חודש הנדסה מקוון-מכונות ותעופה
התקיים ביום שלישי-חמישי 07-09/07/2020
פלייליסט ההרצאות
להרצאות המוקלטות
יום שלישי 7.7.20
14:00-15:00 ריתוך תתי ימי עם יורם אייזנברג
17:00-18:00 מטלורגיה של מתכות עם פיטר גלצר
יום רביעי 8.7.20
11:00-12:00 הזדמנויות ואתגרים בהנעה חשמלית בתעופה בשטחים עירוניים- URBAN MOBILITY עם ד”ר עמנואל ליבן
14:00-15:00 מציאות רבודה (AR) לשיפור היעילות והאיכות של תהליכי ייצור והרכבה עם שי נוימן מחברת SKILL REAL
17:00-18:00 הפרדיגמה של פיתוח אווירודינמי עם ד”ר משה זילברמן
19:00-20:00 תשעים שנה למנוע הוואנקל עבר, הווה ועתיד עם חמי אורון
יום חמישי 9.7.20
11:00-12:00 מכניקת שבר וחקר הכשל עם ד”ר דנה אשכנזי
14:00-15:00 מכניקת שבר- גישה של אנרגיה עם פרופ’ דב שרמן
17:00-18:00 מכניקת שבר- גישה של מאמצים עם פרופ’ דב שרמן
יום שלישי 7.7.20
11:00-12:00 שימוש במיקרו CT כשיטה אפקטיבית בחקירת כשלים ובאבטחת איכות בתכן מכאני עם ד”ר עוז גולן
בשנים האחרונות נכנסו טכנולוגיות ייצור מתקדמות המאפשרות יצירת מבנים מכאניים המסובכים גיאומטרית. הטכנולוגיות החדשות חייבו גם ביצוע אנליזות וסימולציות מכאניות בשיטות חדשות הן כחלק מהתכנון ההנדסי והן כחלק מבדיקות לא-הורסות של המוצר המוגמר. מיקרו-CT, המלווה בתוכנות אנליזה ייעודיות, מאפשר בחינת שלמות המבנה באמצעות בקרת מידות ואנליזת פגמים ומעניק למהנדס המכאני כלי רב עוצמה שמסייע לתכנון המכאני ולחקירת כשלים.
בחקירת כשלים קיימת חשיבות רבה לפגמים ולהשפעתם על התכונות המכאניות של המוצר המוגמר. פגמים יכולים להופיע למשל בצורת פורוזיביות, אינקלוזיות או חוסר התכה בהדפסה תלת-ממדית או ביציקות, חוסר רציפות בסינטור או בריתוך, סדקים בתהליכי דפורמציה פלסטית וכו’. נדבך נוסף קשור למותאמות הגיאומטרית בין התכנון ההנדסי (נומינלי) לייצור (אקטואלי), כמו גם לטיב פני השטח ולהשפעתו על תוך החומר. התוכנות המתקדמות של מערכת ה- CT מאפשרות ביצוע סימולציות מכאניות עם פגמים וללא פגמים בהתאמה. כלומר, השפעת הפגמים על המאמצים ומציאת נקודות כשל פוטנציאליות (בעזרת hot spots analysis) של ריכוזי מאמצים, התחלת סדקי התעייפות וכו’. התוכנה מסוגלת להשוואות בכל חתך בין הסימולציות המתקבלות מקובץ התכנון (נומינלי) לבין אלו של האובייקט הסרוק (אקטואלי) ע”י הלבשתם יחדיו וחישובי אנליזות של הדלתות של וון מיזס / מאמצים ראשיים / תזוזה וכו’.
