|
|
Use of Neural Networks Within Constitution Models of Soils
Cigáň, Filip
This paper focuses on the innovative use of machine learning and neural networks in constitutive modelling of soils, a material with complex and nonlinear behaviour. Traditional constitutive models, based on Hooke’s law or the Mohr-Coulomb model, often show significant discrepancies from the real-world behaviour of soils, leading to high costs and uncertainties in construction projects. The aim of this work is to lay the groundwork for a neural network capable of learning and reproducing results that are closer to the real behaviour of soils than current constitutive models. This approach could bring about a revolutionary change in the fields of geotechnics and construction by providing more accurate and efficient models for analysis and design of structures. The results could lead to the optimization of materials, cost reduction, and increased safety and sustainability of construction projects. This interdisciplinary approach opens up new possibilities for research and applications, with the potential to significantly contribute to innovations in geotechnics and construction.
|
|
| |
|
|
Experimentální stanovení vlnitosti arteriálního kolagenu
Vávra, Jan ; Man, Vojtěch (oponent) ; Polzer, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na experimentálním stanovení vlnitosti kolagenu v artérií. Cílem práce je z polarizovaných snímků získat orientaci vláken pomocí fázové korelace a analýzy obrazů v programu MATLAB. Následuje ověření získaných výsledků v programu Hyperfit pomocí stanovení příslušných koeficientů (popisujících vlnitost) konstitutivního modelu a srovnání modelu s dvouosými zkouškami vepřových aort.
|
|
|
Deformačně-napěťová analýza arteriálních aneuryzmat
Tesařová, Petra ; Skácel, Pavel (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce je vytvoření konečnoprvkového modelu aneuryzmatu a provedení napěťově-deformační analýzy stěny aneuryzmatu pomocí softwaru ANSYS. Model geometrie výdutě na břišní aortě vychází z CT snímků konkrétního pacienta. V práci jsou porovnány dva vybrané konstitutivní modely, z nichž každý vychází z jiných mechanických zkoušek provedených na vzorcích lidské arteriální tkáně. Dále je formulována mezní podmínka pro porušování soudržnosti stuktury stěny aneuryzmatu. Na základě výsledků výpočtu napětí ve stěně aneuryzmatu a této podmínky jsou spočítány součinitele bezpečnosti a risk faktory ruptury.
|
|
|
ANALYSIS OF IMPACT OF EXPERIMENT REALISATION ON MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BIOMATERIALS
Slažanský, Martin ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Horný,, Lukáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
The dissertation thesis focuses on the plausibility of mechanical testing of soft biological tissues and on the predictive capabilities of different material models, all assessed using finite element method. The first part of the thesis is dedicated to an introduction into the problem. Next soft biological tissues related to the problem and the ways of their mechanical testing are described according to the most recent knowledge. The second part of the thesis deals with finding the optimal experimental setup using computational modelling by virtual simulation of the mechanical testing. Results have confirmed that two narrow clamps per edge as well as commonly used hooks are applicable for biaxial tension testing of different soft tissues using square shape specimens. Use of clamps is therefore a time efficient, easy and reliable alternative not inferior to hooks. The analysis focused on recommendations for the choice of type, number and size of gripping elements for different specimen size was also carried out in the thesis. The third part of the thesis examines the predictive capabilities of material models of soft tissues and their dependencies. It can be concluded that the resulting mechanical behaviour of a fitted material model depends on starting parameters and there are no “ideal” starting parameters to be used when fitting experimental data. Despite the absence of “ideal” starting parameters, the most efficient way of achieving the best approximation of experimental data from many data sets is proposed. Furthermore, it is also concluded that a constraint of the fitted parameters results in unpredictable influence on the quality of the fit. Finally, the presumption of affine and non-affine deformation of material models was analysed in order to explain the large contradictions between the structure-based constitutive models and the results of biaxial tests under different testing protocols. Although certain differences between the analysed models were found out, they were not significant enough to explain those large contradictions. Further possible areas of investigation are mentioned as the last part of the thesis.
