|
|
Nesdružený model plasticity při predikci tvárného lomu kovových materiálů
Vobejda, Radek ; Kotoul, Michal (oponent) ; Halama, Radim (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
Tato dizertační práce se zabývá studiem použitelnosti modelů plasticity založených na asociativním a neasociativním zákonu tečení pro predikci tvárného lomu kovových materiálů. Nejprve je navrhnut nový izotropní model plasticity založený na neasociativním zákonu tečení, který zaručuje konvexnost plochy plasticity svou definicí pro libovolnou kombinaci materiálových koeficientů v něm vystupujících. Tento model je společně s převzatými modely z literatury kalibrován na základě experimentů realizovaných na slitině hliníku 2024-T351. Stavové veličiny získané z numerických simulací experimentů při použití různých modelů plasticity jsou použity ke kalibraci kritérií tvárného porušení, ze kterých vyplývá, že při použití nekvadratického modelu plasticity založeného na neasociativním zákonu tečení je získána nejlepší shoda s experimenty z hlediska silových odezev a deformací. Kalibrované kritérium tvárného porušení je dále použito pro simulaci porušení experimentálních vzorků použitých ke kalibraci a pro návrh dodatečných experimentálních vzorků. Nakonec je navržen experimentální program na této slitině hliníku pro zmapování anizotropie materiálu a dle získaných experimentálních dat je provedeno rozšíření a kalibrace navrženého izotropního modelu plasticity do anizotropie a srovnání s několika modely z literatury.
|
|
|
Distribution of shear stress produced by a shear force in a circular cross section
Martinko, Peter ; Šebek, František (oponent) ; Vaverka, Jiří (vedoucí práce)
This thesis deals with the problem of distribution of the shear stress at the circular cross section. Specifically it is a vertical component of the shear stress, a horizontal component of the shear stress and a total shear stress. In the thesis, for these individual shear stresses are derived equations describing their distribution at the circular cross section. With using the mathematical software Matlab, these equations are sketched, like 3D surfaces, where their individual shapes at the circular cross section can be seen. The vertical component of the shear stress has a parabolic shape. The horizontal component of the shear stress has a shape of general 3D surface like “flake”. The total shear stress has an elliptic shape, but only at the cross section boundary. However the shape of distribution gradually changes to parabolic at the axis of symmetry, within the circular cross. So the statement, that the total shear stress at the circular cross section has an elliptic shape is untrue.
|
|
|
Porovnání přístupů k posouzení mezního stavu vzpěrné stability různě dlouhých a uložených prutů
Ostratická, Klára ; Pokorný, Jan (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá posouzením mezního stavu vzpěrné stability. Jsou zde popsány rozdíly pružného a nepružného vzpěru a vlivy na kritickou sílu. Podrobněji je popsán vliv materiálu, uložení a délky prutu. Při vzpěru se mění charakter deformace, stlačovaný prut se v určitém bodě začne ohýbat. Tento bod se nazývá bod bifurkace a hranicí je velikost kritické síly. Výpočet kritické síly vzpěrné stability je pro vybrané příklady proveden analyticky, pomocí Eulerovy a Johnsonovy metody. Výsledky jsou numericky ověřeny metodou konečných prvků v programu Ansys. Výsledky pro lineární vzpěr jsou shodné. Numericky jsou také počítány příklady nelineárního vzpěru. Je zjišťován rozdíl kritické síly pro kontaktní plochy bez tření a se třetím. Určení kritické síly může zabránit zborcení celé konstrukce, což předejde katastrofickým následkům.
|
|
|
Analýza deformace ovládacího raménka mechanismu turbodmychadla
Dvořák, Martin ; Vobejda, Radek (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
Tato práce je vývojového charakteru a je zaměřená zejména na činnost ovládacího raménka turbodmychadla. Práce je rozdělená na dvě stěžejní části. První částí je teoretický úvod, kde jsou zpracovány obecné souvislosti týkající se funkce turbodmychadel. Druhou je pak analýza deformace ovládacího raménka, o kterou se celá bakalářská práce opírá. Poslední částí je finální optimalizace. Z výsledků optimalizace vyplývá, že při odstranění míst s nízkým napětím zůstává deformace téměř stejná. Tento fakt je klíčem k dosažení snížení hmotnosti za nezměněné deformace u jakékoliv součásti.
