|
|
Popis rozložení napětí v okolí bimateriálového vrubu
Hrstka, Miroslav ; Klusák, Jan (oponent) ; Profant, Tomáš (vedoucí práce)
Předkládaná bakalářská práce se zabývá problémem určení exponentu singularity, pomocí kterého je možné úplně popsat rozložení napětí v okolí bimateriálového vrubu. Práce je rozdělena do čtyř částí. První část pojednává o základech lomové mechaniky, konkrétně lineárně elastické lomové mechaniky trhliny a Irwinovy koncepce faktoru intenzity napětí. Druhá část se zabývá zobecněním lineární lomové mechaniky na vruby. Ve třetí části je uveden numericko-analytický algoritmus pro výpočet exponentu singularity a určení posuvů a napětí daného vrubu složeného z dvou ortotropních materiálů. Poslední část tvoří numerický příklad, ve kterém jsou testovány konkrétní konfigurace vrubů pomocí výpočtového softwaru.
|
|
|
Fatigue Crack Propagation under Combined Load in Selected Polymer and Metal Materials
Slávik, Ondrej ; Klusák, Jan (oponent) ; Padovec,, Zdeněk (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
Material fatigue plays key role in terms of lifetimes of many service parts. Study of fatigue behavior of materials is ongoing from the previous century. To a large degree, the focus is put on studies of fatigue crack growth under uniaxial loading, or the so-called opening mode crack growth. However, in practice there are multiple cases of multiaxially loaded service parts, in which cracks loaded under mixed-mode loading conditions may be present. There is currently not enough knowledge with regards to this topic. This thesis is focused on some of the aspects of fatigue crack growth under combined loading. The aim is to find appropriate experimental specimens for studies regarding these issues and with their help to acquire necessary experimental data. Obtained results were used for simplification of residual fatigue lifetime estimation of parts made of polymer and metal materials. In the thesis it is also noticed about the differences in fatigue fractures between polymer and metal materials loaded by combination of tension and shear loading. These results contribute to better understanding of the processes of fatigue fractures of parts loaded by combined loading. Therefore, the submitted thesis is focused on the studies of fatigue behavior of metal and polymer materials under multiaxial loading.
|
|
|
Advanced statistical evaluation of fatigue data obtained during the measurement of concrete mixtures with various water-cement ratio
Seitl, Stanislav ; Benešová, A. ; Blasón, S. ; Miarka, Petr ; Klusák, Jan ; Bílek, V.
The Basquin’s law is usually applied for the evaluation of fatigue properties of civil engineering \nmaterials. For materials like concrete, some researchers recommended applying the Weibull model. In this\ncontribution, Basquin’s law, Castillo-Canteli model and Kohout-Věchet model were applied for the advanced \nstatistical description of S−N curves (Wöhler curve). For the application of the models, the experimental data \nmeasured on reference concrete mixtures used for the development of self-healing concrete at the Faculty of \nCivil Engineering, TU Ostrava. Fitting data of applied models were compared and analyzed
|
|
|
Vliv tloušťky vzorku na iniciaci trhliny z vrcholu obecného singulárního koncentrátoru napětí
Kopp, Dalibor ; Řoutil,, Ladislav (oponent) ; Malíková, Lucie (oponent) ; Klusák, Jan (vedoucí práce)
Geometrické nespojitosti, jako jsou ostré vruby, se objevují v konstrukcích technických objektů a vedou ke koncentracím napětí. Tyto body jsou velice nebezpečné, protože snižují pevnost součástí a mohou vést ke vzniku trhlin. Technické objekty však nejsou tvořeny pouze homogenními materiály, ale mohou se skládat i z dvou a více různých materiálů obsahující ostré vruby na rozhraní těchto materiálů. U těchto ostrých vrubů je studován vliv volného povrchu na podmínky iniciace a vyhodnocován prostřednictvím 3D tělesa, poněvadž u těles s konečnou tloušťkou jsou podmínky iniciace trhliny ovlivňovány volným povrchem. Pole napětí v okolí vrcholů obecných singulárních koncentrátorů napětí jsou počítány metodou konečných prvků a výsledky zpracovávány pomocí inženýrského přístupu porovnáváním řídicí veličiny. Tento přístup se dá jednoduše použít v kombinaci se znalostí základních materiálových vlastností a použitím výsledků MKP výpočtu posuzovaných vrubů. K tomu, aby bylo možné stanovit vliv volného povrchu a určit, zdali k iniciaci dojde ze středu součásti, nebo z volného povrchu, byla zavedena hodnota středního kritického aplikovaného napětí, pomocí které je možné jednoduše stanovit místo iniciace trhliny po tloušťce. Poměrem středních kritických aplikovaných napětí uprostřed a na volném povrchu dále kvantifikovat vliv volného povrchu na místo iniciace trhliny. Pomocí tohoto postupu je ukázáno, že místo iniciace trhliny je závislé jak na směru zatížení tělesa, úhlu otevření vrubu a tloušťce vzorku, ale v případě bi-materiálového vrubu také na poměru modulů pružnosti.
