Original title: Výpočtová simulace tlakové zkoušky kovové pěny s otevřenými buňkami
Translated title: Computational simulation of the compression test of the open cell metal foam
Authors: Homola, Václav ; Skalka, Petr (referee) ; Ševeček, Oldřich (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2020
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Tato práce se zabývá výpočtovou simulací tlakové zkoušky niklové pěny, jejíž model geometrie je sestaven na základě zpracování mikro-CT snímků reálného vzorku. Simulace tlakové zkoušky byla provedena s využitím explicitního řešiče v SW LS-DYNA, jejímž výstupem byla jak deformačně-napěťová odezva pěny, tak její deformovaná síť určená pro další analýzu. V rámci simulace tlakové zkoušky byly provedeny citlivostní studie, pomocí nichž bylo vybráno optimální nastavení modelu poskytující co nejlepší shodu deformačně–napěťové odezvy s experimentem. V dalším kroku byla provedena simulace tahové zkoušky v prostředí ANSYS Classic, jejímž cílem bylo určit moduly pružnosti ve třech navzájem kolmých směrech niklové pěny stlačené na různou úroveň. Provedené simulace odhalily relativně velkou míru anisotropie pěny z pohledu modulu pružnosti v tahu. Lze konstatovat, že dostupná experimentální data korespondují velmi dobře s numerickým odhadem elastických vlastností studované pěny (do určité míry jejího stlačení). V práci byl rovněž analyzován vliv velikosti použitých prvků na vypočtené moduly pružnosti, kde se ukázalo, že rozdíl mezi jemnou a hrubou sítí není zanedbatelný a je tudíž nutné věnovat volbě velikosti sítě patřičnou pozornost. Na základě této studie byla doporučena optimální úroveň diskretizace a celkové nastavení modelu pro dosažení co nejlepší shody modelu s experimentem. The thesis presents computational simulation of compression test of a nickel foam and the 3D reconstruction of micro-CT images was utilized to generate the foam’s model of geometry. Explicit FEM is used to simulate compression test using software tool LS-DYNA and the stress–deformation curve is obtained together with deformed model’s mesh used for subsequent analysis. Sensitivity analyses were performed to configure the model and ensure best fit with values obtained during real-life experiment. The ANSYS Classic environment was then used to simulate tensile test of the foam compressed to various thicknesses. The tensile moduli in three mutually perpendicular directions of nickel foam were computed and the results were compared to experimental values as well. The results of tensile test simulation revealed considerable anisotropy of the foam’s elastic behavior. It can be said that the measured experimental data correspond very well with the elastic properties obtained from simulation up to certain level of compression. Analysis of the relationship between the element size and tensile moduli showed a significant difference between fine and coarse mesh. The optimal level of discretization and the overall model configuration ensuring high level of accuracy is proposed in this thesis.
Keywords: 3D modeling; compression test; FEM; metal foam; micro-CT; nickel; porous materials; tensile test; 3D modelování; kovová pěna; mikro-CT; MKP; nikl; porézní materiály; tahová zkouška; tlaková zkouška

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/193598

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-599141


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses