|
|
Návrh optimálních parametrů vícevrstvého keramického ochranného povlaku pro vysokoteplotní aplikace
Dohnalík, Petr ; Hrstka, Miroslav (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce bylo stanovení vhodné kompozice ochranného povlaku, skládajícího se z několika různých vrstev konkrétních materiálů, s ohledem na residuální napětí indukované v povlaku v důsledku rozdílných součinitelů teplotní roztažnosti jeho jednotlivých složek. Ochrannými povlaky jsou v této práci myšleny tepelné a environmentální bariéry, které mají za úkol chránit součásti před vysokými teplotami. V práci je uveden nezbytný teoretický úvod do problematiky tepelných a environmentálních bariér. Zde jsou uvedeny základní koncepce skladby jednotlivých vrstev, používané materiály a způsoby nanášení. Obsažená rešeršní studie podává přehled, jakým způsobem se v současnosti přistupuje k výpočtovému modelování residuálních napětí zejména v tepelných bariérách nanesených plazmovým nástřikem. V práci je blíže představena klasická laminátová teorie, která byla použita k výpočtům zbytkových napětí v rámci povlakové struktury. Standardně tato metoda předpokládá homogenní teplotní pole po výšce laminátu, nicméně v této práci byl nalezen způsob, jak ji rozšířit o zahrnutí proměnné teploty po výšce analyzované struktury. V praktické části práce je vytvořený model použit pro hledání vhodných vlastností dvouvrstvého až čtyřvrstvého povlaku. Výpočty byly provedeny jak pro konstantní teplotu, tak pro gradient teploty po výšce modelu. Výstupy analytického modelu založeného na rozšířené klasické laminátové teorii jsou ve vybraných případech ověřeny pomocí numerického modelu.
|
|
|
Analýza vlivu parametrů procesu broušení na integritu obrobené plochy se zaměřením na zbytková napětí
Dömény, Tibor ; Sedlák, Josef (oponent) ; Csölle Putzová, Ildikó (vedoucí práce)
Broušení je často zařazen jako poslední operace ve výrobním postupu, přičemž jeho úkolem je zajistit požadovanou integritu obrobené plochy. Vznik zbytkových napětí po broušení značně ovlivňuje únavové vlastnosti povrchu obrobku a jeho odolnost proti opotřebení. Ve většině případů nelze přesně a definovat jejich rozložení pod povrchem. S cílem co nejpřesnější predikce průběhu zbytkových napětí se mnoho odborníků zaměřuje na analytické a numerické modelování procesu broušení a jeho vlivů. Práce se zabývá analýzou vzniku zbytkových napětí a jejich ovlivnění parametry broušení.
|
|
|
Určování zbytkových napětí z pole přetvoření v okolí odvrtávané díry
Horák, Richard ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Halabuk, Dávid (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá určováním homogenních zbytkových napětí pomocí odvrtávací metody. K měření uvolněných přetvoření je využita optická metoda digitální korelace obrazu (DIC). Aby bylo možné k vyhodnocení zbytkových napětí využít celého pole přetvoření, je potřeba znát funkční závislosti kalibračních konstant na tomto poli. Rozsáhlá část diplomové práce proto zahrnuje nalezení těchto závislostí ve vztahu k rozměrům vrtané díry a souřadnic polohy měřených bodů. Další část práce se zabývá vyhodnocením homogenních zbytkových napětí z poskytnutých experimentálních dat natahované ocelové ploché tyče s průchozí dírou. V závěru práce je provedena citlivostní analýza, zabývající se vlivem vstupních veličin výpočtového algoritmu ve vztahu k vyhodnoceným zbytkovým napětím.
