|
|
Computational Modelling of Mechanical Behaviour of "Elastomer-Steel Fibre" Composite
Lasota, Tomáš ; Okrouhlík,, Miloslav (oponent) ; Nováček,, Vít (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
This thesis deals with composite materials made of elastomer matrix and steel reinforcement fibres with various declinations. It presents computational simulations of their mechanical tests in uniaxial tension and three-point bending realized using finite element (FE) method, and their experimental verification. The simulations were carried out using two different models - bimaterial and unimaterial computational models. The bimaterial model reflects structure of the composite in detail, i.e. it works with the matrix and individual fibres. When the bimaterial model is used, then it is necessary to create each fibre of the composite in the model and it makes numbers of disadvantages (creation of the model is laborious, higher number of elements are needed for discretization of an individual fibre in FE softwares and computational time is higher). On the other side, the unimaterial model does not distinguish the individual fibres, but it works with a model of the whole composite as a homogeneous material and the reinforcing effect of the fibres is included in the strain energy density function. Comparison between experiments and simulations shows that the bimaterial model is in good agreement with the experiments unlike the unimaterial one being able to provide adequate results in the case of tension load only. Hence, a new way was sought of how to extend the unimaterial model by the bending stiffness of fibres. In 2007 Spencer and Soldatos published a new extended unimaterial model that is able to work with both tension and bending stiffnesses of fibres. However, their model is based on Cosserat continuum theory, it is very complicated and is not suitable for practical application. Hence, a new simplified model was created in the thesis (partially according to the Spencer and Soldatos) with own strain energy density function proposed. In order to verify the new unimaterial model with bending stiffness, all the needed equations were derived and a new own finite element solver was written. This solver is based on Cosserat continuum theory and contains the mentioned anisotropic hyperelastic unimaterial model with bending stiffness. It was necessary to use the so called C1 elements, since the Cosserat theory works with second derivatives of displacements. The C1 elements ensure continuity of both displacements field and their first derivatives. Finally, new simulations were performed using the created FE solver and they show that the bending stiffness of fibres can be driven by the appropriate material parameter. In conclusion of this work it is discussed whether the new unimaterial model with bending stiffness is able to provide the same results as the bimaterial model, namely for both tension and bending loads of a composite specimen.
|
|
| |
|
|
Obrábění kompozitních materiálů pomocí robotů
Rubišar, Václav ; Sedlák, Josef (oponent) ; Zouhar, Jan (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá obráběním kompozitních materiálů pomocí robotů. Je rozdělena na dvě hlavní části - část teoretickou a praktickou. Teoretická část je zaměřena na podrobné představení pojmu „průmyslový robot“ s popisem jeho ovládání, typů těchto robotů, druhu pohonů a způsobů programování. Dále jsou v rámci této části vyjmenovány a blíže specifikovány programy CAM, určené jak pro běžné obrábění, tak pro obrábění pomocí robotu. Součástí je i představení kompozitních materiálů a specifikace jejich obrábění. Praktická část se pak zabývá zejména výběrem vhodného typu držáku vřetene pomocí simulačního programu, návrhem odsávání a ekonomickým zhodnocením ceny ořezu dvou typů výroby.
|
|
|
Náhrada kovových ocasních ploch letounu VUT 100 kompozitními
Berka, Martin ; Cejpek, Jakub (oponent) ; Mališ, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem kompozitní vodorovné ocasní plochy letounu VUT 100. Je proveden výpočet zatížení a výběr rozhodujících případů zatížení. Je navržena vnitřní konstrukce stabilizátoru a pravého výškového kormidla. Jsou vybrány konstrukční materiály a proveden návrh skladby kompozitních materiálů. Jsou vytvořeny MKP modely stabilizátoru a pravého výškového kormidla v systému MSC Patran a následně provedena pevnostní kontrola těchto modelů pro vybrané případy zatížení za pomoci softwaru MSC Nastran a COMPOST.
|
|
|
Návrh trupu a systému řízení letounu VUT 081 Kondor
Kalný, Jan ; Šplíchal, Jan (oponent) ; Mališ, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem kompozitního trupu a zástavby řízení letounu VUT 081 Kondor. Je proveden výpočet zatížení a výběr rozhodujících případů zatížení. Jsou navrženy vnitřní nosné plochy trupu s ohledem na základní ergonomické požadavky posádky. Jsou vybrány konstrukční materiály a proveden návrh skladby kompozitních materiálů. Je vytvořen MKP model trupu v systému MSC Patran/Nastran a provedena pevnostní kontrola konstrukce pro vybrané případy zatížení.
