by failures of the roads or fields, such as potholes, cavities etc. For the suppression of these vibrations, fuzzy and adaptive neuro-fuzzy control can be used. The application of the control mechanisms can be done on simplified models, such as beams or trusses. In the present investigation, a Sugeno-type hybrid neuro-fuzzy controller is implemented and tested on a smart beam model using SIMULINK, under a triangular loading similar to the one, which can be caused by a pothole. The numerical results indicate that the control is not only efficient, but smooth as well. Παρουσιάστηκε στο: 8th International Conference on Information and Communication Technologies in Agriculture, Food and Environment

Προπτυχιακή Διατριβή που υποβλήθηκε στη σχολή ΜΠΔ του Πολ. Κρήτης για την πλήρωση προϋποθέσεων λήψης του Διπλώματος Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Περίληψη: Ο έλεγχος των ταλαντώσεων μηχανικών κατασκευών αποτελεί εδώ και πολλά χρόνια αντικείμενο επιστημονικής μελέτης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία για το σκοπό αυτό, μελετάται η απόκριση ενός δυναμικού συστήματος με βάση τα φυσικά του χαρακτηριστικά στο πεδίο των συχνοτήτων και η μείωση ταλαντώσεων με την βέλτιστη τοποθέτηση ελεγκτή ασαφούς λογικής, με χρήση γενετικού αλγορίθμου. Το μηχανικό μοντέλο στο οποίο εφαρμόζεται ο έλεγχος αποτελείται από μία πρόβολο δοκό, πακτωμένη στη μια της πλευρά, στην οποία έχουν προσαρμοστεί αισθητήρες και διεγέρτες. Η δοκός, η οποία διακριτοποιήθηκε με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων εκτίθεται σε ημιτονοειδή φόρτιση. Ο ασαφής ελεγκτής που χρησιμοποιείται αποτελεί δημιούργημα του κ. Γεωργίου Ταιρίδη στα πλαίσια της μεταπτυχιακής του διατριβής ‘’Προσομοίωση σύνθετων ευφυών συστημάτων με αισθητήρες και διεγέρτες από πιεζοηλεκτρικά υλικά. Σύνδεση με ευφυείς μεθόδους ελέγχου, Χανιά Μάιος 2009’’. Στην εν λόγω μεταπτυχιακή διατριβή ο έλεγχος εφαρμόσθηκε σε ένα μοντέλο πακτωμένης δοκού. Η ταλάντωση της δοκού προσομοιώθηκε με τη χρήση αλγορίθμου ολοκλήρωσης στο περιβάλλον του εμπορικού προϊόντος Μatlab. Η παρούσα εργασία έγινε υπό την επίβλεψη και καθοδήγηση του καθηγητή του τμήματος Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης του πολυτεχνείου Κρήτης κ. Γεωργίου Σταυρουλάκη.

Summarization: Several numerical models are presented in this article, for the study of the ultimate behaviour of a real stone arch bridge. For the exact representation of the geometry an integral and comprehensive survey involving Terrestrial Photogrammetry and Ground Penetrating Radar is in order to provide a realistic 3D geometric model for the subsequent mechanical analysis of the bridge. The accuracy of the photogrammetric method permitted detecting cracks in different areas and the GPR completed the geometric model with information of hidden parts such as backfill, arch ring thickness, etc. Finite element analysis models, incorporating damage, elastoplasticity and contact, are then developed. Comparison between these models is considered in a single arch of the structure. The classical four hinges mechanism appears in the arch. A model of the whole structure, where the arch and the fill are taken into account, is finally developed. Results show how damage is developed in the body of the arch, for loadings that include forces, or vertical and transverse displacements in the supports. Presented on: Advances in Engineering Software

Summarization: In this paper, the current state of the art on shunt piezoelectric systems for noise and vibration control is reviewed. The core idea behind the operation of electronic shunt piezoelectric circuits is based on their capability of transforming the dynamic strain energy of the host structure, i.e., a smart beam or plate, into electric energy, using the properties of the direct piezoelectric phenomenon and sending this energy into the electronic circuit where it can be partially consumed and transformed into heat. For this purpose, transducers which are made by piezoelectric materials are used, since such materials present excellent electromechanical coupling properties, along with very good frequency response. Shunt piezoelectric systems consist of an electric impedance, which in turn consists of a resistance, an inductance or a capacitance in every possible combination. Several types of such systems have been proposed in the literature for noise or vibration control for both single-mode and multi-mode systems. The different types of shunt circuits provide results comparable to other types of control methods, as for example with tuned mass-dampers, with certain viscoelastic materials, etc. As for the hosting structure, several studies on beams and plates connected with shunt circuits have been proposed in recent literature. The optimization of such systems can be performed either on the design and placement of the piezoelectric transducers or on the improvement and fine-tuning of the characteristics of the system, i.e., the values of the resistance, the inductance, the capacitance and so on and so forth. There are several applications of shunt systems including among others, structural noise control, vibration control, application on hard drives, on smart panels etc. Last but not least, shunt circuits can be also used for energy harvesting in order to collect the small amount of energy which is necessary in order to make the system self-sustained. Presented on

Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι να αναπτυχθούν μέθοδοι και τεχνικές ο οποίες είναι ικανές να βοηθήσουν στον σχεδιασμό κατασκευών για την καλύτερη συμπεριφορά σε δυναμικά φαινόμενα. Τα φίλτρα απόσβεσης είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία στον τομέα της μηχανικής καθώς η δυναμική συμπεριφορά των κατασκευών είναι αρκετά πιο σύνθετη και πολυδιάστατη σε σχέση με τα στατικά προβλήματα. Για τον λόγο αυτό, η βασική ιδέα της εργασίας ήταν αρχικά να διερευνηθούν, αναλυθούν και μοντελοποιηθούν εργαλεία τα οποία θα μας οδηγούσαν σε πρωτότυπες λύσεις για την αντιμετώπιση δυναμικών φαινομένων που προκαλούνται σε μία κατασκευή. Ο πρώτος στόχος ήταν να δημιουργηθούν τα απαραίτητα μοντέλα τα οποία να επιλύουν με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων προβλήματα στο πεδίο των συχνοτήτων όπου δίνει τη δυνατότητα μελέτης της δυναμικής συμπεριφοράς σε περισσότερες από μία συχνότητες. Έτσι, δίνεται η δυνατότητα να σχεδιαστούν κατασκευές τέτοιες ώστε να μειώνουν τις ταλαντώσεις σε συγκεκριμένες συχνότητες. Οι προκλήσεις των δυναμικών φαινομένων όμως είναι πολύ μεγάλες, και δεν περιορίζονται σε μία συχνότητα. Για τον λόγο αυτό μελετήθηκαν τεχνικές οι οποίες βοηθούν στην δυναμική συμπεριφορά της κατασκευής για ένα μεγαλύτερο εύρος συχνοτήτων. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε και αναπτύχθηκε η μέθοδος που βασίζεται στην θεωρία του Bloch κατά την οποία δίνεται η δυνατότητα να υπολογιστούν εύρη συχνοτήτων κατά τα οποία το κύμα που διαδίδεται εντός του στερεού αποσβένεται και δεν διαπερνά την κατασκευή με αποτέλεσμα να μην ταλαντώνεται. Βασιζόμενοι στις δύο παραπάνω θεωρίες, χρησιμοποιήθηκαν διάφορα εργαλεία με σκοπό να μπορέσουν να μειωθούν οι ταλαντώσεις στο πεδίο των συχνοτήτων καθώς και να αυξηθούν τα εύρη αυτών των κενών τα οποία δεν επιτρέπουν την διάδοση των κυμάτων. Κύρια βάση για να επιτευχθούν τα παραπάνω ήταν να διερευνηθούν οι επιδράσεις που έχουν σε τέτοια φαινόμενα οι διάφορες γεωμετρικές ή μηχανικές μεταβολές των κατασκευών όπου μελετάται πως επιδρά η μεταβολή της γεωμετρίας της κατασκευής ή οι αλλαγές του υλικού, η χρήση σύγχρονων σχεδίων με ειδικές ιδιότητες όπως τα αυξητικά υλικά που έχουν επιδράσεις πάνω σε τέτοια φαινόμενα ή ακόμα και η χρήση σύγχρονων μεθόδων απόσβεσης ταλαντώσεων παθητικού ελέγχου με την δημιουργία ευφυών κατασκευών με πιεζοηλεκτρικά υλικά. Τέλος, οι απαιτήσεις των σύγχρονων δεδομένων καθώς και οι ρυθμοί εξέλιξης των προϊόντων επιβάλλουν την δημιουργία βέλτιστων λύσεων. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκαν αλγόριθμοι βελτιστοποίησης, κλασσικοί καθώς και αλγόριθμοι τοπολογικής βελτιστοποίησης με σκοπό να δημιουργηθούν οι μικροδομές που οδηγούν στα επιθυμητά αποτελέσματα, λαμβάνοντας υπόψη και τις σύγχρονες τεχνικές τρισδιάστατης εκτύπωσης., The main purpose of the present Ph.D thesis is the development of methods and techniques for the proper design of structures affected by dynamic phenomena. Damping filters are among the most significant elements in engineering, since dynamic loadings are more complex than the static ones. Thus, the main idea of the present thesis is the development and analysis of tools that are going to lead to the design of prototypes capable of dealing with such dynamic phenomena on a structure. The first goal is the structural modeling using the Finite Element Method (FEM) for dynamic and static problems, mostly in the frequency domain, where the dynamic behavior of the structures on more than one frequency can be studied. Thus, several structures for attenuation on specific frequencies can be designed. Many challenges of the dynamic behavior are need to be faced and for this reason several technics for a big frequency range are studied. More specifically, a method based on Bloch theorem has been developed. This method study the wave propagation in a solid structure as well as the attenuation of the signal. Based on the Bloch theorem, several tools for the increase of the band gaps that do not allow the wave propagation have been developed. In order to achieve that, various parametric changes had to be made. These changes allow the study of the influence on the wave propagation in a structure, for example, during the change of the geometry of the structure, when material properties are altered, etc. Moreover, this technique allows the use of metamaterials with auxetic properties or the connection of the structure with smart materials, like piezoelectric patches, and with external electronic circuits. Finally, the requirements for the use of new methods and cutting edge technology on the engineering field are high. For this reason, classical optimization methods as well as topology optimization algorithms have been developed in order to create the optimum structures that are able to be produced by new methods like additive manufacturing and 3d printing.

