|
|
Návrh optimálních parametrů vícevrstvého keramického ochranného povlaku pro vysokoteplotní aplikace
Dohnalík, Petr ; Hrstka, Miroslav (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce bylo stanovení vhodné kompozice ochranného povlaku, skládajícího se z několika různých vrstev konkrétních materiálů, s ohledem na residuální napětí indukované v povlaku v důsledku rozdílných součinitelů teplotní roztažnosti jeho jednotlivých složek. Ochrannými povlaky jsou v této práci myšleny tepelné a environmentální bariéry, které mají za úkol chránit součásti před vysokými teplotami. V práci je uveden nezbytný teoretický úvod do problematiky tepelných a environmentálních bariér. Zde jsou uvedeny základní koncepce skladby jednotlivých vrstev, používané materiály a způsoby nanášení. Obsažená rešeršní studie podává přehled, jakým způsobem se v současnosti přistupuje k výpočtovému modelování residuálních napětí zejména v tepelných bariérách nanesených plazmovým nástřikem. V práci je blíže představena klasická laminátová teorie, která byla použita k výpočtům zbytkových napětí v rámci povlakové struktury. Standardně tato metoda předpokládá homogenní teplotní pole po výšce laminátu, nicméně v této práci byl nalezen způsob, jak ji rozšířit o zahrnutí proměnné teploty po výšce analyzované struktury. V praktické části práce je vytvořený model použit pro hledání vhodných vlastností dvouvrstvého až čtyřvrstvého povlaku. Výpočty byly provedeny jak pro konstantní teplotu, tak pro gradient teploty po výšce modelu. Výstupy analytického modelu založeného na rozšířené klasické laminátové teorii jsou ve vybraných případech ověřeny pomocí numerického modelu.
|
|
|
Comparison of mechanical properties of bolts with various surface treatment and upon consideration of their operation on the safety limit
Krško, Peter ; Skalka, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with issues of critical bolt joints tightening on the safety limit. The aim of this work is to find the optimal surface treatment of the bolt for reliable application in industrial vacuum pumps and to clarify its stress-strain behaviour upon using various surface treatments and different surface lubrication. Next part consists of finding the maximum torque values causing a fracture in bolts of the vacuum pumps. For this purpose, on one hand, the analytical model of the bolt joint is used and, on the other hand, the experimental observations on the real bolt joint are utilized. The outputs of both approaches are then compared to each other and, on their basis, the most suitable surface treatment of the bolt joint for the given industrial pump is recommended in order to achieve the maximum possible safety against torque applied to the bolt when assembling the device.
|
|
|
Určování mechanických charakteristik materiálů vícevrstvých struktur s využitím metody zvukové rezonance a modální MKP analýzy
Fodor, Ján ; Lošák, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Práca sa zaoberá určovaním mechanických vlastností zložiek kompozitnej keramiky nepriamym spôsobom, konkrétne youngovým modulom pružnosti. Na základe rešeršnej štúdie bolo zistené, že existuje popísaný spôsob určovania elastických vlastností jednej, prípadne aj viacerých zložiek kompozitných viacvrstvých materiálov na základe experimentálnej modálnej analýzy a modálnej analýzy pomocou MKP, prípadne analytických vzťahov. Metóda pomocou MKP bola oskúšaná na keramickom lamináte, kde sa určoval youngov modul pružnosti jednej z jej zložiek. Okrem toho bola snaha určiť youngove moduly pružnosti oboch zložiek materiálu užitím prvých dvoch ohybových vlastných frekvencií. Nepodarilo sa dosiahnuť uspokojivých výsledkov. Citlivostná analýza ukázala, že vrstvy, ktorých youngov modul pružnosti sa určoval sú vzhľadom na svoju malú relatívnu hrúbku v porovnaní s hrúbkou laminátu a pre polohu v lamináte príliš citlivé na malé zmeny vstupných parametrov. Na základe tohoto boli v závere uvedené doporučenia pre vhodnú geometriu skúšobných telies.
