|
|
Computational study of the impact of disorders in excitation propagation on left ventricular contraction
Vaverka, Jiří ; Rohan,, Eduard (oponent) ; Horný, Lukáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with computational modeling of contraction of human left ventricle using finite element method. The primary goal is to determine the impact of the left bundle branch block on ventricular ejection fraction. Additionally, changes in ventricular motions, strains and stress distribution, resulting from the block, are also investigated. Electrical activation of left ventricle under healthy conditions and during the branch block is modeled by the monodomain equation coupled with an artificial ionic model designed to reduce the computational demands of the monodomain equation. Conduction velocity in myocardium is considered orthotropic. Calculated activation maps show that the left bundle branch block prolongs electrical activation by 50 % which agrees with clinically observed prolongation of the QRS complex on ECG. The activation maps are subsequently used in the simulations of ventricular mechanics to distribute the beginning of contraction throughout the finite-element mesh. Passive mechanical behavior of myocardium is described by an orthotropic hyperelastic model. Active stresses, induced by muscle contraction, are incorporated by means of the time-dependent active strain tensor. Contraction starts from a prestressed reference configuration representing the end-diastolic state of the ventricle. Pressure development during ejection phase is controlled by two-parametric Windkessel model. Results indicate that the left bundle branch block does not substantially reduce the pumping efficiency of the ventricle; ejection fraction in the diseased state decreased by only 2.3 % relative to the healthy conditions which agrees with some of the previously published clinical studies. Changes in displacements and strains, predicted by the model, correspond with clinical and experimental observations. Stress analyses revealed unexpectedly high stresses in the interventricular septum; further analyses with modified boundary conditions have been suggested in order to better assess these result.
|
|
|
Inverzní výpočet napětí pro deformovanou konfiguraci levé srdeční komory
Zajac, Radim ; Hájek, Petr (oponent) ; Vaverka, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá vytvořením MKP modelu levé srdeční komory z volně dostupného stl modelu získaného ze snímků magnetické rezonance a úpravou tohoto modelu, aby byl použitelný pro výpočet v programu Ansys MAPDL. Modelu byly v rámci práce definovány izotropní hyperelastické mechanické vlastnosti získané ze skutečných vlastností myokardu získaných z tahových zkoušek popsaných v přiložené literatuře. V rámci práce byl získán MKP model odpovídající beznapěťovému stavu levé srdeční komory a po zatížení této nulové geometrie došlo k rekonstrukci pole napětí zatížené geometrie. Zrekonstruované pole napětí nelze považovat za skutečné vzhledem k zidealizování materiálu a zanedbání působení tlaků na epikard levé srdeční komory.
|
|
| |
|
|
Napjatostně deformační analýza stožáru v Lelekovicích
Vitouch, Matěj ; Vaverka, Jiří (oponent) ; Fuis, Vladimír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá napjatostně deformační analýzou 3D prutové soustavy. Hlavním cílem této práce je vytvoření výpočtového modelu prutové soustavy, který vychází z věže TV převaděče v Lelekovicích, a jeho následná analýza při různém uložení a zatížení. Následuje verifikace analytického modelu numerickým řešením v programu Ansys Workbench.
|
|
|
Finite element solution of axially loaded bars using quadratic element
Janáčik, Lukáš ; Halabuk, Dávid (oponent) ; Vaverka, Jiří (vedoucí práce)
This bachelor thesis describes an algorithm for programming finite-element model with quadratic elements for axial loaded bar. In the introduction, we define the basic concepts of mechanics of materials, which are used in this thesis and are necessary to understand problems, for which finite element method was formulated. The thesis clarifies a transition from basic differential equation to weak formulation, which is the base of finite element method. We define element matrices and describe transition to global matrices, relating to the whole body. Then describe implementation of boundary conditions and postprocessing of the results, necessary for calculation and displaying of other unknowns. In the practical part, 3 illustrative problems are presented and calculated numerically in FEM solver using Matlab, analytically and in software ANSYS Workbench. Results are then compared and evaluated. Problems have different boundary conditions (linear axial load, tempered cross section, statically indeterminate fixation). Results of displacement and normal stress for programmed solver are identical to those from Ansys (using the same settings) and analytical solution (after more elements are added, if necessary). Problem with tempered cross section was simulated in Ansys using plain stress, because the program can’t define bar with tempered cross section. This revealed sheer stress contained in parts of cross section further from centreline, which are not calculated in our FEM solver and in some cases might be significant.