מערכת מיקרו-CT אף חוסכת את מידול האובייקט במיוחד במבנים המסובכים גיאומטרית. המודל התלת ממדי שמתקבל באמצעות הרכבה של תמונות דו-ממדיות (רקונסטרקציה) מאפשר לצפות בתוצאות האנליזה והסימולציה המכאנית בכל חתך לרבות בידוד אובייקטים לפי צפיפות או לפי גיאומטריה (סגמנטציה). כיוון שהסימולציה המכאנית מבוססת על סריקת מיקרו-CT ועל אלמנטי נפח הקרויים ווקסלים (Voxel), ניתן לבצע סימולציות מהירות לאלמנטים מיקרונים ברזולוציה גבוהה ללא צורך בכושר מחשוב גבוה. מבנים כמו לאטיסים או מבנים מוקצפים, אשר היו בעבר קשים לסימולציות מכיוון שגרמו לקריסת מחשבים, נעשים כיום קלים לאנליזות עבור המהנדסים המכאניים בזכות הטכנולוגיה החדשה.
במכללת אפקה קיימת מערכת מיקרו-CT הכוללת תוכנות סימולציה ואנליזה מתקדמות לרבות מתקן ייחודי המאפשר סריקת CT של אובייקטים תחת עומס ובכך ביצוע וולידציה בין הסימולציות המכאניות למציאות וכן ביצוע חקר מנגנוני כשל ברמה מיקרונית.
במהלך ההרצאה נביא דוגמאות לחקירות כשל ואנליזות שמבוצעות עבור התעשיות בישראל ונדגים תוך שימוש בתוכנת אנליזה VGStudio Max את תפעול ה- CT והאנליזות.
על המרצה:
ד”ר עוז גולן, יו”ר ענף הנדסת חומרים בלשכת המהנדסים ,ראש המרכז להנדסת חומרים ותהליכים ומרצה בכיר במחלקה להנדסה מכאנית- מכללת אפקה להנדסה בתל-אביב.
14:00-15:00 ריתוך תתי ימי עם יורם אייזנברג
האפשרות לבצע ריתוכים מתחת למים פותח אופציות הנדסיות חשובות לכל הבנייה הימית ובכלל זה רציפי נמלים, אסדות קידוח , ספינות וכו’.
אלא שריתוך תת ימי איננו דבר קונבנציונלי והוא מציג אתגרים לא פשוטים ברמות המטלורגיות מצד אחד וברמות האנושיות מצד שני.
אתגרים מטלורגיים: ריתוך תת ימי בהיותו בסביבה מימית איננו מאפר כמובן קירור איטי של הריתוך, והקירור המהיר יוצר פעמים רבות בעיות של סידוק.
ההרצאה תציג את הדרך להתמודד עם הבעיות וכן דרכים לביצוע טיפול טרמי מתחת למים.
אתגר מטלורגי נוסף נובע מהלחץ של הסביבה הנובע מעבודה בעומקים גדולים.
ממיסות הגזים יחד עם העובדה שלא ניתן להשתמש בציפוי אלקטרודה יבש, מחייב פיתוח תהליך ריתוך והכנת PQR באופן שונה מאופן ההכנה בתנאים יבשים.
אתגרים אנושיים: רתך תת ימי היורד לעומקים גדולים עד 700 מטר נחשף לתנאי סביבה קשים , טמפ’ נמוכה ולחץ גדול המשנה את האופן שגוף אנושי קולט לתוכו את האוויר , וחושף את הצוללן לתופעות כמו דקומפרסייה והרעלת חמצן.
על המרצה:
יורם איזנברג מהנדס ריתוך (IIW) ומפקח ריתוך (AWS, הועדה הלאומית לריתוך בלשכת המהנדסים), מנכ”ל חב’ אי-שר מעבדות מטלורגיות המבצעות בדיקות הרס ואל הרס, ייעוץ בנושאי ריתוך והסמכות רתכים.
חב’ אי-שר מתמחה בין היתר בריתוכים בפרויקטים ימיים. יורם איזנברג הינו הנציג הישראלי בוועדת התקינה הבין לאומית של ISO לנושא ריתוכים תת ימיים.
17:00-18:00 מטלורגיה של מתכות עם פיטר גלצר
לשמחתנו, תחומי ההנדסה בישראל מפותחים מאוד. עם זאת, קיים חוסר מודעות לחשיבות תחום המטלורגיה המהווה בסיס כמעט בכל תכן הנדסי. ההרצאה תיתן הצצה לעולם המטלורגיה במגוון תחומים, הגדרת מושגים ותיתן בסיס לכלים שימושיים בתעשייה.