|
|
|
Laboratorní výzkum tuhosti nenasycené zeminy v oboru velmi malých a malých přetvoření
Mohyla, Tomáš ; Boháč, Jan (vedoucí práce) ; Herle, Ivo (oponent) ; Panuška, Jakub (oponent)
Nenasycené zeminy se v posledních dekádách dostaly do popředí zájmu geotechnické veřejnosti. Setkáváme se s nimi při interakcích staveb s geologickým podložím. Laboratorní zkoušky jsou důležité pro získání informací o chování nenasycených zemin a jako podklad pro návrh stavebních konstrukcí. Na základě laboratorních zkoušek lze také navrhnout a kalibrovat numerické modely popisující chování nenasycených zemin. Jedním z důležitých vstupních parametrů takových modelů je počáteční tuhost zeminy a její pokles s rostoucím přetvořením. Tato práce se zabývá laboratorním výzkumem tuhosti nenasycené zeminy v oboru velmi malých a malých přetvoření. Zkoušenou zeminou byla sprašová hlína ze zemníku u obce Horky nad Jizerou, která představuje typickou zeminu vyskytující se v inženýrské praxi. Pro účely laboratorních zkoušek byla zemina rekonstituována. Maximální (počáteční) tuhost zeminy byla stanovena z měření pomocí piezoelektrických snímačů, tzv. "bender elementů", a pokles tuhosti byl měřen pomocí lokálních snímačů deformace (LVDT). Laboratorní zkoušky probíhaly ve dvojité triaxiální komoře pro nenasycené zeminy osazené keramickým diskem s vysokou vstupní hodnotou pro vzduch (HAEV). Triaxiální zkoušky byly řízeny metodou proporčně zvýšeného napětí (axis translation technique). Byly testovány 2 vzorky zeminy...
|
|
|
Výpočtové modelování arteriálních stentů
Ondříšková, Tereza ; Hrubanová, Anna (oponent) ; Fischer, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním samoexpandibilních a balón-expandibilních arteriálních stentů. Úvodní část práce je věnována stručnému přehledu základních lékařských poznatků týkajících se oběhové soustavy a kardiovaskulárních onemocnění. Poté je zpracována rešerše konstitutivních modelů měkkých tkání a arteriálních stentů, včetně jejich historického vývoje, rozdělení a materiálů využívaných k výrobě. Součástí je také experimentální tahová zkouška nitinolového drátu, na základě které je vybrán konstitutivní model popisující chování slitin s tvarovou pamětí. Hlavní část je zaměřena na samotné výpočtové modelování interakce tepny postižené aterosklerotickým plátem s nitinolovým samoexpandibilním stentem a s ocelovým balón-expandibilním stentem. Je provedena analýza radiálních posuvů na stěně modelu tepny a napjatostních stavů v ní vznikajících. Na závěr jsou tyto dva přístupy porovnány z hlediska zvětšení průtočného průřezu dané tepny.
|
|
|
Vývoj kalibračních metod pro hypoplastické modely
Šula, Igor ; Mašín, David (vedoucí práce) ; Janda, Tomáš (oponent)
Na ČVUT, Stavební fakultě byla vyvinuta kalibrační aplikace ExCalibre, která dokáže automaticky zpracovat experimentální data a na jejich základě vytvořit sadu parametrů pro hypoplastické modely určené pro nasycené jíly nebo nasycené písky. Cílem této diplomové práce bylo podpořit vývoj kalibrační aplikace jejím testováním na reálných experimentálních sadách dat, jejichž automatická kalibrace byla v rámci této práce porovnávána s ručně kalibrovanými stejnými sadami experimentálních dat. Vývoj aplikace a její hlavní fáze testování probíhaly ve dvou etapách, kde byly zjištěny hlavní nedostatky kalibrací vytvořených kalibrační aplikací. Po finálním testování, kde byly odstraněny drobné nedostatky a chyby aplikace, které proběhly nad rámec této práce, vnikla uživatelsky příjemná webová aplikace (soilmodels.com/excalibre/). Výsledky z jednotlivých hlavních fází testů jsou v této práci diskutovány, stejně jako popis použitých databází jemnozrnných a hrubozrnných vzorku experimentálních sad, které pro vývoj a testování kalibrační aplikace posloužily. Znalost kalibrace modelu je klíčová pro jeho použití, proto lze v této práci nalézt popis užívaných konstitučních modelů, které jsou v kalibrační aplikaci používány, stejně jako postup při stanovení jejich parametrů. V rámci této práce proběhly laboratorní...
