|
|
Vibration energy harvester as a tuned mass damper
Novák, David ; Machů, Zdeněk (oponent) ; Rubeš, Ondřej (vedoucí práce)
This bachelor thesis it's about vibration energy harvester as a tuned mass damper the design of a vibration generator as a dynamic vibration damper.The work contains a research part, which examines the methods of damping mechanical systems and the influence of the vibrating generator on the vibrating base. Based on this knowledge, equations of motion were derived for the design of the model in the SIMULINK program, where we optimized the parameters for maximizing the obtained electrical power and maximizing the damping effect.
|
|
|
Modelování a analýza kontaktního porušování keramických materiálů
Machů, Zdeněk ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou kontaktního porušování keramických materiálů. Cílem této práce je vytvořit analytický a numerický MKP model kontaktu kulová plocha vs. rovná deska a dále tyto modely využít k analýze zátěžných podmínek vedoucích ke vzniku trhliny v keramické desce. V rešeršní části jsou popsány projevy kontaktního porušení u keramických materiálů s důrazem na popis tzv. Hertzovy trhliny, dále je zde uvedena Hertzova teorie kontaktu kulová plocha vs. kulová plocha včetně vztahů popisujících napjatost v rovné desce. Následně je popsán princip modelování kontaktních úloh v MKP softwaru ANSYS Mechanical APDL a nakonec jsou zde uvedeny základní vztahy lomové mechaniky nutné k popisu iniciace prstencové trhliny. V další kapitole je popsána tvorba analytického a numerického MKP modelu kontaktní úlohy s ukázkami výstupů jednotlivých modelů, které jsou následně vzájemně porovnány. Poslední kapitola této práce se zabývá popisem modelu simulujícím iniciaci prstencové trhliny. V této kapitole je dále analyzována nejvýhodnější poloha pro vznik trhliny a její další růst. V poslední části je zpracována parametrická studie závislosti kritických zátěžných podmínek na poloměru vtlačované kulové plochy při uvažování různých materiálových charakteristik keramické desky. Na závěr jsou výstupy výše uvedeného modelu porovnány s reálnými experimenty.
|
|
|
Computational modelling of the layered piezoelectric composites and analysis of their electro-mechanical response upon harmonic vibrations
Machů, Zdeněk ; Profant, Tomáš (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Currently, a generation of electric power from alternative sources of energy, especially from ambient vibrations, is becoming a very hot topic. Devices converting mechanical energy into an electrical one are called energy harvesters and are often based on the piezoelectric phenomenon. For the optimal adjustment of such an energy converter in the given application, it is necessary to have its computational model, which is able to describe all key aspects of its operation. Thus, this work focuses on the development of such a complex computational tool, which is able to globally describe the electromechanical response of the studied piezoelectric harvester operating in the form of a cantilever multilayer ceramic beam with piezoelectric layers. Such a multilayer structure is subjected to a kinematic excitation during its operation and also contains thermal residual stresses coming from the manufacturing process. The derived computational model utilizes the classical laminate theory to determine the static electromechanical response of the structure. Hamilton’s variational principle and the theory of beam vibrations were employed to obtain electromechanical response of the structure upon steady-state vibrations. The complex computational model is also capable of estimating the apparent fracture toughness of a given multilayer structure using the weight function method. The output of derived computational model is validated with FE simulations and available experimental results. This master’s thesis also presents an application of the derived computational model in the optimization of a particular multilayer beam to obtain maximal electrical power output and to maximize its resistance to surface crack propagation and a potential brittle fracture. This goal is achieved by means of a suitable adjustment of thermal residual stresses in particular layers of the considered structure (controlled by used materials and by thicknesses of particular layers).
|
|
|
Analýza kmitání desek
Kubeš, Filip ; Machů, Zdeněk (oponent) ; Rubeš, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem práce je popsat možnosti určení vlastních tvarů kmitjících desek, zejména využitím Chladniho obrazců. Dále je požadována demonstrace Chladniho obrazců na experimentální soustavě buzené desky navržené dle MKP modelu. Model byl vytvořen pomocí softwaru Ansys 2019 využitím modulu Workbench. Daný experiment byl poté proveden na desce z plexiskla a dále i na ocelové čtvercové a ocelové obdélníkové desce, a porovnaly se s frekvencemi a tvary získanými z modelu. Při experimentu byla deska buzena za pomoci Elektrodynamického shakeru od společnosti The Modal shop, inc. (model K2007E01).
