|
|
A review study of metamaterial structures for applications in implantology
Tonhajzer, Michal ; Lošák, Petr (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the influence of geometrical parameters variation on the stress-strain states and elastic characteristics of auxetic meta-materials. The research part of the thesis summarizes the basic properties of materials, methods of their determination, specifics in the response of auxetic meta-materials to external loads, occurrence and different types of auxetic structures. The next part of the thesis is devoted to the potential use of auxetic meta-biomaterials in implantology. In the computational part of the thesis, a parametric computational model of a particular auxetic meta-material structure was developed, on which a stress-strain analysis was subsequently performed and the influence of changing geometrical parameters on the material mechanical properties, stress and strain was assessed. Based on the results, two structures were created with parameter combinations chosen to eliminate undesirable effects while maintaining the desired properties. A detailed stress-strain analysis was performed on these two structures and the results were compared with a reference structure. Computational modelling was carried out using the finite element method in ANSYS Workbench 2023 R2.
|
|
|
Určení deformačně-napěťových stavů bimetalického prutu při změně teploty
Jurkovič, Vítězslav ; Horníková, Jana (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá deformační a napěťovou analýzou zvoleného bimetalového pásku. Nejdříve je provedena rešerše používaných bimetalových pásků včetně uvedení používaných materiálů a kritérií k jejich výběru. Dále je proveden analytický výpočet volné deformace pásku při zvolené změně teploty pomocí prutových předpokladů. Následuje srovnání s výsledky získaných pomocí metody konečných prvků v systému Ansys Workbench. Analýza stejného pásku při omezení deformace je pak provedena pomocí metody konečných prvků. V té je nejdříve provedena analýza úplného zamezení deformace včetně verifikace výsledků pomocí náhrady deformační okrajové podmínky silovou. Následuje deformační analýza při omezení deformace zvolenou ventilovou pružinou včetně určení stlačení pružiny po vymezení vůle. Výstupy této práce jsou výsledky volné deformace pásku při dané změně teploty, analýza vznikajícího napětí v pásku vlivem zamezení deformace a výpočet stlačení ventilové pružiny při změně teploty bimetalového pásku.
|
|
|
Inženýrská optimalizace procesu lisování rotoru turbo molekulární vývěvy
Baklík, Jiří ; Čekán, Václav (oponent) ; Vosynek, Petr (vedoucí práce)
Práce se zabývá problematikou lisovaných spojů a optimalizací procesu lisování rotoru mechanické turbomolekulární vývěvy nEXT 300T. Lisovaný celek se skládá ze tří hlavních částí (lopatkové disky, dutá hřídel, nosná hřídel). Lopatkové disky jsou nalisovány na dutou hřídel, následně je tento celek nalisován na nosnou hřídel. Optimalizace byla provedena výpočtovým modelováním založeným na metodě konečných prvků, pomocí programu ANSYS Mechanical 2024 R1. Lisovací proces byl optimalizován s požadavkem na snížení výrobních nákladů. Proces kompletace prodražuje tekutý dusík, který se aktuálně používá k ochlazování lisovaných součástí. Byl proveden návrh lisovacích teplot. Pro ohřev byla stanovena teplota 130 °C. Pro ochlazování byla zvolena teplota -65 °C, které lze dosáhnout pomocí průmyslového chladícího zařízení. Kvůli změně lisovacích teplot byl proveden návrh tolerančních polí součástí, které zajistí, že bude sestavu možné zkompletovat a že nedojde při provozním zatížení ke ztrátě lisovaného spoje. U spoje mezi lopatkovými disky a dutou hřídelí je pro funkčnost potřeba zajistit přesah na poloměru v rozmezí 0,0585–0,0695 mm. U spoje mezi dutou hřídelí a nosnou hřídelí je funkční rozsah přesahů na poloměru 0,01–0,02 mm.
|
|
|
Návrh spojení třecí podložky a vnějšího kroužku spojkového ložiska
Kopytko, Alexandr ; Prokop, Aleš (oponent) ; Řehák, Kamil (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na konstrukční návrh spojení třecí podložky s vnějším kroužkem vypínacího spojkového ložiska. Při montáži třecí podložky dochází k občasnému poškození, což vede ke znehodnocení materiálu a způsobuje výrobní prodlevy. Vzhledem k široké nabídce polyamidů používaných v automobilovém průmyslu zahrnuje rešerše přehled těchto materiálů, jejich modifikace a metody spojování plastu s kovem. Třecí podložka představuje další krok ve zdokonalení spojkového mechanismu, proto rešerše pojednává také o jednokotoučové třecí spojce a jejím vývoji. Spojení třecí podložky s ložiskem je v této práci realizováno pomocí klipů, které zajišťují pevné mechanické spojení. Pro analýzu bylo využito metody konečných prvků (MKP) v programu Ansys Workbench s využitím 3D geometrie z programu Creo Parametric. Na základě deformačně-napěťové analýzy byly navrženy konstrukční modifikace klipového spoje. Výsledkem práce jsou dva nové modely třecí podložky a jejich modifikace, přičemž rozměry klipů se pohybují na hranici vyrobitelnosti. Závěrem práce je srovnání nově vzniklých modelů s komerčně dostupným návrhem, návrh vyrobitelnosti a montážního postupu. Tento komplexní přístup zajišťuje, že nové konstrukční řešení je nejen technicky proveditelné, ale také může být ekonomicky výhodné a prakticky aplikovatelné v průmyslové výrobě.
