|
|
Optimalizace konzoly brzdících štítů lehkého proudového letounu
Kopecký, Marek ; Maňas, Pavel (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá návrhem konzoly brzdícího štítu do lehkého proudového letounu. Tvar konzoly byl navržen pomocí topologické optimalizace a konzola byla vyrobená pomocí technologie výroby Selective Laser Melting z materiálu AlSi10Mg. Topologickou optimalizací se konzola odlehčila o 37 % oproti původní součásti a pomocí metody konečných prvků byla provedena deformačně – napěťová analýza k jejímu ověření. Vyrobený prototyp byl destruktivně testován pro zjištění reálného chování a tento test byl porovnán s MKP simulací. Testováním bylo též ověřeno, že konzola vyhovuje daným stavům zatěžování a má téměř pětkrát větší únosnost, než může nastat při reálném zatěžování. Návrhem nového odlehčeného tvaru konzoly se zvětší dolet letounu a zmenší se uhlíková stopa.
|
|
|
Návrh high-performance auxetické struktury pro absorpci energie
Sobol, Vítězslav ; Hutař, Pavel (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Aditivní technologie umožňují vyrábět komplexní struktury s vysokou kontrolou nad jejich geometrickými parametry. V oblasti absorpce energie je vhodné použití právě strukturovaného materiálu, jelikož dokáže bezpečně pohltit velké množství energie. Pro výkonné absorbéry může být výhodné použití tzv. auxetických struktur, které díky své jedinečné vnitřní geometrii poskytují např. lepší redistribuci energie nárazu. Oproti konvenčním strukturám ovšem nedosahují tak vysokých hodnot pohlcené energie. Zároveň současná literatura nenabízí podrobný popis mechanismů navýšení pohlcené energie, na základě kterých by bylo možné efektivně upravit geometrii auxetické struktury. Tato diplomová práce se zabývala systematickým návrhem vnitřního uspořádání 2D auxetické struktury za účelem navýšení absorpčního výkonu. Bylo testováno pět rozdílných geometrií ramen a buňky s výztuhami s odstupňovanou vzdáleností od středu buňky. Následná tlaková zkouška ukázala na nízkou závislost použité geometrie ramen a významný přínos výztuh na navýšení pohlcené energie. Technologie DIC poskytla deformační mapy struktur, které vedly k objasnění způsobu navýšení energie implementací výztuh. Získané výsledky vedly k návrhu auxetické struktury, která absorbovala o 70 % více energie na jednotku hmotnosti oproti referenční geometrii.
|
|
|
Mikro-prutové struktury s proměnným průměrem prutu
Brulík, Karel ; Jaroš, Jan (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Díky svým specifickým vlastnostem mají mikro-prutové struktury velký potenciál pro využití v aplikacích uvažujících absorpci energie. Ukazuje se, že běžné mikro-prutové struktury s konstantním objemovým podílem je možné navrhovat pro předem známé množství absorbované energie. V reálných aplikacích však často předem známé není. Proto se jako perspektivnější jeví využití struktur s proměnným objemovým podílem, které lze navrhovat pro širší škálu působících energií. Cílem této práce bylo porovnání mikro prutových struktur s proměnným průměrem prutu, vyrobených z nerezové oceli 316L technologií selective laser melting, z hlediska schopnosti absorpce energie. Za tímto účelem byly vyrobeny dva typy struktur – F2BCC a F2BCC_45, oba v konfiguracích s konstantním, plynule proměnným a skokově proměnným průměrem prutu. Struktury byly následně dynamicky zatěžovány pomocí pádového testu, jehož výsledky byly popsány průběhem deformace a sil v čase. Větší množství absorbované energie bylo naměřené u struktur typu F2BCC_45, a to až o 73 % v závislosti na konfiguraci struktury. Výsledky odhalily, že proměnný průměr prutu nemá velký vliv na množství absorbované energie, ale výrazně snižuje vzniklé rázy, dle typu a konfigurace struktury až o 54 %. Tato práce přináší komplexní pohled na deformační a napěťové charakteristiky obou typů struktur, a především porovnání vlivu proměnného průměru prutu.
|
|
|
Únavové vlastnosti materiálů vyráběných technikou SLM
Hanáček, Josef ; Pantělejev, Libor (oponent) ; Štěpánek, Roman (vedoucí práce)
Práce se zabývá popisem metody SLM („Selective Laser Melting“), která se řadí mezi metody ALM („Additive Layer Manufacturing“). V první části jsou rozebrány obecné zákonitosti o únavě materiálu a metodě SLM. V druhé části se práce věnuje samotnému vlivu výrobních parametrů na výsledné vlastnosti materiálu. Hlavním cílem práce je zjištění souvislostí mezi výrobními parametry a mechanickými vlastnostmi součástek vyrobených metodou SLM. Zvláštní pozornost je věnována únavovým vlastnostem.
|
|
|
Resonance and damping behavior of lattice structures produced by Selective Laser Melting
Lagiň, Adam ; Čížek, Petr (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
In reaction to the uptrend of additive manufacturing of lightweight structured metallic parts, this diploma thesis is focused on the resonant and damping behavior of micro-truss lattices produced by Selective Laser Melting (SLM) technology. Micro-truss structures already found usage in various types of optimizations. Therefore, the optimization of resonance or damping could be also assumed as possible. For this purpose, several finite element analysis approaches were used, including the referent solid element model and simplified beam models. Obtained results were verified experimentally via pulse modal analysis. Material and mechanical properties of samples for FEA results and experimental results comparison were unified through secondary experiments. The main goal of this research was to explore the behavior of resonance and damping of structures when their elementary parameters are changed. The results from both, numerical and experimental approaches confirm that the eigenfrequency and the damping ratio of the structure can be affected by the change in the truss diameter, cell size, or type of structure. The work also presents the successful methods for simplified beam model optimization, which guarantees its high precision in the wide field of tested samples. This newly obtained knowledge creates a comprehensive overview of micro-truss structures, which can be used for the conscious design of ultra-light parts with the required eigenfrequency and damping ratio.