|
|
|
Vliv zbytkových napětí a rozvinutí vzorku tepny na její mechanickou odezvu
Sochor, Ondřej ; Lisický, Ondřej (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá vlivem zbytkových napětí ve stěně krční tepny a rozvinutí vzorku krční tepny na její mechanickou odezvu. V rámci rešerše jsou shrnuty poznatky z anatomie a patologie cév. Dále jsou zde popsány nejčastěji používané mechanické zkoušky cévní tkáně. Hlavní stať diplomové práce je rozdělena do dvou větších částí. První část se zabývá určením vlivu rozvinutí vzorku tepny na mechanickou odezvu během ekvibiaxiální tahové zkoušky rovinného vzorku. V úvodu je popsána metoda testování a postup pro určení materiálových konstant z naměřené odezvy. Dále je popsán postup modelování této zkoušky pomocí MKP pro idealizované modely tepny, kdy simulujeme rozvinutí vzorku do roviny a následný průběh zkoušky. Výsledky jsou porovnány se simulací zkoušky u beznapěťového rovinného modelu, čímž je vyhodnocen vliv rozvinutí na mechanickou odezvu. V druhé části, zabývající se vlivem zbytkových napětí ve stěně tepny, jsou popsány experimentální přístupy, kterými lze určit projevy zbytkových napětí, na základě nichž jsou provedeny experimenty. Vyhodnocením experimentů na dvou oddělených vrstvách stěny tepny jsou určeny vstupní parametry, které slouží pro vytvoření idealizovaných modelů geometrie pro MKP výpočet. Porovnáním výsledků z třech úrovní modelů geometrie je vyhodnocen vliv zbytkových napětí na mechanickou odezvu.
|
|
|
Processing of metallic materials by Selective Laser Melting at elevated temperatures
Malý, Martin ; Filho, Sergio de Traglia Amancio (oponent) ; Dr. Michael R. Tucker (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
This dissertation thesis deals with the influence of preheating on the components produced using Selective Laser Melting (SLM), also known as Laser Powder Bed Fusion (LPBF) technology. The thesis contains an overview of the current state of knowledge in the field of preheating and the physical nature of preheating. Furthermore, the work contains an overview of the effect of preheating on specific types of materials. These types of materials included in the state of the art are titanium, intermetallic, nickel and aluminium alloys, and copper. From the state of knowledge, promising research areas were identified, where preheating could lead to more efficient production using LPBF technology and to expansion of the area of processable materials. These areas include the investigation of the effect of preheating in combination with other process parameters on the residual stresses of Ti6Al4V alloy, the effect of preheating on nickel alloy Inconel 939 and copper. The premise of the Ti6Al4V and Inconel 939 topics was that preheating would reduce residual stresses, and thus will be possible to reduce the necessary amount of support structures. The results can lead to more cost-effective production using LPBF technology. This hypothesis was rejected. Despite the reduction in residual stresses in Ti6Al4V, they were not fully eliminated and, in addition, a rapid degradation of unused powder was detected, which increases production costs. The preheating of the Inconel 939, against the assumption based on behaviour of other materials, led to higher deformations and thus residual stresses, due to the evolution of precipitates. Another selected area where preheating could lead to an increase in the portfolio of processable materials is the processing of copper. Copper is a difficult to process material using LPBF technology due to its high thermal conductivity and laser reflectivity. The experiments confirmed a very positive effect of preheating on the relative density of the samples. The samples reached relative density values of over 99% when fabricated with preheating at 400 °C. Thus, preheating can significantly improve the process ability of reflective and high conductive materials. All of the results lead to a better understanding of the behaviour of the materials during processing by LPBF technology and may lead to its further expansion to more industries. The results are summarized in three publications that have been published in scientific journals.
|
|
|
Zpracování slitiny Inconel 939 selektivním laserovým tavením za zvýšených teplot
Hertl, David ; Dočekalová, Kateřina (oponent) ; Malý, Martin (vedoucí práce)
Práce se zabývá problematikou zpracování slitiny Inconel 939 technologií SLM s využitím předehřevu základové desky. Hlavním cílem práce je ověřit vliv předehřevu základové desky na zbytková napětí. Problém byl řešen dvěma přístupy: simulací procesu a následným experimentálním ověřením. Simulace procesu o teplotě předehřevu 400 °C dosáhla největší shody s experimentem s odchylkou 4,1 %. Na základě experimentu byla stanovena vhodná teplota předehřevu základové desky pro snížení deformací a zbytkových napětí na teplotu 100 °C. Zpracováním Inconelu 939 s využitím předehřevu o teplotách 100 °C a 400 °C bylo dosaženo statických mechanických vlastností, které jsou srovnatelné s mechanickými vlastnostmi standardně zpracovaných komponent, technologií SLM, z Inconelu 939 po tepelném zpracování. Tyto výsledky přináší potenciál pro výrazné snížení celkového výrobního času a nákladů spojených s výrobou komponent ze slitiny Inconel 939.