|
|
|
Řešení axiálně zatížených prutů pomocí vlastní implementace MKP s využitím lineárního prvku
Plucnar, Tomáš ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Vaverka, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá metodou konečných prvků u axiálně zatížených prutů s využitím lineárních bázových funkcí. Teoretická část stručně popisuje problematiku axiálně namáhaných prutů a následně uvádí jednotlivé kroky, které vedou od původní diferenciální rovnice k finální soustavě algebraických rovnic. K odvození soustavy je využito slabé formulace diferenciální rovnice. Pomocí teorie popsané v první části je vytvořen algoritmus v programu Matlab, s nímž jsou v druhé části vyřešeny čtyři úlohy. Výsledky jsou následně porovnány s analytickým výpočtem a modelem v programu Ansys.
|
|
|
Analýza napětí ve stěně levé srdeční komory během izovolumické kontrakce
Janoušek, Petr ; Burša, Jiří (oponent) ; Vaverka, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této práce je analýza napětí v levé srdeční komoře, během fáze izovolumické kontrakce, ve které je krev stlačována beze změny objemu v komoře. V této práci je levá komora modelována s použitím zjednodušené axisymetrické koule tak, aby bylo možné provést analytické řešení ze vztahů uvedených v odborné literatuře odpovídající teorii lineární elasticity a toto řešení porovnat s modelem vypočteným metodou konečných prvků. Samotný model je tlustostěnná koule, na kterou působí vnitřní přetlak vzniklý jako reakce od stlačované krve. Pro dosažení konstantního vnitřního objemu je v této práci uvažováno ještě aktivní přetvoření, které působí proti vnitřnímu tlaku.
|
|
|
Studie proveditelnosti svařování pro nerezový dílec „guide rail“
Vaverka, Jiří ; Mrňa, Libor (oponent) ; Sigmund, Marian (vedoucí práce)
Robotizace je v dnešní době velmi důležitá. Roboty dokážou nahradit pracovníky a zrychlit pracovní procesy. V diplomové práci byla provedena studie proveditelnosti přechodu na robotické svařování pro nerezový díl vodící kolejnice. Byly svařeny vzorky, na kterých byla vyhodnocena kvalita robotického svařování. Robotizované svařování snížilo stávající čas výroby o 88,5 %. Náklady na výrobu jedné vodící kolejnice byly sníženy o 40 %.
|
|
|
Určování výsledných vnitřních účinků uzavřených prutů
Horák, Richard ; Horníková, Jana (oponent) ; Vaverka, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá určováním výsledných vnitřních účinků (VVÚ) rovinných prutů s uzavřenou střednicí. V první části práce je uveden teoretický základ, který je následně aplikován v druhé části práce k vyřešení tří vzorových příkladů. V první úloze je aplikována teorie symetrického a antimetrického průběhu VVÚ ke snížení stupně statické neurčitosti symetrického rovinného prutu zatíženého symetrickou a antimetrickou silovou soustavou. V druhé úloze je využit princip superpozice k nahrazení obecného vnějšího zatížení prutu symetrickým a antimetrickým vnějším zatížením. Úloha je dále řešena stejně jako v případě první úlohy. Třetí úloha je řešena obecným postupem s uvedením vícero možností částečného uvolnění. Dále je ověřen předpoklad umožňující řešení energie napjatosti vlivem pouze ohybového momentu. Na závěr třetí úlohy jsou analyticky zjištěné hodnoty porovnané s hodnotami určenými numerickou metodou pomocí programu ANSYS.
|
|
|
Stress-strain analysis of crane truss loaded by a force with varying position
Cabaj, Gabriel ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Vaverka, Jiří (vedoucí práce)
The bachelor thesis deals with the stress-strain analysis of the truss of a gantry crane. The theoretical part clarifies the basic concepts of statics, elasticity and strength. The concept of influence lines and its use for solving stress-strain analyses of structures with variable position of the loading force is further presented. The practical part deals with a model 2D example, specifically, the design of a cross section for a simplified model of a gantry crane, which is represented by the truss structure. The results for trusses with different degrees of static indeterminacy are compared. Subsequently, the analytical results are verified by the numerical solution in ANSYS software. In the last analysis, a 3D model of a gantry crane with realistic parameters from available sources is created. Finally, the stress-strain analysis of the gantry crane is performed considering the variable position of the loading force.
|
host ::
RSS.