|
|
|
Design of support structures for parts made of Inconel 718
Kuhajdik, Matej ; Hutař, Pavel (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
This master thesis deals by the design of support structures for the production of parts made of nickel superalloy IN718 using selective laser melting (SLM). The aim of this work is to design a support structure so that technological problems (excessive deformation of the part due to high residual stresses and insufficient heat dissipation) are eliminated and replace the use of massive volume support, which is inefficient in terms of design and production time, consumed material and postprocessing. Mechanical behaviour of residual stresses of built component, design points of selected support structures (perforated block with pins, BCCZ with perforated contour) and design recommendations were quantified by using thermo-mechanical simulations of production and series of experiments. The functional sample was tested by designing specific support structures for the turbine wheel with subsequent production. The support structure ensured safe, successful production without potential problems and met the requirement to minimize material consumption through effective large-scale perforation of the structure.
|
|
|
Návrh auxetických struktur pro 3D tisk
Sobol, Vítězslav ; Škaroupka, David (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Chování, kdy se materiál při tahovém zatížení v jednom směru roztáhne i ve směru kolmém, se nazývá auxetické a je spojováno např. se zvýšenou odolností vůči průniku těles. Auxetické chování je zejména důsledkem typické geometrie vnitřní struktury, proto ho lze dosáhnout jedinečným uspořádáním prutů v mikro-prutové soustavě. Díky aditivním technologiím, jako je např. Selective Laser Melting (SLM), je možné takto komplexní geometrii vyrobit. Tato bakalářská práce se zabývá návrhem prostorové mikro-prutové struktury, která bude vykazovat auxetické chování a bude vyrobitelná metodou SLM. Na základě rozsáhlé rešerše týkající se tématu 2D i 3D auxetických struktur byl navržen nový typ auxetické struktury. Vyrobitelnost byla ověřena zhotovením několika vzorků v různých rozměrových konfiguracích. Auxetické chování a mechanické vlastnosti byly následně otestovány prostřednictvím pádového testu. Jeho vyhodnocením bylo možné určit vliv rozměrových parametrů na celkové chování struktury.
|
|
|
Geometrická přesnost výroby kovových dílů aditivní technologií Selective Laser Melting
Ilčík, Jindřich ; Sehnoutka, Petr (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá kontrolou geometrické přesnosti dílů vyrobených aditivní technologií výroby selective laser melting. V práci jsou nejprve analyzovány práce jiných autorů zabývajících se touto problematikou. Na základech informací získaných z této analýzy byly následně vyvinuty srovnávací testovací díly pro kontrolu kvality výroby na komerčním stroji SLM 280 HL dodávaného společností SLM Solutions GmbH. V rámci práce bylo provedeno několik testů ke zjištění vhodných parametrů stavby dílů. Tyto testy jejich výsledky a závěry jsou v práci plně popsány.
|
|
|
Konstrukční optimalizace dílu pro tepelný spínač
Zemek, Albert ; Mašek, Jakub (oponent) ; Löffelmann, František (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem teplovodivé struktury miniaturního tepelného spínače se zaměřením na výrobu pomocí aditivní technologie SLM. Cílem je posoudit možnosti použití kovového 3D tisku na součást určenou primárně k přenosu tepla. V práci je představeno několik koncepcí uspořádání struktur, které jsou dále analyzovány a vyhodnoceny. Výsledky ukazují potenciál aditivních technologií v této oblasti a navržené struktury splňují dle použitých výpočtů požadavek na přenos tepla.
|
|
|
Návrh pístní skupiny rychlého magnetoreologického tlumiče s využitím technologie selective laser melting
Vítek, Petr ; Růžička, Bronislav (oponent) ; Strecker, Zbyněk (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vývojem magnetického obvodu Magnetoreologických (MR) tlumičů s krátkou časovou odezvou. Pro dosažení krátké časové odezvy bylo zvoleno tvarového přístupu, kdy geometrie magnetického obvodu byla volena tak, aby významně eliminovala vznik vířivých proudů. Vliv struktur na magnetické vlastnosti byl nejprve zkoumán na jednodušším toroidním jádře a poté byl optimalizaci podroben magnetický obvod samotného MR tlumiče. Optimalizace geometrie byla prováděna pomocí konečnoprvkových simulací. Výsledná geometrie byla vyrobena pomocí technologie Selective laser melting (SLM) z čistého železa. Dále byl zkompletován MR tlumič a byly změřeny jeho vlastnosti na vzduchu i s MR kapalinou, které byly následně srovnány s dříve vyvinutými rychlými MR tlumiči. Bylo zjištěno, že nově navržený magnetický obvod dosahuje obdobné časové odezvy jako všechny ostatní srovnávané rychlé MR tlumiče a dosahuje vyššího dynamického rozsahu než většina srovnávaných variant. U navrženého magnetického obvodu se navíc podařilo významně zredukovat jeho hmotnost.
|
host ::
RSS.