מטלורגיה היא תחום של מדע והנדסת החומרים, החוקרת את ההתנהגות הפיסיקליות והכימיות של יסודות מתכתיים והתרכובות והתערובות שלהם, אשר נקראות סגסוגות.
מטלורגיה היא גם הטכנולוגיה של מתכות: הדרך שבה המדע מוחל על תהליכי הייצור של מתכות, וההנדסה של רכיבי מתכת עבור שימוש במוצרים לצרכנים ויצרנים.
בגלל הערך המעשי הגדול והעניין המדעי שלהן, מתכות נמצאות במפגש של תחומים מדעיים וטכנולוגיים רבים. כימאים מעוניינים בחמצון של מתכות ובחוקים שבאמצעותן מתכות מתמזגות ליצירת סגסוגות. מהנדסים כימיים מיישמים את העקרונות הכלליים שלהן לייצור מתכות טהורות מעפרות. פיזיקאים של מצב מוצק מוקסמים מהמבנים האטומיים של מתכות ומהדרכים בהן מבנים אלה קובעים את המאפיינים של המתכות והסגסוגות. מהנדסי מכונות מעוניינים בעיבוד פלסטי של מתכות, מהנדסי מבנה בביצועים מכניים של מתכות במהלך השימוש בהן ומהנדסי חשמל בתכונות החשמליות והמגנטיות שניתן להשיג מחומרים מתכתיים.
בהרצאת מבוא זו, ננסה להעביר את הבסיס של עולם המתכות מהמבנה האטומי שלהן ועד לתהליכי העיבוד והטיפולים התרמיים שהן עוברות. ניגע במספר רחב של תחומים מעולם המתכות וננסה לתת את הרקע המדעי וההנדסי לכל תחום במטרה להעשיר את הידע של קהל רחב של עוסקים בעולם המתכות ממגוון של תחומים.
ההרצאה תעסוק בנושאים הבאים:
1. מבנה גבישי ודיאגרמת פאזות.
2. טיפולים תרמיים.
3. בחירת חומרים.
4. תהליכי ייצור.
5. מטלורגיה של ריתוכים.
על המרצה:
פיטר גלצר, מייסד ומנכ”ל חברת מטאלבס מטלורגיה שימושית בע”מ. חבר הוועדה הלאומית לריתוך בלשכת המהנדסים.
מהנדס מתכות – מטאלורג, בוגר אוניברסיטת בן גוריון בנגב. בעל נסיון של כעשור בתחום מתן שירותים מטאלורגיים לכלל התעשיה בישראל. ניסיון עשיר בתחום הבדיקות המטאלורגיות, מתן מענה מבוסס תוצאות, מתן אישור חומרי גלם, ביצוע הנדסה לאחור, ביקורת של מסמכי איכות ודרישות, ביצוע חקרי כשל ומתן פתרונות הנדסיים. ידע בתכונות מכאניות טיפולים תרמו מכאניים ותכונות מבנה של מתכות ועוד. בעל יכולת לתת את הכלים הנדרשים למהנדס ממוצע להבין בעולם המתכות ברמה שימושית.
יום רביעי 8.7.20
11:00-12:00 הזדמנויות ואתגרים בהנעה חשמלית בתעופה בשטחים עירוניים- URBAN MOBILITY עם ד”ר עמנואל ליבן
ההרצאה מיועדת לקהל הרחב ומכסה את הפעילויות הקיימות והעתידיות לפיתוח ולשימוש בהנעה חשמלית והיברידית לכלי טיס שונים כגון מל”טים ובעיקר לתחבורה “מוטסת עירונית” URBAN MOBILITY הזקוקה לפתרון של תנועה מהירה וזולה ובעתיד גם עבור מטוסי נוסעים בין עירוניים לטווחים גדולים.
