A ponyvaszerkezetek a XX. század második felében elterjedt tartószerkezeti rendszerek. Ezek műszaki textíliából kialakított feszített szerkezetek, melyek az alkalmazott anyagok és megoldások okán könnyed, elegáns és gyakran rendkívül gazdaságos megoldást nyújtanak terek lefedésére. Az elmúlt évtizedekben komoly kutató munka folyt a ponyvaszerkezetekhez kapcsolódó mechanikai problémák megoldása érdekében.
A fő feladatok az alakmeghatározás, szabásminta készítés, a szerkezetek nemlineáris analízise. Ebben a munkában komoly szerepet vállalt a BME is: az Építészmérnöki Kar és az Építőmérnöki Kar oktatói-kutatói tevékenyen hozzájárultak a hazai és a nemzetközi tudományos élet eredményeihez és számos konkrét szerkezetek megvalósításában is részt vettek.
A legtöbb mechanikai feladatra vannak már jól használható megoldások. Mára két alapvető feladat megoldása maradt hátra. Az egyik, megfelelő anyagtörvény megalkotása az erősen nemlineáris viselkedésű textíliákhoz, a másik a szerkezetek belebegés vizsgálata. A tervezett kutatás ez utóbbira fókuszálna.
A ponyvaszerkezetek nagyon könnyűek, emiatt a szél gerjesztő hatására hajlamosak belebegni. A belebegés következtében zavaró, félelmet keltő mozgások, fárasztó igénybevételek és tönkremenetelt okozó erőhatások is felléphetnek. A tervezett kutatás célja a szél hatásának és a szerkezet válaszreakciójának vizsgálata, továbbá stratégia kidolgozása arra, hogyan kerülhetjük el a belebegést.
A tervezett kutatás szorosan kapcsolódik a BME Szilárdságtani Tanszékén lassan két évtizede folyó ponyvaszerkezetekhez kapcsolódó kutatómunkához, mely az ötvenes-hatvanas évek hagyományaira épül. Jelenleg Hegyi Dezső, Gáspár Orsolya és Fehér Eszter foglalkozik ponyvaszerkezetek alakmeghatározásával, a szerkezet analízisével, az anyag nemlineáris viselkedéséve és az anyag hullámosodásával, mely problémákkal kapcsolatban számos publikációt közöltek. Ezekre építve reálisan megvalósítható a belebegés problémakörének vizsgálata is.
Az alkalmazott méréstechnikai módszer
A Digital Image Correlation napjaink egyik legfejlettebb mérési módszere, mellyel térbeli alak, alakváltozás és megnyúlás mérhető felületeken. Különösen alkalmas ponyvaszerkezetek vizsgálatára, mivel az egyébként érzékeny textíliára nem szükséges mérőeszközöket rögzíteni, továbbá nem csak átlagos, hanem a vizsgált felület minden pontjára kiterjedő mérés végezhető vele.
A tervezett kutatásban a szélcsatorna vizsgálatokban az alakváltozás mérésre szeretnénk használni ezt az eszközt, továbbá az alkalmazott anyagok anyagtörvényének felvételéhez lenne rá szükség. Ez utóbbi azért különösen érdekes, mert a ponyvaanyagok viselkedése erősen nemlineáris, és az egyes gyártmányokhoz nem állnak rendelkezésre érdemben használható adatlapok. Pontos számítások elvégzésére a szokásos eljárások alkalmatlanok, márpedig a belebegés jelenségének vizsgálata szükségessé tesszi a pontos anyagtörvények ismeretét.
A DIC alkalmazásával kapcsolatban pozitív tapasztalatokkal rendelkezünk: Hegyi Dezső vendégkutatóként eredményesen használt ilyen mérési rendszert a CALTECH egyetem Space Structures laboratóriumában (USA, California) fóliák alakváltozásának mérésére.
A DIC egy univerzális mérési módszer, aminek a használata számos más kutatás elvégzését megkönnyíti. Várható, hogy a beszerzett eszköz hosszú távon szolgálja majd új tudományos eredmények előállításának elősegítését.
A témát gondozó kutató és tanszék
Dr. Hegyi Dezső | Építészmérnöki Kar | Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék
Az intézmény korábbi publikációi a témában
Hegyi Dezső, Sergio Pellegrino: Viscoplastic tearing of polyethylene thin film. MECHANICS OF TIME-DEPENDENT MATERIALS 19: pp. 187-208. (2015) – journal rank: Chemical Engineering (miscellaneous) 79/268 (Q2)
Hegyi D, Sajtos I, Geiszter Gy, Hincz K: 8-node Quadrilateral Double-Curved Surface Element for Membrane Analysis. COMPUTERS & STRUCTURES 84: pp. 2151-2158. (2006)
Címfotó: St. Augustine város (Florida, USA) szabadtéri színpada, melynek szélcsatorna kísérleteit a Span Systems Inc. megbízásából a BME Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium végezte.
Atmoszférikus Áramlások Laboratórium kialakítása 