|
|
|
Numerická simulace porušování keramických pěn při mechanickém zatížení
Hanák, Jiří ; Skalka, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá numerickou simulací porušování keramických pěn s otevřenou strukturou buněk a porozumění podmínek pro vznik porušení při různých způsobech mechanického namáhání. Pro tyto účely bylo využito tzv. sdružené energeticko-napěťové kritérium. Motivací práce bylo vytvořit model schopný co nejpřesnější predikce pevnosti keramické pěny při mechanickém zatížení v porovnání s experimentem. První část práce je věnována výkladu teoretických pokladů nutných pro řešení daného problému. Konkrétně jsou zmíněny způsoby modelování pěnových materiálů, základy lineární elastické lomové mechaniky (LELM) a podstata sdruženého energeticko-napěťového kritéria použitého pro definici iniciace trhliny. V druhé části práce jsou provedeny numerické MKP analýzy, jejichž výsledkem je stanovení podmínek nutných pro vznik porušení trámečku pěnové struktury. Tyto poznatky byly následně využity pro sestavení algoritmu numerické simulace mechanické zkoušky pěnového materiálu s pravidelnou architekturou buněk. Výstupy numerických simulací jsou v závěru práce porovnány s výsledky z experimentů (tlakových zkoušek) provedených na reálných Al_2 O_3 pěnách připravených 3D tiskem a poskytnutých Ústavem fyziky materiálů Akademie věd České republiky. Lze konstatovat, že bylo dosaženo dobré shody mezi výsledky obou přístupů a predikce mechanické pevnosti keramické pěny poskytovaná vytvořeným modelem je zatím nejpřesnějším odhadem z dosud publikovaných přístupů.
|
|
|
Problém trhliny v blízkosti bimateriálové rozhraní
Svoboda, Miroslav ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Profant, Tomáš (vedoucí práce)
Cílem práce je seznámení se s problematikou lineární lomové mechaniky, popisem napětí a deformací v okolí vrcholu trhliny na rozhraní dvou ortotropních materiálů pomocí teorie rovinné pružnosti. První část je věnována teoretickým základům lomové mechaniky. Druhá část se zabývá výpočtem exponentu singularity v případě trhliny nakloněné pod libovolným úhlem vzhledem k bimateriálovému rozhraní. Dále se určuje koeficient intenzity napětí analyticko-numerickým přístupem pomocí MKP. Poslední, třetí část, je zaměřena na testování algoritmů na konkrétních konfiguracích trhliny vůči bimateriálovému rozhraní. V závěru se vyhodnocují numerické výsledky, vlivy mechanických vlastností materiálů a vlivy úhlu sklonu trhliny vůči rozhraní.
|
|
|
Optimalizace topologie kmitajícího nosníku složeného z více materiálů
Kordula, Tomáš ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Lošák, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá optimalizací topologie nosníku skládajícího se jak z jednoho, tak i více materiálů zatíženého staticky nebo dynamicky. Zaměřuje se na návrh struktury s cílem minimalizace poddajnosti, nebo maximalizace vlastní frekvence. Pro řešení jednotlivých problémových situací jsou napsány výpočetní programy v jazyku Python samostatně a také v kombinaci s komerčním softwarem ANSYS APDL.
|
|
|
Influence of lamine thickness on bifurcation appearance in ceramic laminate
Sorokina, Kristina ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
In layered ceramic composite materials the internal residual stresses occur due to thermal expansion coefficient mismatch of individual layers. During cooling of layered composite from sintering temperature the layers start to shrink with different rate according to the thermal expansion coefficient. Permanent compressive and tensile residual stresses generate in individual layers if they are strongly bonded together. Magnitude of the residual stresses is controlled by volume ratio between two combined materials. In this work, ceramic laminates consisted of 7 and 9 alternated layers combining two different ceramic materials were prepared by sequential slip casting and electrophoretic deposition and subsequently studied. The prepared laminates were analyzed for existence of edge cracks in layers containing compressive residual stresses. By using results of 2D parametric numerical model and combination of compressive residual stress and layer thickness, the prediction of presence and absence of edge cracking were compared with the actual presence and absence of edge cracks in compressive layers. The crack bifurcation caused by edge cracks presence was studied on the 3D fracture surfaces reconstruction of laminate prepared after testing of flexural strength.