ההנעה חשמלית פותחת לפני המתכננים אפשרויות רבות שלא היו קיימות עד היום
נפרט את הפוטנציאל של פתרונות אלו מצד אחד את המניעים האקולוגיים והכלכליים הדוחפים את היוזמות השונות ומצד שני את האתגרים הטכנולוגים התשתיתיים ורגולטורים והצורך בשינויים בתכנון ערים שיש לפתור עד ליישום יעיל ואמין של התחבורה העירונית מוטסת אוטונומית או מאוישת
על המרצה:
ד”ר עמנואל ליבן, נשיא לשכת המהנדסים.
יליד פולין וניצול שואה עלה ארצה ב- ינואר 1950. בעל תואר ראשון בהצטיינות בהנדסת מכונות מהטכניון(1961) ותואר שני בהנדסה מטעם בית הספר הלאומי הגבוה להנדסה בפריס ENSA(1963).
החל את דרכו ההנדסית כמהנדס פיתוח מערכות בקרה בחברת המנועים הצרפתית SAFRAN (SNECMA). אחרי שובו לארץ ב- 1965 ביצע סדרה ארוכה של תפקידים הנדסיים וניהוליים בתעשייה האווירית, הוביל את פיתוחם של מוקדי הידע בתחום ההנעה הסילונית במנועי בית שמש ומנועי וואנקל בחברת סבקל. בתקופה זו ניהל את הפיתוח של פרויקטים הנדסיים בתחום מנועי סילון ומטוסים וביניהם שיפורים וייצור מנועי סילון ,תדלוק אווירי, השבחה של מטוסי קרב ותובלה, מטוסי לוחמה אווירית (ל”א), מטוס אימון, הסבה של בואינג 747 מתצורת נוסעים למטען ועוד. כמו כן, שימש כחבר ויו”ר של דירקטוריונים של חברות העוסקות בתעופה בארה”ב , בצרפת ובארץ. תפקידיו האחרונים היו סמנכ”ל בדק מטוסים להנדסה ושיווק.
עמנואל פרש מתעש”א אחרי 30 שנות פעילות ב -1995 הקים אתחברת “עדמטק” ליעוץ הנדסי.
ב-23 השנים האחרונות, כבעל חברת “עדמטק ” עוסק בפיתוח אבני בניין טכנולוגיות בתחום מערכות ההנעה עבור מפא”ת, משרד הביטחון ומשתתף בפרויקטים רבים שמטרתם פיתוח הידע והיכולות באקדמיה, ויכולות יצור בתעשייה הישראלית ובמערכת הביטחון, ובבניית וקידום מוקדי ידע רלוונטיים לתחום כולל שת”פ עם תעשיין וחבר יקר מר סטף ורטהיימר.
עמנואל נחשב למייסד ומפתח של תעשיית מנועים לצרכי משרד הביטחון וכמומחה מוביל בתחום.
במהלך חייו עמנואל הקדיש זמן רב לחינוך: שותף להקמת תנועת “נוער לנוער”, שימש כמרצה בטכניון, תומך בפיתוח מספר מעבדות בטכניון, מייסד האגודה לטריבולוגיה, יו”ר וועדי ההורים ביהוד, מורה בהתנדבות בתיכון מקצועי ביהוד, חונך של עשרות רבות של מהנדסים וטכנאים וחבר במועצה להנדסה ואדריכלות.
עמנואל משמש כ-30 שנה בתפקיד יו”ר איגוד מהנדסי המכונות ותעופה בלשכת המהנדסים, כמארגן וכמרצה בעשרות כנסים בתחום ההנדסה בכלל ובתחום מערכות ההנעה בפרט, ונחשב כמומחה לאומי בתחומים אלו.
זכה לפרסי הוקרה רבים מתעשיות הביטחוניות ,מחיל האוויר, שלושה פרסי קפלן, פרס “חשיבה יוצרת”-מפא”ת/משהב”ט ,חבר בקורטריון של הטכניון, חבר בכיר ב- SME/ASME, פרס מתנדב של עיריית יהוד, ד”ר כבוד של הטכניון ועוד.
