|
|
Numerical Modelling of Fatigue Crack Closure
Oplt, Tomáš ; Růžička, Milan (referee) ; Horníková, Jana (referee) ; Hutař, Pavel (advisor)
This Ph.D. thesis was written under the supervision of Assoc. prof. Pavel Hutař, Ph.D., and Assoc. prof. Luboš Náhlík, Ph.D. The thesis is focused on the effect of plasticity induced crack closure, its characteristic and ways of numerical modelling. Premature fatigue crack closure has a significant effect on the fatigue crack propagation rate and therefore on the residual lifetime of a structure. A three-dimensional numerical model allows a detailed look at the stress and strain distribution along the crack front, and particularly it allows a local description of parameters along the crack front which governs the fatigue crack propagation rate. In the first part of the thesis, the study is focused on the influence of a singular stress field at the vicinity of the free surface on the crack front curvature without crack closure being involved. In the second part, a numerical model in 2D of plasticity induced crack closure was created and verified by experimental results. In the final part, a 3D numerical model is used to describe the influence of the crack closure on its fatigue propagation rate and explains typical crack front curvature. The suggested technique allows quantitative accuracy improvement of numerical simulation of the fatigue crack propagation and therefore, more reliable estimation of the residual lifetime of the cracked structure.
|
|
|
Effects of Defects on Composite Structures Load Carrying Capacity: Delaminations at a Bi-Material Interface
Matěják, Vladimír ; Kotoul, Michal (referee) ; Růžička, Milan (referee) ; Juračka, Jaroslav (advisor)
Kompozitní materiály se projevují komplexním způsobem porušování, které může být dále ovlivněno přítomností různých poruch plynoucích z výrobních processů nebo se vyskytujících v průběhu života součásti. Důkladné porozmění procesů porušování a jejich okolností je nezbytné pro navrhování kompozitních konstrukcí, jenž budou bezpečnější, trvanlivější a ekonomičtější. V první části disertační práce jsou popsány způsoby porušování kompozitů a uvedeny současné matematické metody pro analýzu a výpočet únosnosti. Dále jsou zde vyjmenovány hlavní druhy vad a stručně diskutován jejich vliv na vlastnosti kompozitních materiálů. Zvláštní důraz je kladen na delaminace, společně se základními principy lomové mechaniky a jejich uplatnění při výpočtech a zkoušení kompozitů. Druhá část je zaměřena na delaminace na rozhranní dvou různých materialů. Lomová houževnatost byla experimantálně měřena ve třech typech zatížení za účelem stanovení poruchového kritéria založeného na podílu módu I a módu II. Během tohoto experimentu byla vyvinuta nová metoda měření délky trhliny pomocí digitáního zpracování obrazu a rovněž byla navržena nová definice počátku šíření trhliny. Analytické vztahy pro výpočet míry uvolnění deformační energie z naměřených dat byly rozšířeny o vliv rozdílných elastické parametrů materiálů na rozhranní. Podrobnější prozkoumání analytických vztahů a výpočet metodou konečných prvků odhalil, že podíl módu I a módu II je závislý na vzdálenosti od čela trhliny a poruchové kritérium založené na podílu smíšenosti tak nemůže být použito.
|
|
|
Fatigue Crack Growth Retardation Techniques for the Integral Airframe Structure
Jetela, Václav ; Růžička, Milan (referee) ; Petrásek, Miloslav (referee) ; Klement, Josef (advisor)
Při zavádění integrální letecké konstrukce vyvstal problém s rychlým růstem únavové trhliny v této konstrukci. Jednou z možností, jak zpomalit růst trhliny a zvýšit životnost konstrukce, je aplikace tzv. zastavovače trhliny. Tato disertační práce porovnává aditivně vyráběné a lepené zastavovače trhlin z hlediska životnosti, rychlosti šíření trhliny a delaminace. V případě lepených zastavovačů trhlin; doposud nebyla věnována pozornost zastavovačům z nerezové oceli. Nerezová ocel se jeví jako vhodný kandidát z důvodu koeficientu tepelné roztažnosti blízkého hliníkové slitině, vysoké tahové pevnosti a vysokého modulu pružnosti v tahu. S ohledem na aditivně vyráběné zastavovače trhlin, žádná pozornost nebyla věnována zastavovačům trhlin z materiálů odlišných od podkladové konstrukce. Za účelem doplnění současného stavu poznání byly vybrány tyto aditivní technologie: studená kinetizace a ultrazvuková konsolidace. Metodou studené kinetizace byly deponovány zastavovače z nerezové oceli a titanové slitiny. Metodou ultrazvukové konsolidace byly navařeny zastavovače z nerezové oceli. V experimentální části práce byl pozorován růst únavové trhliny v podkladové konstrukci. Delaminace zastavovače byla monitorována metodou pulzní termografie s následnou rekonstrukcí termografického signálu. Lepené zastavovače trhlin z nerezové oceli se prokázaly jako vhodná alternativa k zastavovačům s uhlíkovými vlákny. Nerezové zastavovače výrazně snížily rychlost šíření únavové trhliny, čímž značně prodloužily životnost vzorku. Bohužel, všechny zastavovače připravené metodou studené kinetizace urychlily růst únavové trhliny, čímž došlo k předčasnému selhání vzorku. Ultrazvukově konsolidované zastavovače s dvěma vrstvami oceli byly nejefektivnější z hlediska zvýšení životnosti. Tato práce navíc prokázala, že pro detekci delaminace v ultrazvukově konsolidovaném laminátu je možné použít metodu pulzní termografie.
