|
| |
|
|
Analysis of uncertainties in the calculation of residual stresses
Dubravec, Kristián ; Houfek, Lubomír (oponent) ; Návrat, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis is about analysis of uncertainties in the calculation of residual stresses, which are homogeneous and measured by the hole-drilling method. Stochastic approach is explained using models of beams. Theory of residual stresses is included. Source code for evaluating residual stresses deterministically and stochastically is created using the Python language. Sensitivity analysis of input parameters is performed.
|
|
|
Tváření hliníkových slitin při stárnutí
Stanislav, Filip ; Petrásek, Miloslav (oponent) ; Klement, Josef (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na popis a ověření poměrně mladé metody tváření při stárnutí. Tato metoda je založena na relaxaci napětí a tečení materiálu, ke kterým dochází tvářením dílce v přípravku během vytvrzovacího cyklu s umělým stárnutím za zvýšené teploty. Po vyjmutí z přípravku jsou odpružení a zbytková napětí v dílci v porovnání s konvenčními metodami tváření menší. To se odráží především ve zvýšení únavové odolnosti konstrukce. Tváření při stárnutí je aplikovatelné pouze na precipitačně vytvrditelné slitiny. Tato práce je zaměřena na hliníkové slitiny, typické pro letecký průmysl. První část práce rešeršní formou popisuje principy technologie, její použití v letectví a materiálové pochody v hliníkových vytvrditelných slitinách během tváření při stárnutí. Ve druhé části je stanovena metodika ověření technologie na vzorcích z hliníkových slitin ČSN EN AL-P 7075 a ČSN 424203 (přibližný ekvivalent ČSN EN AL-P 2024). Dále je navrhnut tvářecí přípravek a jsou provedeny experimenty dle navržené metodiky. V závěru práce jsou experimenty vyhodnoceny a porovnány změny v odpružení vzorků tvářených třemi různými metodami: konvenční metodou za studena, při stárnutí na maximální pevnost a při stárnutí na přestárnutý stav.
|
|
| |
|
|
Popis šíření trhlin v polích silně nehomogenních a reziduálních napětí
Štegnerová, Kateřina ; Materna, Aleš (oponent) ; Malíková, Lucie (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
Tato dizertační práce vznikla pod vedením mého školitele doc. Ing. Luboše Náhlíka, Ph.D. a školitele specialisty doc. Ing. Pavla Hutaře, Ph.D. a je zaměřena zejména na aplikaci zobecněného konceptu lineárně elastické lomové mechaniky, který umožňuje popsat chování trhlin šířících se z obecných singulárních koncentrátorů napětí, jakými jsou např. materiálová rozhraní či ostré V-vruby a na ověření platnosti použitých lomových kritérií. Získané poznatky jsou využity v další části práce, která se zabývá problematikou šíření trhlin v keramických kompozitních materiálech, kde je rozložení pole napětí silně ovlivněno existencí materiálového rozhraní a přítomností reziduálních napětí vznikajících při výrobě kompozitu.
|
|
|
Návrh a realizace experimentálního zařízení pro určování zbytkové napjatosti ohýbaných vzorků
Novotný, Lukáš ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Krejčí, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem a realizací experimentálního zařízení pro výzkum v oblasti určování zbytkových napětí vzorků s nerovnoměrně rozloženým profilem napětí po tloušťce vzorku. Byla provedena rešeršní studie řešené problematiky, na jejímž základě byly zpracovány kapitoly popisující vznik zbytkových napětí, jejich klasifikaci a metody, používané pro stanovení jejich velikosti. V další části práce je uveden konstrukční návrh experimentálního zařízení a pevnostní kontrola jeho vybraných částí. Následně je představen finální návrh experimentálního zařízení, včetně kompletní výrobní dokumentace a je uveden průběh jeho realizace a montáže. Závěr práce je pak věnován popisu provedeného zkušebního zatížení vzorku.