|
|
|
Stanovení zbytkové únavové životnosti povrchově upravené vlakové nápravy
Pánek, Ondřej ; Poduška, Jan (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá predikcí zbytkové únavové životnosti vlakové nápravy. V první části této práce je na základě dostupné literatury zpracován teoretický úvod do problematiky. Druhá část je již věnována numerickému modelování reálné vlakové nápravy s trhlinou, kterým jsou získány potřebné parametry vstupující do samotného výpočtu zbytkové únavové životnosti. V prvním kroku byl vytvořen konečno-prvkový model válcového tělesa s trhlinou zatíženého ohybovým momentem, který byl srovnán s analytickým řešením za účelem verifikace tohoto modelu. Druhým krokem bylo vytvoření modelů vlakové nápravy s trhlinou pro tři typy zatížení – ohybový moment, nalisování kola a zbytková napětí. Dále byl dle metodiky vyvinuté na ÚFM AVČR stanoven tvar trhliny, jakým se dle uvažovaných předpokladů bude trhlina šířit a pro takto stanovený tvar byly vypočteny součinitele intenzity napětí zvlášť od jednotlivých složek zatížení pro různé hloubky trhliny, které byly použity pro závěrečný výpočet zbytkové únavové životnosti pro reálné zátěžné spektrum.
|
|
|
Využití DIC při měření zbytkových napětí metodou vrtání otvoru
Kováříková, Sabina ; Kubík, Petr (oponent) ; Návrat, Tomáš (vedoucí práce)
Práce se zabývá určováním zbytkového napětí pomocí odvrtávací metody. Princip metody spočívá ve vyvrtání otvoru a měření deformace v okolí odvrtaného otvoru. Deformace je následně přepočítána na zbytková napětí s použitím kalibračních koeficientů. Práce je zaměřena na měření deformace v okolí otvoru optickou bezkontaktní metodou digitální korelace obrazu (DIC). V úvodu se práce zabývá rešeršní studií současného stavu řešené problematiky. Součástí práce je vyhodnocení zbytkových napětí z polí posuvů různými přístupy a zhodnocení použitých metod.
|
|
|
Tváření hliníkových slitin při stárnutí
Stanislav, Filip ; Petrásek, Miloslav (oponent) ; Klement, Josef (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na popis a ověření poměrně mladé metody tváření při stárnutí. Tato metoda je založena na relaxaci napětí a tečení materiálu, ke kterým dochází tvářením dílce v přípravku během vytvrzovacího cyklu s umělým stárnutím za zvýšené teploty. Po vyjmutí z přípravku jsou odpružení a zbytková napětí v dílci v porovnání s konvenčními metodami tváření menší. To se odráží především ve zvýšení únavové odolnosti konstrukce. Tváření při stárnutí je aplikovatelné pouze na precipitačně vytvrditelné slitiny. Tato práce je zaměřena na hliníkové slitiny, typické pro letecký průmysl. První část práce rešeršní formou popisuje principy technologie, její použití v letectví a materiálové pochody v hliníkových vytvrditelných slitinách během tváření při stárnutí. Ve druhé části je stanovena metodika ověření technologie na vzorcích z hliníkových slitin ČSN EN AL-P 7075 a ČSN 424203 (přibližný ekvivalent ČSN EN AL-P 2024). Dále je navrhnut tvářecí přípravek a jsou provedeny experimenty dle navržené metodiky. V závěru práce jsou experimenty vyhodnoceny a porovnány změny v odpružení vzorků tvářených třemi různými metodami: konvenční metodou za studena, při stárnutí na maximální pevnost a při stárnutí na přestárnutý stav.
|
|
|
Návrh a realizace experimentálního zařízení pro určování zbytkové napjatosti ohýbaných vzorků
Novotný, Lukáš ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Krejčí, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem a realizací experimentálního zařízení pro výzkum v oblasti určování zbytkových napětí vzorků s nerovnoměrně rozloženým profilem napětí po tloušťce vzorku. Byla provedena rešeršní studie řešené problematiky, na jejímž základě byly zpracovány kapitoly popisující vznik zbytkových napětí, jejich klasifikaci a metody, používané pro stanovení jejich velikosti. V další části práce je uveden konstrukční návrh experimentálního zařízení a pevnostní kontrola jeho vybraných částí. Následně je představen finální návrh experimentálního zařízení, včetně kompletní výrobní dokumentace a je uveden průběh jeho realizace a montáže. Závěr práce je pak věnován popisu provedeného zkušebního zatížení vzorku.
|
host ::
RSS.