14:00-15:00 מציאות רבודה (AR) לשיפור היעילות והאיכות של תהליכי ייצור והרכבה עם שי נוימן מחברת SKILL REAL
במסגרת ההרצאה (וובינר) יוצגו טכנולוגיות ויוז קייסים שונים של AR , ויוצגו ״סיפורי לקוחות״ ודוגמאות כיצד מפעלים בארץ ובחו״ל כבר משתמשים בטכנולוגיה החדשה ומשפרים את האיכות , יעילות העבודה ואת ההדרכה של העובדים. הטכנולוגיה שתוצג מתממשקת למערכות הייצור של המפעל ויוצרות באופן אוטומטי הוראות הרכבה ובדיקה אפקטיביות בAR וגם חוסכת את הזמן והטעויות ביצירת ועדכון הוראות הייצור. יוצגו שימושים בקווי הייצור של חברות כגון רפאל, סימנס והונדה.
על המרצה:
שי ניומן, מנכ”ל SkillReal LTD ומנכ”ל שותף בקבוצת קומפדיה, שי מוביל אנשי מקצוע מוכשרים מאוד בפיתוח וקידום טכנולוגיות ומוצרים חדשים בעלי פטנטים וחדשנות תוך שימוש ב- AR ואלגוריתמים מתקדמים. שי בוגר אוניברסיטת TLV במתמטיקה ומכללת תקשוב בצה”ל, וסיים בהצטיינות. לפני SkillReal, שי הוביל באופן טכני פרויקטים גדולים שזכו בפרסים בתחום החומרה/תוכנה בחיל האוויר הישראלי, ואז ייסד ושימש כמנכ”ל /CTO של חברת קומדיה בע”מ בפיתוח מוצרים וטכנולוגיות בשיתוף אינטל, סמסונג, מיקרוסופט-TV ואחרים. שי הוא מחברם של פטנטים, מאמרים ומאמרי מחקר בתחום ה- AR ומדעי המחשב, חלקם בשיתוף עם אוניברסיטאות מובילות כמו מעבדת מחשבים בקיימברידג, TUM וKarolinska-.
17:00-18:00 הפרדיגמה של פיתוח אווירודינמי עם ד”ר משה זילברמן
ההרצאה מציגה את שילוב תחומי המומחיות של תוכניות הפיתוח בתחום האווירונאוטיקה: אנליזות מחשב, ניסויי מנהרות רוח וקרקע וניסויי טיסה והיא מובילה להכרה שתחומי התמחות מקבילים תקפים לכל תחומי ההנדסה. הדגש בחיוניות הניסויים בשלב הפיתוח שבאים לידי ביטוי בהרצאה ובפעילות ענף הנדסת ניסויים מחזקים את מגמת ההטמעה של נושא זה בתוכנית ההכשרה של מהנדסי חדשים.
הפרדיגמה (תבנית) של פיתוח אווירודינמי כפי שאנו מכירים אותה היום בנויה משלושה מרכיבים עיקריים, CFD (פתרונות מחשב), ניסויי מנהרת רוח וניסויי טיסה. שילוב שלושת המרכיבים נעשה באמצעות אנליזה מתמשכת לאורך כל הפיתוח עד אישור המטוס לייצור סדרתי. בדרך כלל האנליזה נמשכת גם אחר כך, אם לפיתוח עתידי ואם לפתרון בעיות של הדגמים הראשונים בטיסה(ראה אירועי B737- EX). האחים רייט, הראשונים לביצוע טיסה מאוישת השתמשו באנליזות קודמות שנעשו ע”י אוטו ליליינטל לגלשן שלו ושל סר קיילי הבריטי.
פיתוח מטוסם של האחים רייט היה הראשון לכלי טיס ממונע ועל כן הציב עקרונות חישוב לכוחות ומומנטים בפיתוח כלי טיס. הם היו הראשונים לפתח כלי טיס מאויש בעזרת ניסויים במנהרת רוח שהם בנו. עברו כ 40 שנה עד אשר שעות הניסוי בפיתוח כלי טיס היו משמעותיות. זה היה בפיתוח ה DC-3 וה DC-4 עם צבר שעות ניסויי מנהרה של כ 300. שילוב מחשבים בפיתוח אווירודינמי קבל משמעות בשנות ה 70. אז החלו נבואות שווא על סיום הצורך בניסויי מנהרה. מספר שעות הניסוי במטוסי הקרב החדשים אך עלה והאחרון שבהם JSF-35 צרך למעלה מ 60 אלף שעות! העובדות תומכות בצורך שלב את שלשת המרכיבים בפיתוח אווירודינמי ולתבנית זו צפוי עתיד ממושך. נביא דוגמאות לפיתוחים אווירודינמיים המשלבים את שלושת המרכיבים. הדוגמאות יכללו פתוחים אווירודינמיים מתחום התעופה , התחבורה ואנרגיית רוח.
