|
| |
|
|
Výpočtová analýza aplikačního potenciálu auxetických struktur v absorbérech nárazu
Dohnal, Jakub ; Skalka, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá analýzou aplikačního potenciálu auxetických materiálů v oblasti tlumení nárazu (absorpce kinetické energie dopadajícího tělesa). Tyto materiály se díky své buněčné struktuře a specifické geometrii vyznačují záporným Poissonovým poměrem, čili jsou schopny při tlakovém namáhání v podélném směru zmenšit svůj příčný rozměr. Záměrem práce je tedy tuto zajímavou vlastnost pro absorpci kinetické energie využít. Po úvodní části, věnující se teoretickému základu a rešerši z oblasti auxetických struktur, je detailně popsán vytvořený výpočtový numerický model založený na metodě konečných prvků, jehož úkolem je studovat mechanickou odezvu auxetické i konvenční buněčné struktury na rychle dopadající těleso. K numerickému simulování rychlých dějů je využit explicitní řešič v komerčním softwaru LS-DYNA. Výsledky provedených analýz slouží jednak k vzájemnému srovnání auxetických a konvenčních struktur a kvantifikaci rozdílů v jejich schopnostech efektivně a šetrně utlumit kinetickou energii dopadajícího tělesa a dále také k demonstraci vlivu jednotlivých geometrických či materiálových parametrů na útlum nárazu. V závěru práce jsou numerické simulace konfrontovány s dostupnými experimenty s cílem ověřit vypovídací hodnotu výpočtových modelů a v diskusi poukázat na aplikační potenciál auxetických struktur. Dále jsou uvedena i dílčí doporučení pro jejich návrh tak, aby co nejlépe sloužily ke stanovanému účelu.
|
|
| |
|
|
Vliv vrubů při cyklickém vysokofrekvenčním únavovém zatěžování
Kozáková, Kamila ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Klusák, Jan (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vyhodnocováním životností hladkých a vrubovaných vzorků. Porovnání životností je zaměřeno na případ vysokofrekvenčního cyklického zatěžování v oblasti vysokocyklové a gigacyklové únavy materiálů. Pro vyhodnocování a přepočet křivek životnosti vrubovaného vzorku je využita teorie kritických vzdáleností. Vliv vrubu je kvantifikován pomocí liniové metody. Kritický délkový parametr je stanoven tak, aby křivka životnosti vrubovaných vzorků odpovídala křivce naměřené na hladkých vzorcích. Výsledkem je závislost kritického délkového parametru na počtu cyklů do lomu. Znalost kritických délkových parametrů může být využita ke stanovení životnosti vrubovaných vzorků i reálných součástí s vrubem na základě výsledků zkoušek životnosti vzorků hladkých.
|
|
|
Určování elastických charakteristik vysoce-porézních materiálů s využitím impulsové excitační techniky
Kollmann, Marek ; Lošák, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá aplikací impulzně excitační techniky (IET) k určování elastických charakteristik vysoce-porézních materiálů a ověřením její praktické použitelnosti k tomuto účelu. V teoretické části je vysvětlen princip této metody spolu s argumenty pro využití mimo podmínky stanovené normou. V další části je s využitím programu ANSYS vytvořen model pěnové struktury s otevřenou pórovitostí tvořené Kelvinovými buňkami, který slouží jak pro zjištění modálních charakteristik modelu, vstupujících do vyhodnocení elastických vlastností porézního materiálu pomocí IET, tak pro simulaci standardní tahové zkoušky určující tyto homogenizované elastické charakteristiky přímým způsobem. Na výpočtovém modelu byl dále analyzován vliv porozity a velikosti buněk na jeho elastické charakteristiky. Ten se prokázal být ve shodě s teorií dle Gibsonové a Ashbyho. V závěru práce jsou konfrontovány výstupy výpočtových modelů s dostupnými, experimenty naměřenými, daty elastických vlastností různě porézních materiálů a zhodnoceny možnosti využití IET k určení těchto charakteristik. Ukázalo se, že IET správně podává informace o tuhosti modelu.