|
|
|
Design of miniature specimens for calibration of ductile fracture criteria
Salvet, Patrik ; Vobejda, Radek (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
Numerical simulations have been rapidly progressing in recent years due to an increasing computational capacity. Finite element method has a great potential to partially replace and complement experiments, which are expensive, time consuming, and often difficult to perform. One of the major applications of numerical simulations is the prediction and simulation of material behavior. This thesis deals with the calibration and comparison of various phenomenological ductile fracture criteria dependent on stress triaxiality and third invariant of the deviatoric stress tensor, which can be implemented in finite element method to predict crack propagation. The ductile fracture criteria have been calibrated for aluminium alloy 2024-T351 using macroscopic samples. The calibration was done in MATLAB by approximating the calibration points with the ductile fracture criterion using the particle swarm optimization. Hookes’s law, a new recently proposed plasticity model, and an uncoupled ductile fracture model calibrated by the macroscopic samples have been implemented into Abaqus/Explicit to design four miniature specimens for an already designed tensile testing device. The designed miniature specimens capture various stress states in the fracture initiation zone, including uniaxial tension, shear stress, and plane strain. Based on a combination of experimental measurements and numerical simulations of these samples, the ductile fracture criteria can be calibrated to determine the suitability of miniature samples for the prediction of ductile fracture initiation and propagation.
|
|
|
Assessment of thermo-mechanical fatigue of exhaust manifold
Košťál, Josef ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
This master’s thesis deals with thermo–mechanical analysis and fatigue life prediction of the exhaust manifold. At first, a research study was carried out, in which the phenomenon of thermo–mechanical fatigue is reviewed. The main damage mechanisms and the modelling methods were presented. The specific behaviors of the materials subjected to thermo–mechanical loads were also covered. An overview of suitable material and fatigue life models was listed together with the algorithm of the fatigue life component prediction. Secondly, the theoretical background has been applied to the case study of the exhaust manifold subjected to thermo–mechanical loads. Two temperature-dependent elasto–plastic material models were calibrated and validated on the basis of experimental data, and the discretized finite element model of the exhaust manifold assembly was created. The model of the thermal boundary conditions was prescribed on the basis of steady state conjugate heat transfer analyses. One-way coupled thermal–mechanical finite element simulations were performed for each material model. A paradigm of uncoupled fatigue life model – suitable for low cycle fatigue – was used, hence the fatigue life prediction was evaluated in post-processing. Two fatigue life models were used – energy-based and strain-based. The obtained values of predicted fatigue life have been compared according to the material and fatigue life models which have been used. Lastly, the conclusions, the possibilities of further research and possible improvements are proposed and discussed.
|
|
|
Ductile Fracture Criteria in Multiaxial Loading – Theory, Experiments and Application
Šebek, František ; Horyl, Petr (oponent) ; Španiel, Miroslav (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
This thesis is concerned with ductile fracture, which is a result of multiaxial quasi-static monotonic loading accompanied with large plastic deformations, while the local approach is considered for material degradation. In computations, the damage evolution is governed by used ductile fracture criteria. These were theoretically studied in the introduction, and the calibration procedure was proposed after the choice of suitable fracture criterion. Next, the experimental program was designed, and the tests on aluminium alloy 2024-T351, concerning tension, torsion and compression, were realized at a room temperature for the investigation of damage accumulation and reliable calibration of chosen phenomenological ductile fracture criterion, expressed through the fracture strain, and dependent on the hydrostatic pressure and deviatoric stress tensor. The ductile fracture model was then coupled with the yield criterion. Plasticity was considered in the form of taking into account the state of third invariant of deviatoric stress tensor as well for investigated material. The whole proposed approach that is fully applicable to multiaxial problems was implemented using user subroutine into the commercial software, based on the explicit finite element method. In the end, the application of the proposed approach to modelling of ductile fracture is presented in the form of verification using chosen specimens, resulting in the conclusions and recommendations for future studies.
|
|
|
Computational simulation of pass rolling
Hacek, Samuel ; Šebek, František (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
This master's thesis reviews possibilities of finite element modelling of pass rolling. Motivation and problem formulation may be found at the beginning of the thesis, followed by definition of system of essential variables. Next chapter describes various methods of rolling as well as the rolling process itself. An emphasis is put mainly on pass roll design. The following part deals with material behavior and its modelling in finite element software Abaqus, which is used in the computational part of the thesis. Multiple models of plasticity are introduced here, as well as damage criteria, used to assess material formability or simulate propagation of ductile damage through the material. Next part is focused on finite element method, specifically its explicit algorithm, later employed in the computational part of the thesis. In the last theoretical chapter, basic principles of photoelasticimetry, a traditional experimental method, are described. These chapters also contain description of simplified finite element analysis and photoplastic experimental analysis of a specific pass rolling problem. Computational model used there served as a basis for the new finite element model, creation of which is the purpose of the following chapter. Two variants of the simplified, previously used computational model were recreated as well. Structural analyses were carried out using the three created models and various results were evaluated. Summary of obtained results and their comparison to original computational and experimental results follows. Discussion of the results and evaluation of usability and reliability of individual computational models form conclusion of the thesis.
|
|
|
Výpočtová analýza kosoúhlého rovnání tyčí
Štourač, Vít ; Šebek, František (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
V dnešní době je na výrobky z hlediska kvality kladen stále větší důraz. Tato práce se zaměřuje na analýzu rovnání dlouhých polotovarů s kruhovým průřezem na kosoúhlých rovnačkách. Tento proces zvyšuje jakost polotovarů z hlediska jejich křivosti, protože tyto polotovary nedosahují po prvotním zpracování požadované mezní hodnoty. Křivost polotovaru je důsledkem zbytkové napjatosti, ta je při rovnání za pomoci plastické deformace materiálu přerozdělena tak, že se daný polotovar vyrovná. Práce analyzuje vliv natočení válců rovnačky na rozložení kontaktních tlaků mezi rovnaným polotovarem a válcem rovnačky. Dále pak autor analyzuje vliv vstupních parametrů programu rovnání na koncovou křivost rovnaného polotovaru. Za pomoci získaných zkušeností se pak snaží upravit některé vstupní parametry.
|
|
|
Identifikace parametrů elasto-plastických modelů materiálu z experimentálních dat
Jeník, Ivan ; Šebek, František (oponent) ; Kubík, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá problematikou identifikace křivky plastického zpevnění materiálu ze záznamu tahové zkoušky hladkého válcového vzorku. Nejprve je uveden teoretický základ nezbytný k řešení problému. Jsou definovány základní pojmy inkrementální teorie plasticity, popsáno provedení tahové zkoušky a zpracování jejích výstupů. Dále možnosti matematického vyjádření konstitutivního vztahu elasto-plastického materiálu, tedy samotné křivky zpevnění. Stručně je vysvětlen také mechanismus tvárného porušování materiálu. Je předložen přehled současně používaných metod identifikace křivky zpevnění materiálu z mechanických zkoušek, kdy napjatost není jednoosá. Jedná se buď o různé druhy analytické korekce přepočtových vztahů, odvozených pro napjatost jednoosou, nebo využití metod matematické optimalizace v kombinaci s numerickou simulací tahové zkoušky. Zmíněna je také nekonvenční metoda neuronových sítí. Pro 8 vybraných materiálů je provedena identifikace jejich křivky zpevnění metodou analytické korekce, optimalizace, sekvenční identifikace a pomocí neuronové sítě. Algoritmy posledních dvou metod byly modifikovány. Na základě analýzy získaných výsledků je doporučena oblast použití a nastavení parametrů jednotlivých algoritmů. Jako efektivní cesta k věrohodnému výsledku se ukázala kombinace principielně různých metod během procesu identifikace.
|
host ::
RSS.