על המרצה:
ד”ר משה זילברמן נושא עמו ניסיון של 35 שנות פיתוח ומחקר בתעשייה האווירונאוטית. חוקר וניסיונאי מהידועים והמובילים בתחום ניסויים אווירודינמיים. מזה שש שנים מכהן כראש החוג להנדסת מכונות במכללה האקדמית להנדסה, עזריאלי בירושלים וכראש ענף הנדסת ניסויים באיגוד מהנדסי מכונות ואווירונאוטיקה של לשכת המהנדסים.
19:00-20:00 תשעים שנה למנוע הוואנקל עבר, הווה ועתיד עם חמי אורון
על חייו ועל מותו של מנוע הוואנקל – הטכנולוגיה, האנשים והמאורעות שהפכו את מנוע הוואנקל לכישלון הגדול ביותר בהיסטוריה של העולם האוטומוטיבי, ולהצלחה הגדולה ביותר בעולם המל”טים. וגם על המעורבות וההשפעה הגדולה של ישראל על מנוע מיוחד זה בחמישים השנה האחרונות. בהרצאה ייסקרו פרויקטים מרכזיים בהם הותקנו ומותקנים מנועי וואנקל, ותובא תחזית לעתידו.
על המרצה:
נחמיה (חמי) אורון, מהנדס אווירונאוטיקה בהכשרתו, בילה עשרים שנה מחייו המקצועיים עם מנוע הוואנקל, באנגליה ובארץ. אחרי שנים רבות בהן עסק במנועי טורבינה של מטוסי קרב ושל מסוקים בחזית הטכנולוגיה, הגיע למנוע הוואנקל הקטן, שהיה בשפל ההיסטורי שלו, עצוב ומיותם. בעשרים השנים הבאות הפך המנוע הזנוח לכוכב בעולם המל”טים, ותרם תרומה חשובה להיסטוריה של המזה”ת. חמי אורון, סא”ל בח”א בעבר, עובד כיום כבכיר באלביט מערכות – חטיבת מודיעין, ומכהן כראש ענף מערכות הנעה באיגוד מהנדסי המכונות והתעופה בלשכת המהנדסים.
יום חמישי 9.7.20
11:00-12:00 מכניקת שבר וחקר הכשל עקרונות, היסטוריה, יישומים וכיוונים עם ד”ר דנה אשכנזי
ההרצאה סורקת את תחומי מכניקת השבר וחקר כשל ואת חשיבותם למהנדסים, מסבירה על הענף לשלמות המבנה וחקר כשל, מפרטת על כלים הניסויים בתחום מכניקת שבר, וכוללת מגוון דוגמאות לכשל כתוצאה משבר.
ה”ליברטי” היו אוניות מסע שנבנו בארצות הברית בייצור המוני במהלך מלחמת העולם השניה כחלק מהמאמץ המלחמתי. רבות מאוניות ה”ליברטי” חוו שבר בעת שהפליגו בים הצפוני בטמפרטורות נמוכות עקב מעבר משיך-פריך, ללא התראה לגבי הכשל הצפוי להתרחש. בעקבות האסונות הללו החל המדען האמריקאי George Irwin מהצי האמריקאי לחקור את הסיבות לכשל אוניות הליברטי, וכך נולד למעשה תחום מכניקת השבר באמצע המאה ה-20.
