|
|
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.
|
|
|
Odpružení kabiny traktoru
Prokop, Aleš ; Hutař, Pavel (oponent) ; Kollhammer, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem odpruţení kabiny traktoru. Na začátku je shrnut přehled variant odpruţení ostatních výrobců traktorů. Následuje vlastní konstrukční činnost od výběru metody odpruţení, po konečný návrh se všemi detaily. Součástí je i deformačně-napěťová analýza významných částí konstrukce a návrh metody porovnání s variantou předchozí.
|
|
|
Popis šíření krátkých únavových trhlin
Trávníček, Lukáš ; Náhlík, Luboš (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá popisem šíření krátkých únavových trhlin a lze ji rozdělit do několika částí. V první části jsou popsány teoretické základy únavy materiálu a lomově mechanické parametry umožňující popis únavových trhlin. Následují kapitoly věnované stanovení těchto lomově mechanických parametrů metodou konečných prvků v softwaru ANSYS. Dále je popsán numerický model, který musel být vzhledem ke tvaru šířící se trhliny třídimenzionální. Tento model byl porovnán s výsledky v literatuře a ukázal dobrou shodu ve stanovení jak součinitele intenzity napětí, tak J-integrálu. Dále byla diskutována změna tvaru šířící se trhliny a výsledky numerického modelování byly použity pro vyhodnocení experimentálních dat. Bylo ukázáno, že nejvhodnějším parametrem pro popis šířící se únavové trhliny je plastická část J-integrálu.
|
|
|
Vliv reziduálních napětí na odhad životnosti polymerních trubek
Poduška, Jan ; Nezbedová, Eva (oponent) ; Malíková, Lucie (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
Požadovaná životnost plastových trubek používaných v tlakových rozvodech vody a dalších aplikacích je minimálně 50 let. Takto dlouhou životnost je poměrně náročné prokázat klasickými metodami zkoušení trubek, jako je např. hydrostatická tlaková zkouška. Je však možné vypočítat odhad životnosti trubky vzhledem k tomu, že nejčastější mechanismus porušení trubky je šíření creepové trhliny a následné porušení. Metoda výpočtu je založena na popisu šíření této trhliny pomocí parametrů lineárně elastické lomové mechaniky. Velmi důležitou součástí této metody je simulace šíření trhliny v trubce metodou konečných prvků, ve které je nutné zohlednit různé typy zatížení působící na trubku. Jedním z těchto zatížení je právě reziduální napětí, které ve stěně trubek vzniká při tuhnutí po extruzi. Tato práce začíná úvodem do problematiky a rešerší řešených témat. Především jsou popsány charakteristické vlastnosti trubkových materiálů, typické mechanismy porušování, metody určování reziduálního napětí v plastových trubkách a jejich výsledky, metody testování trubkových materiálů a určování životnosti. Po tomto úvodu jsou určeny řešené problémy a definovány cíle práce. Hlavním téma-tem je popis reziduálního napětí ve stěně různých plastových trubek. Kombinací experimentů a numerického modelování je určeno obvodové i axiální reziduální napětí v trubkách různých rozměrů a z různých materiálů. Také je navržena zjednodušená metoda určování, která poskytuje dostatečně přesný popis stavu obvodového reziduálního napětí a je zároveň nenáročná na provedení. Je řešen také způsob zavedení reziduálního napětí do výpočtu životnosti a jeho vliv na výsledky těchto výpočtů. Kromě reziduálního napětí je studován také vliv vnějšího tlaku zeminy na zakopanou trubku. Reziduální napětí také může za určitých okolností hrát roli při experimentálním určování rychlosti šíření trhliny. Je-li pro měření rychlosti šíření trhliny použit CRB (cracked round bar) test, může se trhlina vlivem reziduálního napětí ve vzorcích šířit asymetricky, což ovlivňuje výsledky měření. Na základě simulace šíření trhliny v CRB vzorku je hodnoceno, zda je vliv tohoto jevu na výsledky pod-statný a zda lze výsledky z těchto testů použít ve výpočtech životnosti.
|
|
|
Vývoj procesních parametrů technologie Selective Laser Melting pro výrobu lisovací formy pneumatik
Měchura, Lukáš ; Hutař, Pavel (oponent) ; Rapant, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá nalezením vhodných procesních parametrů pro výrobu lisovacího segmentu formy pomocí technologie SLM. Ten je tvořen kombinací struktur, skořepin, tenkých lamel a objemových částí. Zkoumaným materiálem je martenziticky vytvrditelná nástrojová ocel 1.2709. Rešeršní část práce pojednává o problematice volby vhodných procesních parametrů, jako jsou výkon a rychlost laseru, vzdálenost šraf a tloušťka vrstvy. Byly také zkoumány dosažitelné mechanické vlastnosti dílů a volba vhodné struktury. Byly nalezeny vhodné procesní parametry pro tisk objemových a strukturních částí.
|
host ::
RSS.