|
|
|
Vibration energy harvester as a tuned mass damper
Novák, David ; Machů, Zdeněk (oponent) ; Rubeš, Ondřej (vedoucí práce)
This bachelor thesis it's about vibration energy harvester as a tuned mass damper the design of a vibration generator as a dynamic vibration damper.The work contains a research part, which examines the methods of damping mechanical systems and the influence of the vibrating generator on the vibrating base. Based on this knowledge, equations of motion were derived for the design of the model in the SIMULINK program, where we optimized the parameters for maximizing the obtained electrical power and maximizing the damping effect.
|
|
|
Analýza kmitání desek
Kubeš, Filip ; Machů, Zdeněk (oponent) ; Rubeš, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem práce je popsat možnosti určení vlastních tvarů kmitjících desek, zejména využitím Chladniho obrazců. Dále je požadována demonstrace Chladniho obrazců na experimentální soustavě buzené desky navržené dle MKP modelu. Model byl vytvořen pomocí softwaru Ansys 2019 využitím modulu Workbench. Daný experiment byl poté proveden na desce z plexiskla a dále i na ocelové čtvercové a ocelové obdélníkové desce, a porovnaly se s frekvencemi a tvary získanými z modelu. Při experimentu byla deska buzena za pomoci Elektrodynamického shakeru od společnosti The Modal shop, inc. (model K2007E01).
|
|
|
Computational modelling of the layered piezoelectric composites and analysis of their electro-mechanical response upon harmonic vibrations
Machů, Zdeněk ; Profant, Tomáš (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Currently, a generation of electric power from alternative sources of energy, especially from ambient vibrations, is becoming a very hot topic. Devices converting mechanical energy into an electrical one are called energy harvesters and are often based on the piezoelectric phenomenon. For the optimal adjustment of such an energy converter in the given application, it is necessary to have its computational model, which is able to describe all key aspects of its operation. Thus, this work focuses on the development of such a complex computational tool, which is able to globally describe the electromechanical response of the studied piezoelectric harvester operating in the form of a cantilever multilayer ceramic beam with piezoelectric layers. Such a multilayer structure is subjected to a kinematic excitation during its operation and also contains thermal residual stresses coming from the manufacturing process. The derived computational model utilizes the classical laminate theory to determine the static electromechanical response of the structure. Hamilton’s variational principle and the theory of beam vibrations were employed to obtain electromechanical response of the structure upon steady-state vibrations. The complex computational model is also capable of estimating the apparent fracture toughness of a given multilayer structure using the weight function method. The output of derived computational model is validated with FE simulations and available experimental results. This master’s thesis also presents an application of the derived computational model in the optimization of a particular multilayer beam to obtain maximal electrical power output and to maximize its resistance to surface crack propagation and a potential brittle fracture. This goal is achieved by means of a suitable adjustment of thermal residual stresses in particular layers of the considered structure (controlled by used materials and by thicknesses of particular layers).
|
|
|
Modelování a analýza kontaktního porušování keramických materiálů
Machů, Zdeněk ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou kontaktního porušování keramických materiálů. Cílem této práce je vytvořit analytický a numerický MKP model kontaktu kulová plocha vs. rovná deska a dále tyto modely využít k analýze zátěžných podmínek vedoucích ke vzniku trhliny v keramické desce. V rešeršní části jsou popsány projevy kontaktního porušení u keramických materiálů s důrazem na popis tzv. Hertzovy trhliny, dále je zde uvedena Hertzova teorie kontaktu kulová plocha vs. kulová plocha včetně vztahů popisujících napjatost v rovné desce. Následně je popsán princip modelování kontaktních úloh v MKP softwaru ANSYS Mechanical APDL a nakonec jsou zde uvedeny základní vztahy lomové mechaniky nutné k popisu iniciace prstencové trhliny. V další kapitole je popsána tvorba analytického a numerického MKP modelu kontaktní úlohy s ukázkami výstupů jednotlivých modelů, které jsou následně vzájemně porovnány. Poslední kapitola této práce se zabývá popisem modelu simulujícím iniciaci prstencové trhliny. V této kapitole je dále analyzována nejvýhodnější poloha pro vznik trhliny a její další růst. V poslední části je zpracována parametrická studie závislosti kritických zátěžných podmínek na poloměru vtlačované kulové plochy při uvažování různých materiálových charakteristik keramické desky. Na závěr jsou výstupy výše uvedeného modelu porovnány s reálnými experimenty.
|
host ::
RSS.