|
Implementace, kalibrace a využití podmínek tvárného lomu v programech MKP
Kubík, Petr ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá problematikou tvárného porušování při monotónním zatěžování, které je výsledkem postupné degradace materiálu za rozsáhlých plastických deformací. V současné době se pro jeho popis a predikci používá velká řada modelů, jejichž kalibrace není jednoduchá. V rešeršní části jsou popsány mechanismy tvárného porušování a oblast bez porušení. Dále je uveden přehled kritérií, které jsou založeny na různých přístupech k poškozování. V rámci této dizertační práce byla navržena a použita kritéria KHPS a KHPS2. V poslední části rešerše je popsán postup stanovení křivky napětí-přetvoření a kalibrace kritérií tvárného porušování. V experimentální části je uveden přehled zkoušek, které byly provedeny za účelem kalibrace vybraných kritérií. Pomocí těchto testů bylo dosaženo různých napěťových stavů v širokém rozsahu triaxiality napětí a Lodeho parametru. V rámci této práce byl navržen speciální typ vzorku, pomocí něhož je dosahováno velmi nízké hodnoty triaxiality napětí. Všechny vzorky byly vyrobeny z oceli 12 050. Jako polotovar byly použity tažené tyče kruhového průřezu o průměru 27 mm, vyrobené z jedné tavby. Pomocí výše uvedených zkoušek byla provedena kalibrace vybraných kritérií tvárného porušování. Tato kritéria byla autorem implementována do explicitního konečnoprvkového programu ABAQUS/Explicit pomocí uživatelského podprogramu VUMAT. Vybraná kritéria byla použita pro simulaci vícestupňového protlačování, u kterého dochází k tvorbě vnitřních centrálních trhlin. Tato kritéria byla také použita na simulaci stříhání tyčí kruhového průřezu. Výsledky ze simulací byly porovnány s experimenty, které provedl průmyslový partner J-VST.
|
|
Ověření možnosti využití tahové deformace při Hopkinsonově testu
Dohnal, Ivo ; Spišák,, Emil (oponent) ; Buchar, Jaroslav (oponent) ; Forejt, Milan (vedoucí práce)
Dizertační práce pojednává o možnosti provádění dynamických tahových zkoušek. K tomuto účelu je využíváno zařízení Hopkinsonovy dělené tyče (dále jen SHPBT). Základní konstrukce zařízení je určená k provádění dynamických kompresních testů nejen na kovových materiálech, ale i na plastech a keramice. Dosaženými výsledky jsou závislost deformačního napětí na deformaci a rychlost deformace na deformaci. SHPBT je schopné testovat materiály za vyšších rychlostí deformace a to 10^2 až 10^3 s-1. Aby bylo možné provádět mechanické tahové zkoušky materiálu na SHPBT za vyšších rychlostí deformace, byl k tomuto účelu vyvinut speciální přípravek. Tento přípravek slouží k testování plochých vzorků o tloušťce 2 mm a byl uznán Úřadem průmyslového vlastnictví ČR jako užitný vzor s číslem 23703. Při testování tohoto přípravku byly použity vzorky vyrobené z korozivzdorné austenitické oceli dle ČSN 41 7240 o tloušťce 2 mm. V rámci řešení dizertační práce byla také provedena numerická simulace v programu ANSYS – LS Dyna, která ověřovala funkčnost navržené konstrukce tohoto přípravku.
|
|
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.
|
|
Počítačové simulace dvouosých tahových zkoušek měkkých biologických tkání
Slažanský, Martin ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Polzer, Stanislav (vedoucí práce)
V rámci řešení diplomové práce byl vytvořen výpočtový model dvouosé tahové zkoušky měkkých biologických tkání. Testovaný vzorek tkáně může být uchycen pomocí svorek nebo háčků. Počet i rozměr svorek a háčků nezanedbatelně ovlivňuje rozložení a velikost deformace a napětí v měřené části vzorku. Pomocí vytvořeného modelu byla zpracována citlivostní analýza počtu a rozměrů svorek a háčků a citlivostní analýza umístění svorek. Počet a rozměr háčků a svorek byly optimalizovány tak, aby materiálové parametry získané pomocí tahové zkoušky maximálně odpovídaly skutečným parametrům materiálu. Analýzou umístění svorek byl určen vliv zvolených odchylek na výsledek tahové zkoušky. Na závěr je předložen návrh dalšího postupu.