|
|
|
Modelování a analýza odezvy auxetických materiálů na mechanické zatížení
Vítek, Tomáš ; Skalka, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá výpočtovou analýzou auxetických materiálů, zejména jejich odezvou na aplikované mechanické zatížení. V rešeršní části je popsán historický vývoj těchto materiálů, jejich významné mechanické vlastnosti, způsoby modelování a možnosti praktického využití. Výpočtová část práce se zabývá detailní analýzou vybraných auxetických struktur s cílem stanovit jejich elastické charakteristiky v závislosti na různých geometrických parametrech dané struktury a rovněž v závislosti na velikosti aplikované deformace. Výpočtové modelování je primárně provedeno s využitím programu ANSYS Mechanical APDL založeném na metodě konečných prvků (MKP), jejíž princip je velmi stručně vysvětlen. Dále je v práci popsán postup tvorby parametrického modelu a redukce celé struktury na geometrii o minimálním rozsahu (části základní buňky). Podrobně je vysvětleno vytváření sítě konečných prvků, aplikace příslušných okrajových podmínek a vyhodnocení. Hodnoty elastických charakteristik určené s využitím numerických simulací jsou v práci srovnány i s dostupným analytickým modelem. Prezentovány jsou závislosti elastických charakteristik auxetických struktur pro široký rozsah hodnot zvolených geometrických parametrů a aplikovaných deformací struktury, uvažovaných jak v oblasti malých tak velkých deformací. Za zjištěných závislostí je následně diskutován vliv těchto parametrů na odezvu auxetické struktury při mechanickém zatížení. V závěru práce jsou výpočtem určené elastické charakteristiky konfrontovány s experimentálními daty dostupnými v literatuře a na základě tohoto srovnání je diskutována věrohodnost a přesnost použitého výpočtového modelu.
|
|
|
Optimalizace topologie kmitajícího nosníku složeného z více materiálů
Kordula, Tomáš ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Lošák, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá optimalizací topologie nosníku skládajícího se jak z jednoho, tak i více materiálů zatíženého staticky nebo dynamicky. Zaměřuje se na návrh struktury s cílem minimalizace poddajnosti, nebo maximalizace vlastní frekvence. Pro řešení jednotlivých problémových situací jsou napsány výpočetní programy v jazyku Python samostatně a také v kombinaci s komerčním softwarem ANSYS APDL.
|
|
|
Návrh topologie kompozitního piezokeramického snímače
Dostal, Vojtěch ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Majer, Zdeněk (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem a numerickým modelováním piezokeramického snímače, který je umístěn na kolejnici z důvodu generování elektrické energie pro bezdrátové senzory monitorující železniční dopravu a stav kolejí. Práce se dá rozdělit do tří oblastí. První část se věnuje teoretickým základům piezoelektrické přeměny a následně jsou uvedeny příklady použití piezoelektrického generátoru v železniční oblasti. Ve druhé části je provedena parametrická analýza na numerickém modelu pro zjištění vhodného umístění piezoelektrického generátoru na kolejnici, k tomu byl použit homogenizovaný model MFC snímače. Výsledky z numerického modelu byly následně porovnány s provedeným experimentem. Třetí část se již věnuje návrhu vlastního piezokeramického snímače, který je aplikován na vybrané vhodné místo na kolejnici. Výsledky z provedeného numerického výpočtu ukazují vhodnost použití tohoto snímače pro monitorování železnice.
|
|
|
Výpočtová simulace tlakové zkoušky kovové pěny s otevřenými buňkami
Homola, Václav ; Skalka, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá výpočtovou simulací tlakové zkoušky niklové pěny, jejíž model geometrie je sestaven na základě zpracování mikro-CT snímků reálného vzorku. Simulace tlakové zkoušky byla provedena s využitím explicitního řešiče v SW LS-DYNA, jejímž výstupem byla jak deformačně-napěťová odezva pěny, tak její deformovaná síť určená pro další analýzu. V rámci simulace tlakové zkoušky byly provedeny citlivostní studie, pomocí nichž bylo vybráno optimální nastavení modelu poskytující co nejlepší shodu deformačně–napěťové odezvy s experimentem. V dalším kroku byla provedena simulace tahové zkoušky v prostředí ANSYS Classic, jejímž cílem bylo určit moduly pružnosti ve třech navzájem kolmých směrech niklové pěny stlačené na různou úroveň. Provedené simulace odhalily relativně velkou míru anisotropie pěny z pohledu modulu pružnosti v tahu. Lze konstatovat, že dostupná experimentální data korespondují velmi dobře s numerickým odhadem elastických vlastností studované pěny (do určité míry jejího stlačení). V práci byl rovněž analyzován vliv velikosti použitých prvků na vypočtené moduly pružnosti, kde se ukázalo, že rozdíl mezi jemnou a hrubou sítí není zanedbatelný a je tudíž nutné věnovat volbě velikosti sítě patřičnou pozornost. Na základě této studie byla doporučena optimální úroveň diskretizace a celkové nastavení modelu pro dosažení co nejlepší shody modelu s experimentem.
|
|
|
Verification of operation of piezoelectric composite strain sensor
Kubiš, Juraj ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (vedoucí práce)
The bachelor thesis deals with the use of piezoelectric elements as sensing elements in engineering practice. The work can be divided into three main parts. The first part describes the actual use of these elements in practice, either as sensing elements or as a source for energy harvesting. This section contains the selection of components for a given experiment, the creation of a model using FEM and the measurement process of the experiment. The third part is the evaluation of the obtained results and subsequent comparison with the obtained values from strain gauges and other sensors.
|
host ::
RSS.