|
|
|
ANALYSIS OF IMPACT OF EXPERIMENT REALISATION ON MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BIOMATERIALS
Slažanský, Martin ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Horný,, Lukáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
The dissertation thesis focuses on the plausibility of mechanical testing of soft biological tissues and on the predictive capabilities of different material models, all assessed using finite element method. The first part of the thesis is dedicated to an introduction into the problem. Next soft biological tissues related to the problem and the ways of their mechanical testing are described according to the most recent knowledge. The second part of the thesis deals with finding the optimal experimental setup using computational modelling by virtual simulation of the mechanical testing. Results have confirmed that two narrow clamps per edge as well as commonly used hooks are applicable for biaxial tension testing of different soft tissues using square shape specimens. Use of clamps is therefore a time efficient, easy and reliable alternative not inferior to hooks. The analysis focused on recommendations for the choice of type, number and size of gripping elements for different specimen size was also carried out in the thesis. The third part of the thesis examines the predictive capabilities of material models of soft tissues and their dependencies. It can be concluded that the resulting mechanical behaviour of a fitted material model depends on starting parameters and there are no “ideal” starting parameters to be used when fitting experimental data. Despite the absence of “ideal” starting parameters, the most efficient way of achieving the best approximation of experimental data from many data sets is proposed. Furthermore, it is also concluded that a constraint of the fitted parameters results in unpredictable influence on the quality of the fit. Finally, the presumption of affine and non-affine deformation of material models was analysed in order to explain the large contradictions between the structure-based constitutive models and the results of biaxial tests under different testing protocols. Although certain differences between the analysed models were found out, they were not significant enough to explain those large contradictions. Further possible areas of investigation are mentioned as the last part of the thesis.
|
|
|
Vývoj kalibračních metod pro hypoplastické modely
Šula, Igor ; Mašín, David (vedoucí práce) ; Janda, Tomáš (oponent)
Na ČVUT, Stavební fakultě byla vyvinuta kalibrační aplikace ExCalibre, která dokáže automaticky zpracovat experimentální data a na jejich základě vytvořit sadu parametrů pro hypoplastické modely určené pro nasycené jíly nebo nasycené písky. Cílem této diplomové práce bylo podpořit vývoj kalibrační aplikace jejím testováním na reálných experimentálních sadách dat, jejichž automatická kalibrace byla v rámci této práce porovnávána s ručně kalibrovanými stejnými sadami experimentálních dat. Vývoj aplikace a její hlavní fáze testování probíhaly ve dvou etapách, kde byly zjištěny hlavní nedostatky kalibrací vytvořených kalibrační aplikací. Po finálním testování, kde byly odstraněny drobné nedostatky a chyby aplikace, které proběhly nad rámec této práce, vnikla uživatelsky příjemná webová aplikace (soilmodels.com/excalibre/). Výsledky z jednotlivých hlavních fází testů jsou v této práci diskutovány, stejně jako popis použitých databází jemnozrnných a hrubozrnných vzorku experimentálních sad, které pro vývoj a testování kalibrační aplikace posloužily. Znalost kalibrace modelu je klíčová pro jeho použití, proto lze v této práci nalézt popis užívaných konstitučních modelů, které jsou v kalibrační aplikaci používány, stejně jako postup při stanovení jejich parametrů. V rámci této práce proběhly laboratorní...
|
host ::
RSS.