|
|
|
Vliv zbytkových napětí na kontaktní porušování keramických laminátů
German, Roman ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Prítomnosť tlakových či ťahových teplotných reziduálnych napätí vo vrstvách keramického laminátu, vznikajúcich dôsledkom rôznej objemovej zmeny materiálov jednotlivých vrstiev pri chladnutí z teploty slinovania, môže výrazne ovplyvniť odolnosť keramiky voči kontaktnému porušeniu. V rámci tejto práce boli vytvorené parametrické 2D MKP modely, na ktorých bol skúmaný vplyv hrúbky kontaktnej vrstvy, veľkosti zvyškových napätí a rozmerov vtlačovaného guľového indentoru na vznik a šírenie kónickej trhliny v povrchovej vrstve laminátu. Pre analýzu kritických podmienok vzniku trhliny bolo použité združené energeticko-napäťové kritérium a pre určenie dráhy šírenia trhliny kritérium maximálneho tangenciálneho napätia. Výsledky výpočtov ukazujú, že tlakové teplotné napätia v povrchovej vrstve zvyšujú kritickú silu potrebnú pre vznik trhliny, zmenšujú jej vzdialenosť od kontaktnej plochy a vedú k vzniku kratších trhlín. Ďalej tieto tlakové napätia zvyšujú odklon smeru ďalšieho rastu trhliny, čo vedie k jej skoršiemu zastaveniu. Ťahové teplotné napätia v kontaktnej vrstve vykazujú presne opačný efekt. Výsledky výpočtov boli porovnané s experimentom, vďaka malému množstvu dostupných meraní je však ich verifikácia čiastočne obmedzená.
|
|
|
Residual stress determination by neutron diffraction in low-carbon steel wires with accumulated shear deformation
Rogante, M. ; Mikula, Pavol ; Strunz, Pavel ; Zavdoveev, A.
Modern methods of severe plastic deformation (SPD) currently allow obtaining the ultrafine-grained (UFG) structure nearly in any material. In the manufacturing process of wire with UFG structure, a main restriction is the continuous drawing scheme in which this process occurs, thus it is important to consider the factors affecting the drawing efficiency. Despite the data on SPD steels such as strength, plasticity and conductivity, obtained by classical methodologies, further investigations are needed: a key information is the residual stresses (RS) status, and RS determination is an essential issue to improve knowledge of SPD effects. In this work, 15 wires samples made of low-alloyed quality structural steel Grade 08G2S GOST 1050 with accumulated shear deformation - as result of rolling with shear of the metal ingot and conventional wire drawing - have been investigated by neutron diffraction (ND). Results provide substantial data helping to evaluate the effect of shear deformation on RS of the considered steel, as well as additional support to complement the information already achieved by using the other characterization methodologies. Knowledge of the RS status can help developing a lowcarbon wire drawing technology with needed manufacturability and efficiency, playing a decisive role in the debugging of material selection and engineering design requirements.
|
|
|
Lifetime Assessment of Particulate Ceramic Composite with Residual Stresses
Náhlík, Luboš ; Majer, Zdeněk ; Štegnerová, Kateřina ; Hutař, Pavel
A micro-crack propagation in particulate ceramic based composite was studied using finite element method (FEM). Subcritical crack growth (SCG) was numerically simulated under complex load conditions (mechanical loading and loading by internal residual stresses). The effect of residual stresses on the crack propagation was studied. Two-dimensional computational model of particulate ceramic composite with material properties corresponding to low temperature co-fired ceramics (LTCC) was developed. The results indicate that the presence of residual stresses significantly reduces values of stress intensity factor in the vicinity of composite surface and the direction of residual stresses around the particles contributes to the micro-crack deflection from the particles. The time to failure of the composite under mechanical loading was determined. Results obtained contribute to a better understanding of the role of residual stresses during micro-crack propagation in ceramic particulate composites.
|
|
|
Effect of residual stresses on the fatigue lifetime of railway axle
Hutař, Pavel ; Pokorný, Pavel ; Poduška, Jan ; Fajkoš, R. ; Náhlík, Luboš
The operation of railway axles should fulfill at least two main demands: safety and low operation costs. A significant part of operation costs is given by the length of regular inspection intervals which should reveal potential fatigue cracks in railway axle. The detection of cracks is of a probabilistic nature, therefore their detection is not ensured in all cases. For the safe operation of trains, an existence of potential initial crack should be considered on the axle surface and residual fatigue lifetime should be conservatively determined for this case. Reliable procedure of residual fatigue lifetime estimation should take into account real axle geometry, material characteristics and loading of the railway axle. This paper shows methodology for determination of residual fatigue lifetime (RFL) based on the fracture mechanics approach, taking into account real spectrum of the loading cycles, existence of press-fitted wheels and surface residual stresses given by the thermo-mechanical surface treatment of the railway axle. It is demonstrated that the effect of the residual stresses is significant and should not be neglected in the numerical estimation of residual fatigue lifetime of the axle.
|
host ::
RSS.