מכניקת השבר היא תחום מדעי הנדסי העוסק בניסיון לחזות שבר של חומרים מבניים כתוצאה מנוכחות סדקים. מכניקת השבר מתמודדת עם שדות מאמצים והזזות של גופים סדוקים ונותנת אפשרות להעריך את האופן שבו סדק מתקדם בחומר באופן לא יציב במבנה החשוף למאמצים, תוך כדי קביעת קריטריונים לשבר. לעומת זאת, כשל מתרחש כאשר המבנה או הרכיב אינו עומד עוד בדרישות הייעודיות לשמן יוצר. חקר כשל הוא התהליך של איסוף נתונים וביצוע בדיקות על מנת לקבוע את סיבת הכשל. לעיתים קיימת חפיפה בין תחום מכניקת השבר לבין תחום חקר הכשל, כאשר כשל של מבנים מתרחש כתוצאה מהתקדמות סדקים קריטיים עד לשבר.
תחום מכניקת השבר נעזר במגוון כלים על מנת לחזות התקדמות סדקים וכשל של מבנים עקב שבר, ולפתח קריטריונים לשבר, כולל: כלים מתמטיים, סימולציות מחשב, ניסויים מעבדתיים, תקינה, בדיקות רדיוגרפיות, ואפיון משטח השבר של חומרים שנשברו באמצעים מיקרוסקופים (פרקטוגרפיה).
קבוצת שלמות המבנה נוסדה ב-2011 על ידי פרופ’ לזלי בנקס-סילס והיא עוסקת במחקר, פיתוח והעברת ידע הקשורים בשלמות המבנה: שבר, התעייפות, כשל ושחיקה, במגוון רחב של חומרים, כולל מתכות, חומרים קרמים, פולימרים, חומרים מרוכבים, חומרים ביולוגיים, רב שכבתיים, מודפסים ועוד. במהלך השנה האחרונה הפכה הקבוצה לענף לשלמות המבנה וחקר כשל בלשכת המהנדסים והאדריכלים, בראשה עומד פרופ’ דב שרמן. הענף מאגד חברי סגל וסטודנטים מהאקדמיה לצד מהנדסים מהתעשייה, במטרה להפיץ את הידע בתחום שלמות המבנה ולעזור בפתרון בעיות הנדסיות.
קיימות דוגמאות רבות להתקדמות סדקים וכשל עקב שבר הן בחיי היום-יום והן במקרים של מבנים הנדסים, כולל שבר של סלעים וקרחונים, סידוק ושבר של אוניות, מטוסים, גשרים, בתים, מנועים, שתלים רפואיים, רכיבים אלקטרונים, טורבינת רוח ועוד. מהדוגמאות הללו ניתן להבין את החשיבות הרבה של תחומי מכניקת השבר וחקר כשל למהנדסים. תכנון נכון, הכולל את היכולת לחזות באילו תנאים וכיצד יתקדם סדק קטסטרופלי במבנה מאפשר למנוע אסונות וחוסכך מאוחר יותר את הצורך לחקור מדוע המבנה נשבר.
ראשי פרקים:
מהי מכניקת שבר, מהו חקר כשל ולמה הם תחומים חשובים?
הענף לשלמות המבנה וחקר כשל בלשכת המהנדסים
דוגמאות לשבר בסדרי גודל שונים
סקירה היסטורית ודוגמאות היסטוריות לכשל עקב שבר
מכניקת שבר אלסטית לינארית
הקשר בין פגמים בחומר למכניקת שבר
שיטות ניסיוניות במכניקת שבר
מכניקת שבר בדו-חומרים (על קצה המזלג)
מגוון דוגמאות הנדסיות לשבר עקב כשל
סיכום – חשיבות תחום מכניקת השבר למהנדסים
על המרצה:
דנה אשכנזי בעלת תואר דוקטור בתחום מכניקת השבר, משתייכת לביה”ס להנדסה מכנית באוניברסיטת תל אביב, וחברה פעילה בענף לשלמות המבנה וחקר כשל, באיגוד מהנדסי המכונות והתעופה בלשכת המהנדסים.