Περίληψη: Τα ψηφιακά δίδυμα (Digital Twins) είναι μια ψηφιακή εικονική αναπαράσταση ενός φυσικού αντικειμένου, μιας διαδικασίας ή ενός ολόκληρου έργου, πάνω στην οποία εμφανίζονται πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση και τη λειτουργία του. Μια από τις βασικότερες εφαρμογές ψηφιακών διδύμων είναι εκείνη της προσομοίωσης των δικτύων ύδρευσης ή ακόμα και των υδροηλεκτρικών εργοστασίων (Hydropower Plants). Μέσω των ψηφιακών διδύμων είναι δυνατή η πλήρης εποπτεία της εγκατάστασης σε πραγματικό χρόνο και ως εκ τούτου είναι δυνατό να ελεγχθούν ή να ρυθμιστούν διάφορες παράμετροι κατά τη λειτουργεία της όπως επίσης και να γίνει πρόβλεψη τυχών βλαβών στο σύστημα. Ένα από τα βασικότερα έργα υδροδότησης στην Κρήτη είναι το δίκτυο ύδρευσης των περιοχών Ηρακλείου και Αγίου Νικολάου από το φράγμα Αποσελέμη. Ο ταμιευτήρας Αποσελέμη συλλέγει νερό από τον ομώνυμο ποταμό που εκρέει από τα Λασιθιώτικα Όρη. Από εκεί μέσω ενός κεντρικού αγωγού το νερό κατευθύνεται προς τις αντίστοιχες πόλεις, καθώς επίσης και στις ευρύτερες περιοχές, τόσο για άρδευση όσο και για ύδρευση. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται μια προσπάθεια μελέτης των πιέσεων που ασκούνται μέσα σε τμήμα του κεντρικού κλειστού αγωγού του δικτύου υδροδότησης από το φράγμα Αποσελέμη προς το Ηράκλειο. Για τον υπολογισμό των πιέσεων χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων όπως αυτή περιγράφεται στο βιβλίο το “A First Course In The Finite Element Method 5th edition” του Daryl L. Logan. Στη συνέχεια έγινε προσπάθεια δημιουργίας προγράμματος σε περιβάλλον MATLAB το οποίο θα λύνει το δίκτυο βασιζόμενο στη συγκεκριμένη μέθοδο και θα υπολογίζει τις τιμές των πιέσεων σε τακτά σημεία του δικτύου για μια πιο λεπτομερή εποπτεία. Με αυτόν τον τρόπο θα είναι δυνατό να καταγραφεί η καταπόνηση των αγωγών μέσα στο δίκτυο και να προβλεφθούν τυχών βλάβες, κάτι που θα συμβάλει στην επέκταση της διάρκειας ζωής της εγκατάστασης.