|
|
Návrh high-performance auxetické struktury pro absorpci energie
Sobol, Vítězslav ; Hutař, Pavel (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Aditivní technologie umožňují vyrábět komplexní struktury s vysokou kontrolou nad jejich geometrickými parametry. V oblasti absorpce energie je vhodné použití právě strukturovaného materiálu, jelikož dokáže bezpečně pohltit velké množství energie. Pro výkonné absorbéry může být výhodné použití tzv. auxetických struktur, které díky své jedinečné vnitřní geometrii poskytují např. lepší redistribuci energie nárazu. Oproti konvenčním strukturám ovšem nedosahují tak vysokých hodnot pohlcené energie. Zároveň současná literatura nenabízí podrobný popis mechanismů navýšení pohlcené energie, na základě kterých by bylo možné efektivně upravit geometrii auxetické struktury. Tato diplomová práce se zabývala systematickým návrhem vnitřního uspořádání 2D auxetické struktury za účelem navýšení absorpčního výkonu. Bylo testováno pět rozdílných geometrií ramen a buňky s výztuhami s odstupňovanou vzdáleností od středu buňky. Následná tlaková zkouška ukázala na nízkou závislost použité geometrie ramen a významný přínos výztuh na navýšení pohlcené energie. Technologie DIC poskytla deformační mapy struktur, které vedly k objasnění způsobu navýšení energie implementací výztuh. Získané výsledky vedly k návrhu auxetické struktury, která absorbovala o 70 % více energie na jednotku hmotnosti oproti referenční geometrii.
|
|
|
Vliv podmínek podzemní instalace na šíření trhliny v polymerních trubkách
Tesař, Jakub ; Gratza, Roman (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá problematikou zakopaných polymerních trubek a vlivem instalačních podmínek na její životnost. Na základě dat získaných z normy jsou získány hodnoty vnějšího zatížení působícího na polymerní trubku. Pro aplikaci těchto hodnot do numerického výpočtu je uveden i přepočet jednotlivých složek zatížení. Na 2D model jsou aplikovány různé hodnoty těchto napětí, které simulují různé instalační podmínky zakopání. V numerickém výpočtu 2D modelu jsou uvedeny průběhy tangenciálních napětí a jejich srovnání s normou. Dále je řešen vliv instalačních podmínek na hloubku zakopání trubky. Srovnání modelů je provedeno pro 2D a 3D model s normou. Srovnáním je ověřeno, že modely jsou ekvivalentní a dobře odpovídají i základnímu výpočtu podle normy. 3D model je pak rozšířen o trhlinu a je modelováno šíření skrz stěnu trubky při nejkritičtějších případech zatížení. Pro odhad životnosti trubky je použita koncepce lineárně elastické lomové mechaniky.
|
|
|
Předehřev tiskové podložky při WAAM výrobě hořčíkové slitiny AZ61
Zeman, Stanislav ; Hutař, Pavel (oponent) ; Slavíček, Jakub (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo navrhnout a sestrojit vyhřívanou podložku, která byla následně použita pro ověření vlivu předehřevu na díly vyrobené technologii WAAM z hořčíkové slitiny AZ61. Postupně byl zkoumán vliv předehřevu v rozmezí 50 °C–350 °C na základní geometrii single-track návaru. Ukázalo se, že vlivem předehřevu se geometrie single-track návaru snižuje a rozšiřuje, zároveň dochází k prohloubení průvaru. Na základě těchto znalostí, byla stanovena ideální teplota předehřevu 200 °C pro výrobu tenkostěnných vzorků. Díky předehřevu došlo ke stabilizaci šířky vrstev v tenkostěnném vzorku a výrazně se jeho zvýšila kvalita. Dále byl použit předehřev pro redukci zbytkového napětí. Měřením deformace se podařilo prokázat až 50% redukci zbytkového napětí uvnitř tenkostěnného vzorku. Na závěr byl stanoven vhodný interval teplot 200 °C–250 °C pro WAAM výrobu z hořčíkové slitiny AZ61.