|
|
|
Výpočtové modelování mechanických zkoušek kompozitů pryž - ocelové vlákno
Jarý, Milan ; Profant, Tomáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Motivací pro realizaci této diplomové práce bylo navrhnout výpočtový model vláknového kompozitu s elastomerovou matricí a dále se pokusit o homogenizaci vlastností tohoto kompozitu. Práce se zabývá výpočtovým modelováním deformačně napěťových stavů vznikajících při mechanických zkouškách kompozitů. Kompozity, které jsou použity při mechanických zkouškách, jsou složeny z hyperelastické pryžové matrice a z ocelových výztužných vláken. Výpočtové modelování je uskutečněno na dvou úrovních modelu. Jednak s fyzickým modelováním vláken a matrice a jednak s využitím homogenizace vlastností, tj. konstitutivních modelů popisujících vlastnosti kompozitu jako celku. To znamená, že vlastnosti vláken jsou matematickou formulací konstitutivního modelu zahrnuty v měrné energii napjatosti (hustota deformační energie). Dále se práce zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek hyperelastických izotropních materiálů, které slouží k identifikaci jejich materiálových parametrů a k ověření správného výběru konstitutivního modelu materiálu, jenž ho popisuje. Pro konkrétní hyperelastický materiál jsou provedeny simulace pro zkoušku jednoosým tahem, dvouosým tahem, jednoosým tlakem, dvouosým tlakem, smykem, jednoosým tahem se zabráněnou příčnou deformací. Mechanické parametry byly určeny z experimentálních dat, které sloužily jako data vstupní. Ověření modelu materiálu bylo provedeno porovnáním dat získaných z experimentů a výsledků simulace daných mechanických zkoušek pomocí MKP v systému Ansys. Takto ověřený konstitutivní model materiálu byl použit pro popis matrice v deformačně napěťových modelech mechanických zkoušek kompozitního materiálu a výsledky byly porovnávány s experimentálními daty. Cíle, kterých má být dosaženo, jsou následující: • Seznámit se s konstitutivními modely hyperelastických izotropních a anizotropních materiálů a identifikací jejich parametrů na základě mechanických zkoušek. • Vytvořit výpočtové modely zkušebních těles z kompozitu "pryž - ocelové vlákno" pro různá uspořádání vláken a využít je při simulaci vybraných zkoušek. • Otestovat možnosti modelování kompozitu s využitím homogenizace jeho vlastností a porovnat výsledky obou přístupů. Výsledky, kterých bylo dosaženo: • Byly vytvořeny výpočtové modely s namodelovanými vlákny, jejichž deformačně napěťové charakteristiky se kvalitativně shodují s experimentem a kvantitativní rozdíl je 20% až 40% (viz.(4.3)). • Dále byla úspěšně provedena homogenizace vlastností výpočtového modelu s namodelovanými vlákny (viz.(4.4)).
|
|
|
Sledování trvanlivosti FRP kompozitních materiálů (kompozitů s dlouhovláknovou výztuží a polymerní matricí)
Janák, Petr ; Prokeš,, Jan (oponent) ; Bodnárová, Lenka (vedoucí práce)
Práce se zabývá hodnocením podmínek pro laboratorní testování kompozitních profilů s polymerní matricí a dlouhovláknovou výztuží (FRP). V teoretické části jsou popsány hlavní materiálové vlastnosti FRP profilů a způsob výroby metodou pultruze. V experimentální části je provedeno uložení zkušebních vzorků do alkalického prostředí a následné hodnocení změn fyzikálních vlastností. V další části je zpracováno vyhodnocení řezů vyztuží pomocí elektronové mikroskopie v kombinaci s prvkovou analýzou. Výstupem práce je návrh metodiky pro hodnocení urychlené trvanlivosti FRP profilů.
|
|
|
Výplňové hmoty pro svislé a vodorovné konstrukce s využitím obnovitelných surovin
Gregor, Petr ; Vacula, Miroslav (oponent) ; Bydžovský, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá problematikou technického konopí a jeho použití ve svislých a vodorovných konstrukcích. Práce je zaměřena především na výplňové hmoty z technického konopí a anorganického pojiva. V praktické části jsem vypracoval studii budoucího použití technického konopí ve stavebnictví jakožto výplňové hmoty do svislých a vodorovných konstrukcí. Na tuto oblast jsem zaměřil veškeré prováděné zkoušky vzorků. Jsou zde uvedeny a vyhodnoceny výsledky a porovnání zkoušek na pevnost v prostém tlaku, pevnost v tlaku v závislosti na deformaci, objemové hmotnosti čerstvé i ztvrdlé směsi a součinitele tepelné vodivosti různých typů anorganických pojiv a technického konopí jako plniva.
|
|
| |
|
|
Vlastnosti pultrudovaných kompozitů na bázi epoxidových matric
Huljak, Pavel ; Bálková, Radka (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Teoretická část bakalářské práce se zabývá výzkumem kompozitních materiálů, zejména na bázi polymerních epoxidových a polyesterových pryskyřic, využívajících jako výztuž skleněné svazky vláken. V praktické části je zahrnuta výroba kompozitních materiálů a jejich komponent společně s nejdůležitějšími testovacími metodami. Hlavním cílem experimentální části je charakterizace optimálních podmínek pultruzní výroby epoxidového kompozitního materiálu. Dalším bodem je následná charakterizace mechanických a chemických vlastností vyrobeného kompozitu na řadě testovacích metod. Závěrem jsou zhotovené epoxidové kompozitní materiály porovnávány s kompozity na bázi polyesterových pryskyřic.
|
host ::
RSS.