|
|
|
Deformační a napěťová analýza loketní kosti s dlahou
Šafran, Jindřich ; Burša, Jiří (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
Zlomenina loketního kloubu představuje vážné patologické poranění. V jednoduchých případech je možné zranění ošetřit bez invazivního zákroku. V případě složitějších zlomenin - tříštivých zlomenin, je nutné již invazivního zákroku a inkriminovanou oblast zpevnit pomocí fixačních dlah. Tato práce se zaměřuje na provedení deformační a napěťové analýzy proximální loketní kosti (\emph{lat. ulna}), která je fixována s pomocí specializované titanové dlahy. K posuzování mechanické interakce mezi jednotlivými prvky soustavy bylo využito výpočtového modelování s pomocí metody konečných prvků. V první části se~práce zaměřuje na ortotickou rešerši typů fraktury loketní kosti, včetně její fixace, která je doprovázena anatomickou rešerší. V druhé části práce je kladen důraz na tvorbu modelu geometrie z obdržených CT dat, včetně její úpravy pro tvorbu výpočtového modelu. Na~základě rešerše byly zvoleny nebo vypočteny modely materiálů. Ve třetí části se práce zaměřuje na komplexní tvorbu výpočtového modelu, včetně vazeb, umístění úponů svalů a také se zaměřuje na popis a rozvahu nad volbou výpočtových variant modelu. V prezentaci výsledků byly posouzeny vlivy určených variant výpočtového modelu v závislosti na zatížení a byly vykresleny deformační a napěťové charakteristiky. Při posuzování byl kladen i důraz na mechanickou interakci mezi mechanickými prvky fixační dlahy a šroubů s kostní tkání.
|
|
|
Rešeršní studie zubních miniimplantátů
Pernický, Vojtěch ; Hrubanová, Anna (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
Tato práce se zaměřuje na studium zubních miniimplantátů, které se stávají populární volbou pro náhradu chybějících zubů a upevnění zubních protéz. Zavádění miniimplantátů je méně invazivní zákrok minimalizující poškození kostní tkáně, což zkracuje dobu pacientovy rekonvalescence. Jednou z klíčových výhod je možnost okamžitého zatížení implantátu. Avšak menší průměr těchto implantátů znamená menší plochu pro oseointegraci, což může negativně ovlivnit jejich stabilitu a funkčnost. Práce se věnuje analýze deformačních a napěťových stavů metodou výpočtového modelování. Výsledky této analýzy jsou porovnány se standardními implantáty, aby bylo možné posoudit mechanické chování miniimplantátů a jejich interakci s kostní tkání. Na základě výsledků analýzy lze říci, že průměr implantátu podstatně ovlivňuje jeho deformačně-napěťové stavy.
|
|
|
Stress-strain analysis of hip spacer
Janáčik, Lukáš ; Valášek, Jiří (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
This thesis focuses on the stress-strain analysis of the hip joint with a spacer using computational modelling in the form of the finite element method in ANSYS Workbench. The thesis also includes a review of available literature and a brief evaluation of its contributions to the issue. Computational models were created for five variants of geometries of spacers, two different material models of the spacer cores, and two material models (homogeneous and non-homogeneous) of the cancellous bone tissue. The bone cement was evaluated against the limit of brittle strength using the Mohr-Coulomb criterion, which considers different allowable stress values in tension and compression. Core of the spacer was evaluated against yield strength of a material and bone tissue was compared to allowed value of stress intensity before its fracture. The maximum load that the system with a given spacer variant can carry before reaching the first and second limit states was evaluated. Based on the results, it can be determined that the highest load is carried by the intraoperative spacer V2 with either a titanium or steel core, or without a core.
|
|
| |
|
|
Deformační a napěťová analýza lebečního implantátu s fixátory
Machala, Karel ; Votava, Tomáš (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
Lebeční implantát s fixátory slouží k rekonstrukci poškozeného místa lebky, u kterého došlo k defektu způsobeného v důsledku traumatického zranění nebo onemocnění. Výroba lebečního implantátu je v dnešní době předoperačně plánovaná a využívá se pomocí moderních technologií přístup tzv. pacientovi specificky na míru. S výrobou implantátu je spojena ovšem jeho geometrická přesnost a možné komplikace způsobené výrobou nepřesně padnoucích lebečních implantátů. Mechanické chování lebečního implantátu v defektu je důležitý faktor, který ovlivňuje jeho funkci. V této bakalářské práci je provedeno porovnání rozdílných modelů geometrie lebečního implantátu na rozhraní kostní tkáně a implantátu založeného na deformační a napěťové analýze. Deformační a napěťové stavy jsou určeny pomocí výpočtového modelování s využitím metody konečných prvků. Analyzovány byly tři varianty modelů geometrie lebky s lebečním implantátem se zahrnutím rozdílných rozhraní implantátu a kostní tkáně, a navíc pro porovnání výsledků byl řešen a analyzován jeden referenční model lebky bez defektu. Hodnoty deformace implantátu byly větší v případě vytvořené vůle na rozhraní implantátu a kostní tkáně. Hodnoty napětí na fixátorech byly vyšší pro varianty modelů s vytvořenou vůlí na rozhraní implantátu a kostní tkáně.
|
|
|
Stress-strain analysis of the process of continuous steel casting
Cabaj, Gabriel ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Návrat, Tomáš (vedoucí práce)
The thesis is focused on the development of a computational model for determination of stress and strain of a round billet in the process of continuous steel casting. The supplied material characteristics, the geometry of the continuous casting machine and the temperature distribution in the billet are applied as input data for stress and strain analysis. The computational model based on the finite element method is developed in the commercial software ANSYS. The thesis can be divided into three parts. The first part includes background information related to the continuous casting of steel and a research analysis of the computational modeling of this process. The second part describes the development of the planar and three-dimensional computational model in detail. Finally, the obtained stress and strain results are analyzed and general conclusions, and recommendations for further development are proposed.
|
host ::
RSS.