14:00-15:00 מכניקת שבר- גישה של אנרגיה עם פרופ’ דב שרמן
17:00-18:00 מכניקת שבר- גישה של מאמצים עם פרופ’ דב שרמן
מכניקת השבר הינה תורה המובילה לתכנון מדויק ואופטימלי יותר של חלקים הנמצאים תחת עמיסה מכנית ואחרת וכן מיועדת למניעת כשל בעת עבודה של חלקים בתנאים אלו. משמשת בסקאלות נרחבות, החל ממעגלים מודפסים במיקרואלקטרוניקה וכלה בשבר בקליפת כדור הארץ, למגוון של חומרים ועמיסות. מכניקת השבר בשלה מאוד בעידן זה ועושה שימוש נרחב מאוד בתוכנות נומריות בתכנון.
בשתי ההרצאות העוקבות יסקרו עקרונות מכניקת השבר בשתי הגישות הראשיות: גישת האנרגיה וגישת המאמצים, והפרמטרים הראשיים: אנרגיה לשבר (GIC) וחסינות השבר (KIC) והקשר ביניהם. נעשה את ההבחנה המאוד חשובה בין התקדמות סדקים תחת עומס קבוע (Load control) והזזה קבועה (Displacement control) שיש לה חשיבות מכרעת בתכנון ובחקר כשל.
נהוג להתחיל את הסקירה על מכניקת השבר מעבודתו פורצת הדרך של Griffith משנת 1921, ואכן אצלו נולד הכל, עת עשה שימוש בתכונה חומרית מפתיעה לחיזוי חוזק החומר. בהמשך נתאר את עבודתו של Irwin לאחר מלחמת העולם השניה שהנגיש את מכניקת השבר בצורה כוללת יותר. עבודות אלו הינן מבוססות אנרגיה שהיא גודל כולל שאינו רואה פרטים של שדות מאמצים. גישת המאמצים היותר מאוחרת המציגה אותם כטור, שבו האיבר הראשון הוא החשוב ביותר ובו מקדם עוצמת המאמצים הוא הגודל המכריע, החוזה כשל בעת הגיעו לערך קריטי. זוהי גישה אחרת לגישת מאמץ מקסימלי הנהוגה בדרך כלל בתכנון מכני. נראה את הדרך שבה מיושמת מכניקת השבר בתכנון חלקים ובמניעת כשל בזמן עבודה.
הרצאה ראשונה –מכניקת שבר- גישה של אנרגיה- ראשי פרקים:
המודל של Frenkel לחוזק תיאורטי של חומרים
המודל של Inglis לריכוז מאמצים בקדח אליפטי ומדוע אינו יכול לשמש לחיזוי שבר
התיאוריה של Griffith והשימוש המפתיע באנרגית פני שטח חופשי לחיזוי התקדמות סדקים
והקשר בין גודל הפגם והחוזק של החומר
המודל המכליל של Irwin שקידם את תורת השבר בצורה מכריעה
בקרת עומס ובקרת הזזה
קריטריון אנרגטי להתקדמות של סדקים
הרצאה שניה –מכניקת שבר- גישה של מאמצים- ראשי פרקים:
מאמצים בסביבת קצה סדק
המשמעות של מקדם עוצמת מאמץ (KI)
שלשת המודים בשבר
קריטריון הכשל בגישת המאמצים
הקשר בין אנרגיה לשבר לחסינות השבר
הכללת הבעיות לשבר למשוואה אחת
פתרון בעיות הנדסיות
על המרצה:
דב שרמן הינו פרופסור בביה”ס להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה באוני’ ת”א. עוסק בתחומים שונים של שבר בחומרים, ביחוד חומרים פריכים. מפתח שיטות ניסויים למדידת תכונות והתנהגויות של סדקים. חוקר דינמיקה של סדקים. בשנים האחרונות חוקר את הקשר של תכונות מקרוסקופיות לשבר של חומרים לאירועים מיקרוסקופים על פרופיל הסדק עד לרמת שבירת הקשר בין האטומים על פרופיל הסדק. חוקר שבר בעצמות, על פני כדור הארץ ובליווחים, וכן חומרים למיגון נגד קליעים. כיום משמש כראש ענף לשלמות המבנה באיגוד מהנדסי מכונות ותעופה, בלשכת המהנדסים. עמית (Fellow) של האיגוד האירופי לשלמות המבנה.