|
|
Predikce deformací svarových spojů pomocí počítačové simulace
Vaněk, Mojmír ; Slováček, Marek (oponent) ; Daněk, Ladislav (vedoucí práce)
V diplomové práci jsou stanoveny závislosti deformace T-spojů na velikosti vneseného tepla a rychlosti svařování. Závislosti byly zjištěny pro jednostranné a oboustranné svary, pro jednovrstvé a vícevrstvé svařování. Počítačové simulace byly prováděny v programech Visual-Weld a SYSWELD. Bylo provedeno vyhodnocení velikosti natavených oblastí, napěťových polí, materiálových struktur po svaření a tvrdosti vzorků. Výsledky simulací byly srovnány s experimentálně zjištěnými hodnotami.
|
|
Stanovení zkrácených cyklických deformačních křivek superslitiny Inconel 738LC při zvýšených teplotách
Šmíd, Miroslav ; Obrtlík, Karel (oponent) ; Petrenec, Martin (vedoucí práce)
Na válcových vzorcích z lité polykrystalické superslitiny Inconel 738LC byly provedeny cyklické testy v módu řízení celkové deformace s cílem získat zkrácené cyklické deformační křivky pomocí metody postupného nárůstu amplitudy deformace. Testy proběhly za teplot 23, 500, 700, 800 a 900 °C v laboratorní atmosféře. Během únavového zatěžování zkušebních tyčí byly získány křivky cyklického zpevnění-změkčení. V závislosti na amplitudě a teplotě se jejich průběh lišily. Vyhodnocené cyklické deformační křivky jsou s rostoucí teplotou posunovány do nižších amplitud napětí. Povrchový reliéf vzorků byl pozorován pomocí SEM a metalografie optickým mikroskopem. Skluzové stopy byly studovány na vzorku zatěžovaném při teplotách 23 a 700 °C. Napěťově–deformační odezva je porovnána a diskutována ve vztahu k pozorování povrchu – perzistentním skluzovým stopám.
|
|
Únavové vlastnosti jemnozrnné mědi připravené metodou ECAP
Navrátilová, Lucie ; Němec, Karel (oponent) ; Pantělejev, Libor (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá vlastnostmi ultrajemnozrnné mědi připravené metodou ECAP. Byl sledován vliv únavového zatěžování s nenulovým středním napětím na křivku životnosti, cyklické plastické chování a velikost zrna. Výsledky ukazují, že nenulové střední napětí snižuje životnost UFG mědi v porovnání se symetrickým zatěžováním. Během zatěžování dochází po převážnou část životnosti všech vzorků ke zpěvňování materiálu, ale není zřetelný vliv na orientaci ani stabilitu mikrostruktury.
|
|
Analýza mechanických vlastností polymerů a polymerních kompozitů z videozáznamu tahové zkoušky
Ščudlová, Jolana ; Nezbedová, Eva (oponent) ; Žídek, Jan (vedoucí práce)
V této práci jsou popsány mechanické testy, které byly doplněny o monitoring videokamerou. Cílem je získat další informace o chování materiálu během testu. Mechanické zkoušky byly sledovány high-definition (HD) digitální kamerou a fotoaparátem s vysokým rozlišením. Sledovanými testy byly tahové zkoušky a testy pro stanovení odporu proti pomalému šíření trhliny (PENT test). Pořízené videozáznamy byly vyhodnocovány metodou obrazové analýzy. Na zkušební tělíska byly v obou případech umístěny značky, z jejichž vzájemného posunu byly vyhodnocovány následující charakteristiky. U tahových zkoušek se jednalo o Poissonův poměr a skutečné napětí. U PENT testu byla vyhodnocována rychlost šíření trhliny na vzorku. Tahové testy byly prováděny se vzorky elastomerního polyuretanu, který byl plněný biodegradabilním polyhydroxybutyrátem. Pro stanovení odporu proti pomalému šíření trhliny byl testovaným materiálem polypropylen. Zařazením videokamery k testu lze doplnit informace získané při klasickém postupu měření a tím umožnit lepší interpretaci výsledků experimentů.