|
|
|
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.
|
|
|
ON THE ENERGY RELEASE RATE OF THE CRACK EMANATING FROM THE INCLUSION INTERPHASE
Profant, T. ; Hrstka, M. ; Klusák, Jan ; Kersner, Z.
The problem of the crack emanating from the interphase region of the circular inclusion is investigated. The problem combines an application of dislocation distribution technique for a crack modelling and the method of boundary integral equations to approximate the loading along the boundary of the domain containing an inclusion. The topological derivative method provides the combination of both approaches and results to the evaluation of the energy release rate of the arbitrary oriented microcrack emanating from the inclusion and matrix interphase. The fundamental solution intended to the boundary integral method such as the continuously distributed dislocation technique is based on the application of Muschelishvili complex potentials in the form of the Laurent series. The coefficients of the series are evaluated from the compatibility conditions along the interfaces of inclusion, interface and matrix.
|
|
|
ON THE ENERGY RELEASE RATE OF THE CRACK EMANATING FROM THE INCLUSION INTERPHASE
Profant, T. ; Hrstka, M. ; Klusák, Jan ; Kersner, Z.
The problem of the crack emanating from the interphase region of the circular inclusion is investigated. The problem combines an application of dislocation distribution technique for a crack modelling and the method of boundary integral equations to approximate the loading along the boundary of the domain containing an inclusion. The topological derivative method provides the combination of both approaches and results to the evaluation of the energy release rate of the arbitrary oriented microcrack emanating from the inclusion and matrix interphase. The fundamental solution intended to the boundary integral method such as the continuously distributed dislocation technique is based on the application of Muschelishvili complex potentials in the form of the Laurent series. The coefficients of the series are evaluated from the compatibility conditions along the interfaces of inclusion, interface and matrix.
|
|
|
Basic features of aggregate-matrix-interface fracture of concrete: pilot modelling
Vyhlídal, M. ; Šimonová, H. ; Veselý, V. ; Keršner, Z. ; Klusák, Jan ; Malíková, Lucie
In this paper, the attention is paid to investigation of the importance of the Interfacial Transition Zone (ITZ) in concrete for the global fracture behaviour. A simplified cracked geometry (consisting matrix, ITZ and aggregate) is modelled by means of the finite element method with a crack terminating at the matrix-ITZ interface. Numerical studies assuming two various ITZ thicknesses and several various ITZ elastic moduli are performed. Based on the values of the opening stress ahead of the crack tip (its average value and stress range) a few conclusions are discussed. The pilot analyses dealing with the effect of ITZ on the stress distribution should contribute to better description of toughening mechanisms in silicate-based composites.
|
|
|
Assessment of Crack Stability in a Quasi-brittle Particle Composite
Malíková, Lucie ; Klusák, Jan ; Keršner, Z.
Fracture behaviour of a crack in a particle (silicate based) composite is studied. The crack propagation depends not only on mutual elastic mismatch of matrix and aggregate but also the influence of the interfacial transition zone (ITZ) between the matrix and the aggregate is discussed. Various combinations of materials and geometry of matrix, aggregate and ITZ can improve or degrade fracture properties of the composite. Extensive numerical simulations on a basic 3-point-bending cracked specimen via the finite element method are performed in order to analyze the stress field near the crack tip. Linear elastic fracture mechanics approach is utilized in order to assess the crack stability and summarize several conclusions.
|
|
|
Multi-parameter based stress distribution in vicinity of sharp material inclusion tip
Krepl, Ondřej ; Klusák, Jan
General Singular Stress Concentrators (GSSCs) which exhibit singular stress concentration are often responsible for crack initiation and thus failure of the component. The GSSC of the type of bonded bi-material junction occurs in a variety of technical applications including but not limited to sharp material inclusions, silicate based composites and electronic components. The GSSC cannot be assessed by means of standard fracture mechanics. Approaches of generalized fracture mechanics require precise description of stress distribution near the stress concentration points. In order to determine the stress field accurately, the paper incorporates the multi-parameter based description.
|
host ::
RSS.