|
|
|
Numerické modelování residuálních napětí v kovových materiálech
Rakušan, Jakub ; Vosynek, Petr (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce je zaměřena na problematiku zbytkového napětí, přesněji implementaci zbytkových napětí do simulací s využitím metody konečných prvků (MKP), experimentálního určování zbytkových napětí a vlivu zbytkových napětí na šíření únavových trhlin. V této práci jsou testovány nalezené přístupy implementace zbytkových napětí do MKP a nejvhodnější z testovaných přístupů je následně použit při simulaci experimentu. Porovnáním simulace v MKP a experimentálně naměřených dat určených modifikovanou metodou drážky jsou určeny hodnoty zbytkového napětí na vzorku z indukčně kalené železniční nápravy. Následuje ověření stanovených hodnot residuálních napětí pomocí rentgenové difrakce a určení vlivu ZN na rychlost šíření dlouhých únavových trhlin.
|
|
|
Description of the slow crack growth in polymer materials
Trávníček, Lukáš ; Nezbedová,, Eva (oponent) ; Padovec,, Zdeněk (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
The lifetime of plastic pipes for pressurized systems is demanded to be at least 50 years. At the same time, the potential for recycling plastic waste is unexploited, therefore, using recycled material in pressurized plastic systems might become a reality in the future. However, the recycled material has low mechanical properties compared to the virgin one, and is restricted for pressurized pipe applications. These two contradictory conditions can be combined using a pipe consisting of a few layers of different materials. It is necessary to use modern, durable material for the critical parts, which are inner and outer surfaces. On the other hand, for the main pipe, it is possible to use material with lower mechanical properties – recycled material. The main aim of the presented work is to design a multilayer polymer pipe, where the middle layer will contain recycled material and the demanded lifetime of 50 years will be met. The lifetime in operating conditions is difficult to prove by standard testing methods. However, it is possible to estimate the lifetime as the most frequently occurring damage mechanism is the slow crack growth. The methodology is based on the description of crack propagation by linear elastic fracture mechanics parameters. An important part of this methodology is a finite element simulation of crack propagation in a pipe loaded by different types of loads, such as residual stress, soil loading, loading from traffic, and point load caused by stones when a pipe is buried. For the determination of residual stress, a methodology taking advantage of experimental measurements and numerical modeling has been developed. The case of buried pipe is also studied by numerical modeling. Part of the presented work is dedicated to the experimental measurement of creep crack growth in CRB (cracked round bar) specimens with the necessary data evaluation. The creep crack growth combined with the results of numerical modeling will be implemented into an estimation of the lifetime of a multilayer pipe with recycled material content.
|
|
|
Design of support structures for parts made of Inconel 718
Kuhajdik, Matej ; Hutař, Pavel (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
This master thesis deals by the design of support structures for the production of parts made of nickel superalloy IN718 using selective laser melting (SLM). The aim of this work is to design a support structure so that technological problems (excessive deformation of the part due to high residual stresses and insufficient heat dissipation) are eliminated and replace the use of massive volume support, which is inefficient in terms of design and production time, consumed material and postprocessing. Mechanical behaviour of residual stresses of built component, design points of selected support structures (perforated block with pins, BCCZ with perforated contour) and design recommendations were quantified by using thermo-mechanical simulations of production and series of experiments. The functional sample was tested by designing specific support structures for the turbine wheel with subsequent production. The support structure ensured safe, successful production without potential problems and met the requirement to minimize material consumption through effective large-scale perforation of the structure.
|
|
|
Konstrukční návrh kamerového jeřábu
Navrátil, Pavel ; Hutař, Pavel (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá nekolika variantami konstrukcního návrhu kamerového jerábu. Vybrány jsou dve z techto variant, které jsou nejvhodnejší s ohledem na zadání a praktické využití zarízení. Práce obsahuje kompletní návrh techto variant vcetne 3D modelu a pevnostních analýz nejvíce namáhaných konstrukcních uzlu, které jsou rešeny pomocí metody konecných prvku. První varianta byla na základe technické dokumentace vyrobena a úspešne slouží pro potreby spolecnosti Filmochod s.r.o..