|
|
Sledování metabolických změn karotenogenních kvasinek v závislosti na podmínkách kultivace
Starečková, Terezie ; Breierová, Emília (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce koncipované jako srovnávací studie bylo studium regulace produkce karotenoidů a ergosterolu u několika druhů karotenogenních kvasinek. Kmeny byly vystaveny působení exogenních stresových faktorů vyvolaných přídavky NaCl a H2O2 do produkčních médií. Posléze byly zkoumány komplexní změny na úrovni metabolomu (tj. v produkci pigmentů a ergosterolu), ale také změny na úrovni proteomu a genomu. Analýza proteinových změn byla provedena metodami PAGE-SDS a 2D elektroforézou, pro izolaci a následnou analýzu chromozomální DNA bylo využito pulzní gelové elektroforézy. Do srovnávací studie bylo zařazeno celkem šest kvasinkových kmenů, tři patřící do rodu Rhodotorula a tři zástupci rodu Sporobolomyces. Zatímco kvasinky Rhodotorula byly charakteristické zvýšenou tvorbou biomasy a některých karotenoidů i při vystavení stresovým podmínkám, kvasinky rodu Sporobolomyces se vyznačovaly poklesem biomasy a rovněž zvýšenou tvorbou ß-karotenu a ergosterolu. Nejvyšší produkce ß-karotenu byla zaznamenána u kvasinky Sporobolomyces salmonicolor, kdy při využití solného stresu byl nárůst zvýšen až 4x oproti kontrolnímu vzorku a při použití peroxidového stresu více než 5x. Bílkoviny vybraných kvasinkových kmenů kultivovaných za stresových podmínek byly izolovány kombinací mechanické a chemické dezintegrace pomocí skleněných kuliček o průměru 160 m a dále s využitím hydroxidu sodného nebo dodecylsulfátu sodného. Metoda využívající hydroxid sodný se jevila jako výhodnější. Při vizualizaci byly vyzkoušeny také dvě metody barvení polyakrylamidového gelu. Barvení využívající Coomassie Brilliant Blue vykazovalo s nižší citlivost, zatímco barvení stříbrem umožňovalo vizualizaci i hůře viditelných proteinových frakcí. Změny proteomu v 1D gelech byly obtížně hodnotitelné, proto byl proetom dvou vybraných kmenů (R.glutinis a R.rubra) podrobně analyzován i pomocí 2D elektroforézy. Srovnávací analýza genomu karotenoidních kvasinek metodou PFGE prokázala přítomnost nejméně 7 DNA frakcí. Tyto výsledky však nelze považovat za definitivní a určení přesné struktury genomu bude vyžadovat další studium.
|
|
Vliv geometrie vzorku na úroveň zavíracího napětí před čelem únavové trhliny
Šebík, Marek ; Ševčík, Martin (oponent) ; Poduška, Jan (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá šířením únavové trhliny, především pak zkoumá zavírání únavové trhliny způsobené plasticitou. Vliv geometrie vzorku na úroveň zavírání únavové trhliny hodnotí posouzením a srovnáním otevíracích a zavíracích napětí na konečnoprvkových modelech dvou odlišných únavových vzorků, a to vzorků „compact tension specimen“ a „center cracked plate tension specimen“, s použitím nelineárního materiálového modelu. Modelování celého jevu je prováděno pomocí metody konečných prvků v programovacím jazyku, APDL, programu Ansys. První část práce se zabývá rešeršním výzkumem dané problematiky. Druhou část potom tvoří popis a výsledky samotného modelování.
|
host ::