|
|
|
Numerical Modelling of Fatigue Crack Closure
Oplt, Tomáš ; Růžička, Milan (referee) ; Horníková, Jana (referee) ; Hutař, Pavel (advisor)
This Ph.D. thesis was written under the supervision of Assoc. prof. Pavel Hutař, Ph.D., and Assoc. prof. Luboš Náhlík, Ph.D. The thesis is focused on the effect of plasticity induced crack closure, its characteristic and ways of numerical modelling. Premature fatigue crack closure has a significant effect on the fatigue crack propagation rate and therefore on the residual lifetime of a structure. A three-dimensional numerical model allows a detailed look at the stress and strain distribution along the crack front, and particularly it allows a local description of parameters along the crack front which governs the fatigue crack propagation rate. In the first part of the thesis, the study is focused on the influence of a singular stress field at the vicinity of the free surface on the crack front curvature without crack closure being involved. In the second part, a numerical model in 2D of plasticity induced crack closure was created and verified by experimental results. In the final part, a 3D numerical model is used to describe the influence of the crack closure on its fatigue propagation rate and explains typical crack front curvature. The suggested technique allows quantitative accuracy improvement of numerical simulation of the fatigue crack propagation and therefore, more reliable estimation of the residual lifetime of the cracked structure.
|
|
|
Communicating changes in production in the selected company
Štěrbová, Aneta ; Stejskalová, Irena (advisor) ; Růžička, Milan (referee)
The goal of the thesis is to analyse the current condition of technical facilities in order to plan expansion of production. Next goal is to analyse the motivation of workers to accept changes. The theoretical part defines coaching, force of habit and method GROW, which is used in coaching. In the practical part there are coaching interviews with chosen employees of the chosen company. On the basis of interviews it is shown how to remove potential barriers that hinder the smooth implementation of changes, and recommendations for introduction of changes are suggested.
|
|
|
Effects of Defects on Composite Structures Load Carrying Capacity: Delaminations at a Bi-Material Interface
Matěják, Vladimír ; Kotoul, Michal (referee) ; Růžička, Milan (referee) ; Juračka, Jaroslav (advisor)
Kompozitní materiály se projevují komplexním způsobem porušování, které může být dále ovlivněno přítomností různých poruch plynoucích z výrobních processů nebo se vyskytujících v průběhu života součásti. Důkladné porozmění procesů porušování a jejich okolností je nezbytné pro navrhování kompozitních konstrukcí, jenž budou bezpečnější, trvanlivější a ekonomičtější. V první části disertační práce jsou popsány způsoby porušování kompozitů a uvedeny současné matematické metody pro analýzu a výpočet únosnosti. Dále jsou zde vyjmenovány hlavní druhy vad a stručně diskutován jejich vliv na vlastnosti kompozitních materiálů. Zvláštní důraz je kladen na delaminace, společně se základními principy lomové mechaniky a jejich uplatnění při výpočtech a zkoušení kompozitů. Druhá část je zaměřena na delaminace na rozhranní dvou různých materialů. Lomová houževnatost byla experimantálně měřena ve třech typech zatížení za účelem stanovení poruchového kritéria založeného na podílu módu I a módu II. Během tohoto experimentu byla vyvinuta nová metoda měření délky trhliny pomocí digitáního zpracování obrazu a rovněž byla navržena nová definice počátku šíření trhliny. Analytické vztahy pro výpočet míry uvolnění deformační energie z naměřených dat byly rozšířeny o vliv rozdílných elastické parametrů materiálů na rozhranní. Podrobnější prozkoumání analytických vztahů a výpočet metodou konečných prvků odhalil, že podíl módu I a módu II je závislý na vzdálenosti od čela trhliny a poruchové kritérium založené na podílu smíšenosti tak nemůže být použito.
|
guest ::
RSS feed.