|
|
|
Numerické modelování zavírání únavové trhliny
Oplt, Tomáš ; Růžička, Milan (oponent) ; Horníková, Jana (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
Tato disertační práce vznikla pod vedením školitele doc. Ing. Pavla Hutaře, Ph.D., a školitele specialisty doc. Ing. Luboše Náhlíka, Ph.D. Hlavním tématem práce je efekt plasticky indukovaného zavírání únavové trhliny, jeho charakteristika a způsoby numerického modelování. Předčasné zavírání únavové trhliny má významný vliv na rychlost šíření trhliny a tím i na zbytkovou životnost konstrukce. Trojdimenzionální numerický model poskytuje jednak detailní pohled na rozložení pole napětí a deformace podél čela trhliny, jednak – a to zejména – umožňuje lokální popis parametrů podél čela trhliny, které řídí hnací sílu trhliny. První část práce je věnována studii vlivu singulárního pole napětí u volného povrchu na tvar únavové trhliny bez vlivu předčasného zavírání. V druhé části je vytvořen a pomocí experimentů verifikován rovinný numerický model plasticky indukovaného zavírání. Ve finální části disertační práce je vytvořen trojdimenzionální numerický model, který popisuje vliv zavírání trhliny na rychlost jejího šíření po celé délce jejího čela a vysvětluje tak její typické zakřivení. V práci navržené postupy umožňují kvalitativní zpřesnění numerických simulací šíření únavových trhlin a s tím související věrohodnější odhad zbytkové životnosti součástí s trhlinou nebo defektem.
|
|
|
Vliv tření na napjatost v okolí čela trhliny zatížené ve smykových módech
Vlach, Jiří ; Hutař, Pavel (oponent) ; Horníková, Jana (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce je prozkoumat vliv třecích sil na napjatost a deformaci na čele rovné trhliny zatížené ve smykových módech. První část shrnuje nejdůležitější fakta z oblasti lomové mechaniky. Především pak teoretické poznatky o lomových parametrech (součinitel intenzity napětí, J – integrál) a jejich určení ve výpočtovém prostředí ANSYS Workbench. Druhá část je věnována výpočtovému modelování. Na začátku je vytvořen model materiálu, model geometrie, model zatížení atd. Pak je možné řešit přímý problém nastíněný v úvodu. Výsledkem této práce je posouzení, do jaké míry tření ovlivňuje lomové parametry ve smykových módech II a III.
|
|
|
Popis residuálních napětí v polymerních trubkách
Poduška, Jan ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá problematikou reziduálních napětí ve stěně extrudované polymerní trubky a vlivem reziduálního napětí na její životnost. Na základě experimentálních dat získaných pomocí metody rozříznutých kroužků je určeno tangenciální reziduální napětí ve stěně polypropylenové a polyethylenové trubky. Vyhodnocení je provedeno novou metodou založenou na teorii silně zakřivených prutů. Pomocí numerického výpočtu je ověřena správnost tohoto vyhodnocení. Chování trubky za přítomnosti tangenciálních i axiálních reziduálních napětí bylo simulováno pomocí 3D modelu polymerní trubky. Na základě tohoto modelu byla navržena korekce hodnot tangenciálního reziduálního napětí v závislosti na délce zkoušené trubky. Dále je ukázáno, že průběh tangenciálního reziduálního napětí nezávisí na rozměrech a materiálu trubky a je navržena obecná křivka popisující jeho průběh ve stěně extrudované polymerní trubky. Tento zjištěný průběh je poté zahrnut do odhadu životnosti konkrétní polyetylénové trubky metodikou založenou na koncepci lineárně elastické lomové mechaniky. Je určen pokles životnosti při uvažování rezi-duálních napětí.
|
host ::
RSS.