Original title: Modelování náhodně uspořádané struktury keramické pěny pro MKP simulace
Translated title: Modelling of the randomly formed ceramic foam structure for FEM simulations
Authors: Papšík, Roman ; Navrátil, Petr (referee) ; Ševeček, Oldřich (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2016
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Tato bakalářská práce se zabývá tvorbou modelu nepravidelné struktury keramické pěny pro účely MKP simulací. Cílem je nahrazení složité struktury otevřené pěny pomocí nosníkových prvků, umožňujících provádět MKP analýzy na mnohem větších objemech pěny, než umožňují realistické modely pěn tvořené objemovými prvky. V této práci je technika vytváření modelu pěny založena na Voroného teselaci a umožňuje volbu různé (ne)pravidelnosti struktury. Navržené zkrojové kódy generují přímo data modelu ve formě jazyka APDL pro MKP systém Ansys. V první části práce je popsáno několik metod dělení prostoru a způsoby nahrazení reálné pěnové struktury zjednodušujícím “drátěným” modelem. Druhá část definuje Voroného teselaci (diagram) jako klíčovou techniku pro vytvoření modelu pěny a popisuje algoritmy k jeho sestrojení. Další část práce pojednává o možnostech využití různých softwarů a knihoven, věnuje se vytvoření vlastního kódu v programu Matlab a způsobu přenosu dat modelu do systému Ansys. V závěrečné části práce je demonstrována funkčnost vytvořeného modelu na několika MKP simulacích, studujících odezvu keramické pěny na vnější mechanické zatížení při různých nepravidelnostech struktury. This bachelor thesis deals with construction of ceramic foam model with various levels of (ir)regularity for finite element simulations in Ansys. The main objective is to substitute the complex structure of the open cell foam using the beam elements, enabling to perform FE analysis on much larger volumes of foams than the realistic foam models composed of solid elements. In this work, the technique of the model creation is based on the Voronoi tessellation and enables choice of arbitrary (ir)regularity of the modelled structure. The created source codes generate the model data directly in the syntax of APDL language for FEM system Ansys. The first part of the work describes several methods of the space partitioning and methods for substitution of the real foam structure by simplified “wire” model. The second part defines the Voronoi tessellation (diagram) as a key technique for creation of the foam model and describes its algorithms. The next part of the work deals with possibilities and utilizations of various software and libraries, describes creation of the own code in mathematical software Matlab and way how to transfer the model data into the system Ansys. The last part of the work demonstrates functionality of the created model on several FEM simulations, studying response of the ceramic foam on the external mechanical loading, upon consideration of various levels of the foam structure irregularity.
Keywords: Ceramic foam; Finite element method; Tesellation; Voronoi diagram; Keramická pěna; Metoda konečných prvků; Teselace; Voroného diagram

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/60553

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-242877


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses