|
|
Bonding of composite materials in precise applications
Schubert, Vojtěch ; Zouhar, Jan (referee) ; Kupčák, Radim (advisor)
This work is focused on the bonding of composite materials. Related research dealing with technology of production and bonding of these materials was additionally conducted. Practical part of this thesis was set to find out what the optimal bond line thickness was for the bonding of the composites. Thus, the strength of single-lap joints (SLJ) in series of various bond line thicknesses was therein tested. A model of samples (and design of their production by wet lay-up) for the experiment is also provided in this thesis.
|
|
|
Behaviour of the Interface of Low Toughness Materials
Halasová, Martina ; Pabst, Willi (referee) ; Tatarko, Peter (referee) ; Fintová, Stanislava (referee) ; Chlup, Zdeněk (advisor)
The work is focused on evaluation of factors influencing behaviour of interface in low toughness ceramic materials reinforced with fibres. The main aim was to characterise processing effects influencing the quality of fibre-matrix interface, with respect to final behaviour of composites at various loading type. The partial goal was to map the possibility of influencing the composite material by choice of matrix material, eventually by change of its processing, leading to change of interfacial properties without need of modification of reinforcement surface. The materials used in studied composites as a matrix were based on thermal transformation of polymer precursors, thus, the resulting materials were characterised in partially as well as in fully pyrolyzed state. Behaviour of interface in cpomposite materials was first evaluated from the global behaviour (i.e., change of mechanical properties) and in chosen representative composites also from the point of local changes in close surrounding of the interface (i.e., microstructure, chemical processes, fracture-mechanic processes, etc.) due to thermal exposition. In experiment were used particularly composite materials prepared by pyrolysis of polysiloxane resins reinforced by basalt fibres or Nextel™720 fibres. With respect to thermal resistance of the reinforcement, the basalt reinforced composites contained only partially pyrolyzed matrix (i.e., to temperature of 800°C), and in composites with Nextel™720 reinforcement was the matrix in form of fully pyrolyzed polymer into ceramic (SiOC). At partial pyrolysis of polysiloxane resin occurs rapid change of behaviour at temperature of 600°C. It was demonstrated, that around this temperature the formed interface with basalt fibre exhibits optimum adhesion/strength, allowing to reach sufficient level of composite strength at acceptable fracture toughness. Above temperature of 750°C occur significant difusion processes in the area of the interface and formation of new crystalline phases in the fibre, what deteriorates the fibre strength, and on the contrary, strengthen the interface cohesion, what leads to degradation of properties of the whole composite. At composite materials determined for high temperatures, reinforced by Nextel™720 fibres, was detected significant resistivity against oxidation caused especially by fully pyrolyzed matrix. As similarly important factor was observed the formation of mullite interphase in surface area of the fibre. Volume changes caused by formation of the interphase, difusional transport of the matter and thermal exposition led to formation of thermally and stress-induced micro-cracks, weakening interfacial surrounding in matrix as well as in fibre. This mechanism in contrast to amplifying chemical bond between fibre and matrix led to preserving of the composite properties also at high temperatures up to 1500°C. The work also dealed with effects of loading rate, where in contrast to static loading were observed different failure mechanisms. Realized research led to description and explanation of the influence of the fibre-matrix interface by change of matrix material processing parameters, which allow processing of economically advantageous and thermally stable composite.
|
|
|
Metal Matrix Composites Prepared by Powder Metallurgy Route
Moravčíková de Almeida Gouvea, Larissa ; Novák, Pavel (referee) ; Hadraba, Hynek (referee) ; Dlouhý, Ivo (advisor)
Vývoj nových materiálů pro součásti v moderních technologiích vystavené extrémním podmínkám má v současné době rostoucí význam. Děje se tak v důsledku neustále se zvyšujících požadavků průmyslových odvětví na lepší konstrukční vlastnosti nosných materiálů. Ve světle těchto faktů si tato studie klade za cíl posoudit nové složení slitin s vysokou entropií, které se vyznačují vysokým aplikačním potenciálem pro kritické aplikace. Slitiny jsou připravovány práškovou metalurgií, t.j. kombinací mechanického legování a slinování v pevné fázi. Pro účely srovnávaní vlastností jsou vybrané kompozice vyrobeny také tradičními metalurgickými metodami v roztaveném stavu, jako je vakuové indukční tavení a následné lití nebo vakuové obloukové tavení. Prášková metalurgie umožňuje postupný vývoj kompozitů s kovovou matricí (MMC) prostřednictvím přípravy oxidicky zpevněných HEA slitin. To je možné díky inherentním in-situ reakcím během procesu výroby. Když se naopak zvolí výrobní postup z taveniny, připravený kovový materiál vykazuje velké rozdíly v mikrostrukturách a souvisejících vlastnostech, v porovnání se stejným materiálem vyrobeným práškovou cestou (PM). Vyrobené práškové a tavené materiály jsou detailně charakterizovány s ohledem na komplexní vyhodnocení vlivu různých metod zpracování. Práce se zejména orientuje na mikrostrukturní charakteristiky materiálů a jejich mechanické vlastnosti, včetně vlivu tepelného zpracování na fázové transformaci a mikrostrukturní stabilitu připravených materiálů.
|
|
|
The mechanical properties of fiber reinforcement laminates
Jílek, Jan ; Němec, Karel (referee) ; Válka, Libor (advisor)
This bachelor's thesis summarizes the current findings in the area of evaluation of mechanical properties of fibre reinforcement laminates. In the thesis an algorithm for acquiring material characteristics of laminate by calculation is introduced, the results are tested by tensile stress. Among the calculated and experimental values of material characteristics only a small difference was found. The effect of temperature on stiffening of laminate on mechanical properties is studied.
|
|
|
Urban Air Mobility VTOL personal vehicle design
Polčák, Marek ; Zikmund, Pavel (referee) ; Popela, Robert (advisor)
Diplomová práce se věnuje koncepčnímu návrhu pilotovatelného prostředku pro UAM. V průběhu návrhu byla vyvíjena snaha zachovat původní myšlenku létajícího motocyklu, což vedlo ke zvolení konfigurace multikoptéry. Na základě statistického průzkumu stávajících konceptů a vstupních požadavků bylo možné odhadnout vstupy pro první iteraci návrhu propulzního systému, který sestává z výběru vrtulí, motorů, kontrolérů a předběžného návrhu baterie. Nakonec byla zvolena konfigurace koaxiální kvadrokoptéry. Klíčovou částí koncepčního návrhu je samotná konstrukce, která je navržena jako prutový duralový rám s krytovými prvky z uhlíkového kompozitu. Motory s vrtulemi jsou uchyceny v nosných prstencích, které přináší aerodynamické a konstrukční výhody. Tyto prstence jsou také navrženy z uhlíkového kompozitu, jejichž vrstvová skladba byla navržena tak, aby dokázala bezpečně přenést dané zatížení. Pevnost navržené prutové konstrukce a kompozitních prstenců byla poté zkontrolována pomocí výpočtu metodou konečných prvků. Pevnostní analýza prutové konstrukce pomohla snížit celkovou hmotnost úpravou průřezu použitých kruhových profilů. MKP analýza kompozitního prstence byla provedena pro dynamické zatížení při přechodu do dopředného letu a byla klíčovým nástrojem pro definici vhodné skladby laminátu kompozitních prstenců tak, aby se docílilo kompromisu mezi hmotností a dostatečnou pevností. Největší důraz musel být kladen na napojení prstenců na centrální prutovou konstrukci, jelikož je využito mechanických spojů, které vytváří silné koncentrátory napětí. V těchto místech bylo zapotřebí silně zesílit laminát a využít zalaminovaný duralový plát, jenž pomohl zvýšit pevnost v těchto místech. Kromě kompozitních dílů prstenec využívá duralové součásti, které byly také zkontrolovány výpočtem. VTOL prostředky mohou silně využívat výhod přízemního efektu. K výpočtu letových výkonů ve visu s vlivem přízemního efektu, byla provedena CFD analýza. Vliv přízemního efektu byl zkoumán ve visu ve třech různých vzdálenostech od země. Vliv přízemního efektu na letové výkony byl vyhodnocen na základě výdrže baterie ve visu, pro který je třeba generovat menší tah a spotřebovávat méně elektrické energie, než by bylo třeba ve větší vzdálenosti od země. Druhá část aerodynamických výpočtů se věnovala určení součinitele odporu v dopředném letu, jenž byl zkoumán ve třech různých naklopeních. Výsledky byly dále využity pro výpočet závislosti rychlosti letu na úhlu naklopení, výdrže baterie a dolet. V závěrečné části práce byly navrženy dva možné způsoby provedení řízení a bylo shrnuto přístrojového vybavení, které by umožnilo bezpečný let.
|
|
|
Dielectric Properties of Thermoplastic Materials with Ground Mica
Fiala, Ivo ; Havlíček, Svatopluk (referee) ; Polsterová, Helena (advisor)
The subject of this thesis are composite materials, measuring of their dielectric qualities, particularly of the polyamide and the polyamide filled with various weight percentage of the ground mica. The essential intent of the thesis is to determine the measuring methodology and respective measurement of the basic dielectrical quantities of materials, as are loss factor and the complex permitivity components. The measuring should be done for various temperature and humidity combinations. The thesic contains the physical explanation of measured dependences.
|
|
|
Stents and their applications in medicine
Sokl, Antonín ; Němec, Karel (referee) ; Molliková, Eva (advisor)
The aim of this bachelor thesis, which deals with types of stents and their use in medical area, is the provision od detailed reserches of the most frequently used biomaterials, namely details of metals, ceramics, polymers and composites, considering the suitability of their use for the production of substitutes for particular human body structures. The introductory chapters are devoted to external and internal fixation for fractures, dental implants and replacement of renal function. The following chapters deals with stents and their possible variations, especially the chapters are about esophageal stents, prostatic stents and ureteral stents. The final part of this thesis contains a detailed definition of coronary stents, their functional and shape modifications.
|
|
|
The materials used in Honeywell Aerospace Olomouc and their characteristics in relation to manufacturing processes
Byrtus, Robin ; Němec, Karel (referee) ; Věchet, Stanislav (advisor)
This bachelor’s thesis deals with materials that are used at Honeywell Aerospace Olomouc in the production of static aircraft engine parts. The first part both defines the required attributes of materials used in the aerospace industry and deals with thermal processing, chemical composition and structure. In the next part, there are selected some materials that are used at Honeywell Aerosapce Olomouc. The aim of the thesis is to evaluate the advantages and disadvantages of these materials, as well as influence of the materials attributes on production processes and the prospect of their use.
|
|
|
Draft modified winding technology of composite pipes
Bednár, Peter ; Pinkas, Jan (referee) ; Kandus, Bohumil (advisor)
This diploma thesis focuses on composite pipes production by winding of composite fibres soaked in resin binder and feeding with additional third type material simultaneously. It also describes the production machine FWMS180 and all of its additional devices necessary for the composites production by filament winding. The production process of composite pipes on the production machine FWMS180 is described in this paper as well as detailed description of the winding method. Furthermore, the technological bend and vibration tests procedures conducted on pipes of different material composition are discussed with related results and comparison. The thesis proves that presence of the third type material in composite pipes structure has different influence depending on observed and evaluated property.
|
|
|
Design of single-crystal sample holder for high-frequency electron paramagnetic resonance
Gabriš, Andrej ; Kern, Michal (referee) ; Sojka, Antonín (advisor)
This bachelor's thesis discusses the design and manufacture of non-resonant sample holder for the study of oriented crystals, which is used for high-frequency electron paramagnetic resonance (HF-EPR). The first part of the thesis is a theoretical introduction to EPR with the application of high frequency (80-1100 GHz) and high magnetic field (16 T). This work further analyzes the topic of crystal samples anisotropy and introduces the review of materials suitable for a sample holder, which is used in low-temperature conditions (4 K). The practical part of the thesis deals with the constructional design of the rotary sample holder. This section also compares the manufacturing possiblities of the selected parts of the sample holder: machining (milling and turning) and 3D printing. Lastly, this work describes the development of the user interface for automatization of an EPR spectrum measurement.
|
guest ::