|
|
|
Výpočtová analýza elektro-mechanických charakteristik feroelektrického/dielektrického kompozitního materiálu
Vítek, Tomáš ; Marcián, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním keramických feroelektrických/dielektrických částicových kompozitů. V rešeršní části je vysvětlen princip piezoelektrického jevu, popsány veličiny definující piezoelektrické chování materiálu a uvedena charakteristika běžně používaných piezoelektrických materiálů včetně zmíněných feroelektrických/dielektrických kompozitů. Výpočtová část práce začíná homogenizací částicových kompozitů sestávajících z feroelektrické matrice a dielektrických částic. Otestovány jsou dostupné analytické modely pro stanovení efektivních elektro-mechanických vlastností kompozitu, dále jsou v programu Ansys Mechanical APDL sestaveny parametrické konečnoprvkové modely částicového kompozitu. Je zde popsán algoritmus tvorby těchto modelů a vysvětlen postup výpočtu příslušných efektivních vlastností kompozitu na základě získaných výsledků. Následně jsou výsledky dosažené analytickými a konečnoprvkovými modely porovnány a je posouzena použitelnost zvolených analytických modelů v závislosti na parametrech kompozitu. Poté jsou s využitím sestavených konečnoprvkových modelů provedeny citlivostní analýzy, prostřednictvím kterých vyhodnoceno, jakým způsobem ovlivňují určité geometrické a materiálové parametry efektivní elektro-mechanické vlastnosti kompozitu. Tyto vlastnosti predikované metodou konečných prvků jsou v další části práce konfrontovány s poskytnutými výsledky experimentů. Následuje výpočtová analýza zbytkových napětí zanesených do kompozitu během sintrování, jejímž výstupem jsou doporučení pro výrobu těchto kompozitů, které by měly vést ke snížení zbytkových napětí a tedy i rizika vzniku trhlin. Na závěr jsou navrženy a analyzovány různé designy feroelektrického/dielektrického kompozitu vyrobitelné metodou 3D tisku, prezentované výsledky mají za cíl sloužit jako základ pro budoucí výzkum.
|
|
|
Analýza posilovacího stroje jako soustavy těles
Pospíšilová, Kateřina ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Majer, Zdeněk (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá řešením soustavy těles s vazbami NNTP, resp. v řešení pří-kladů jsou zahrnuty pasivní účinky. V první části jsou popsány teoretické základy statiky, vazby a druhy pasivních účinků. Dále je vysvětlen kinematický rozbor, uvolnění těles, statický rozbor a sestavení rovnic statické rovnováhy. Tyto znalosti jsou pak aplikovány na konkrétní příklad. V rámci jednoho příkladu jsou řešeny tři úlohy pomocí programu Matlab. Předlohou pro výpo-čty byl reálný posilovací stroj, na kterém byl následně proveden experiment pro ověření počí-taných výsledků. V druhé části práce je zmíněno, co je to metoda konečných prvků a k čemu se používá. Nakonec je v programu Ansys provedena deformační analýza.
|
|
|
Deformačně napěťová analýza bezmomentových skořepin a vliv jejich uložení na vznik lokálních ohybových momentů
Méheš, Libor ; Skalka, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá deformačně napěťovou analýzou kulové a toroidní membránové skořepiny. Obě tyto úlohy jsou modelovány podle reálných vodojemů. Je provedena rešerše z oblasti membránové teorie skořepin, využití skořepin a jejich návrhu. Pro účely analýzy byly vytvořeny parametrické výpočtové modely, jak analytické v programu Matlab, tak i numerické na bázi metody konečných prvků v programu Ansys Workbench. Tyto přístupy k řešení a jejich výsledky jsou v práci náležitě porovnány a zhodnoceny. Zvláštní pozornost je přitom věnována možnostem uložení skořepin s ohledem na maximální bezpečnost vůči mezi kluzu. Hlavním výstupem práce je návrh nejvhodnějšího uložení v závislosti na poloze vazby a vytvoření parametrických modelů potřebných k této analýze.
|
host ::
RSS.