Název: Využití konečné lomové mechaniky pro korekci měření lomové houževnatosti u vzorků s různou geometrií kořene vrubu
Překlad názvu: Utilization of finite fracture mechanics for correction of fracture toughness measurement on samples with various notch root geometry
Autoři: Dohnal, Petr ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok: 2024
Jazyk: cze
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [cze] [eng]
Práce se zabývá využitím numerických simulací a teorie konečné lomové mechaniky pro analýzu podmínek při vzniku trhliny vkeramickém zkušebním vzorku s vrubem (zatíženém čtyřbodovým ohybem) a možnými způsoby korekce lomové houževnatosti stanovené experimentálně na vzorcích srůzným poloměrem zaoblení vrubu. Za tímto účelem byl vytvořen parametrický výpočtový model pro simulaci zkoušky lomové houževnatosti čtyřbodovým ohybem. V prvním kroku byl odladěn výpočet kritické síly, při níž dojde ke vzniku trhliny ve zkušebním vzorku se zaobleným vrubem a jejímu následnému nestabilnímu šíření skrze zbývající průřez vzorku. K tomuto účelu byla použita metoda konečných prvků (MKP) a sdružené energeticko-napěťové kritérium. V dalším kroku byl výpočet lomových sil aplikován i na sadu experimentálních vzorků s cílem porovnat numerickou predikci s hodnotami naměřenými experimentálně. V práci jsou dále navrženy dva způsoby korekce lomové houževnatosti stanovené experimentálně. Jeden pro korekci naměřených hodnot přímo využívá numerického výpočtu s využitím sdruženého energeticko-napěťového kritéria. V druhém případě byla pomocí numerické simulace odvozena korekční funkce, která již pro samotné použití výpočet MKP nepotřebuje. Korekce naměřené lomové houževnatosti pomocí funkce se ukázala jako lepší, avšak ne zcela účinná pro celý rozsah zkoumaných poloměrů zaoblení v kořenu vrubu. Při porovnání s dalšími korekčními funkcemi nalezenými v literatuře lze konstatovat, že v práci navržený postup korekce poskytuje do určitého poloměru zaoblení vrubu lepší shodu s reálnou hodnotou lomové houževnatosti daného materiálu. The work deals with the use of numerical simulations and the theory of finite fracture mechanics for the analysis of conditions for the formation of a crack in a ceramic test sample with a notch (loaded by four-point bending) and possible ways of correcting the fracture toughness determined experimentally on samples with different notch root radius. For this purpose, a parametric calculation model was created to simulate the fracture toughness test by four-point bending. In the first step, the calculation of the critical force at which a crack occurs in a test specimen with a rounded notch and its subsequent unstable propagation through the remaining cross-section of the specimen was debugged. For this purpose, the finite element method (FEM) and the coupled stress-energy criterion were used. In the next step, the procedure of calculation of fracture forces was also applied to a set of experimental samples in order to compare the numerical prediction with experimentally measured values. Two methods of correction of the fracture toughness determined experimentally are also proposed in the thesis. One uses for a correction of the measured values numerical calculation using the coupled stress-energy criterion. In the second case, a correction function was derived using numerical simulation, which no longer needs an FEM calculation for its future use. Correction of the measured fracture toughness using the function proved to be better but not completely effective for the entire range of investigated notch root radii. When comparing with other correction functions found in the literature, it can be stated that the correction procedure proposed in the work provides a better agreement with the real value of the fracture toughness of the given material up to a certain value of the notch root radius.
Klíčová slova: keramika; korekční funkce.; Lomová houževnatost; MKP; sdružené kritérium; vrub; ceramics; correction functions.; coupled criterion; FEM; Fracture toughness; notch

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: https://hdl.handle.net/11012/248405

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-619780


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Vysoké učení technické v Brně
Vysokoškolské kvalifikační práce > Diplomové práce