|
|
Povrchové úpravy skleněných vláken pro polymerní kompozity
Knob, Antonín ; Marek,, Aleš (oponent) ; Burša, Jiří (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
Dizertační práce je zaměřena na přípravu polymerních kompozitů vyztužených skleněnými vlákny s řízenou mezifází tvořenou plazmově polymerovanými mezivrstvami na bázi tetravinylsilanu a směsí tetravinylsilanu s kyslíkem. Tenké polymerní vrstvy se specifickými fyzikálně-chemickými vlastnostmi a tloušťkou byly deponovány se záměrem zlepšení adheze na kompozitním rozhraní skleněné vlákno/polyesterová matrice. Povrchová modifikace skleněných vláken byla provedena s využitím plazmochemické depozice z plynné fáze (PECVD) využívající nízkoteplotního RF plazmatu. Proces byl kontrolován pomocí efektivního výkonu a depozičního času a výsledky vyhodnoceny ve vztahu k tloušťce mezivrstvy a různým depozičním podmínkám. Připravené mezivrstvy byly analyzovány z hlediska chemického složení fyzikálně-chemických vlastností za použití metod XPS, RBS, ERDA, FTIR a spektroskopické elipsometrie. Vybrané mechanické vlastnosti byly charakterizovány pomocí AFM. Mechanická odezva plazmových mezivrstev byla vyhodnocena pomocí testu krátkých trámečků a přímé metody testování smykové pevnosti na rozhraní využívající mikroindentaci. Smykové selhání mezifáze bylo kontrolováno dle experimentálních a modelových dat pomocí smykové pevnosti na rozhraní mezivrstva/vlákno.
|
|
|
Rešerše možností výpočtového modelování výdutí mozkových tepen
Lipenský, Zdeněk ; Polzer, Stanislav (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na získámí obecných informací o mozkových výduťích. Toto onemocnění se projevuje vyboulením stěny některé z mozkových tepen do kulového tvaru. Na počátku práce je uveden popis kardiovaskulárního systému člověka, který je důležitý k pochopení problému mozkových výdutí. Bakalářská práce dále ukazuje možnost řešení napětí ve stěně aneurysmatu za pomoci znalostí získaných z předmětu Pružnost a Pevnost II během šestého semestru. Poslední kapitola ukazuje shrnutí tří prací, které se zabývají výpočtovým modelováním mozkových výdutí.
|
|
|
Návrh válcového přípravku pro určování směru výztužných vláken v aortě v jejím deformovaném stavu
Král, Martin ; Vaverka, Jiří (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá návrhem válcového přípravku, který umožňuje řízenou dvouosou deformaci válcového vzorku aorty. Tento přípravek je navržen pro určování směru kolagenních vláken v deformované aortě. Teoretická část práce je zaměřena zejména na popis struktury a mechanických vlastností stěny aorty. V návrhové části je pozornost věnována procesu návrhu válcového přípravku. Na závěr je na vyrobeném přípravku pro- vedena deformace válcového vzorku břišní aorty z vepře a je změřeno jeho přetvoření.
|
|
|
Výpočtové modelování srdeční kontrakce
Vaverka, Jiří ; Polzer, Stanislav (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá simulováním kontrakce levé srdeční komory pomocí metody konečných prvků. Cílem práce je posoudit vliv snížené rychlosti šíření vzruchu v myokardu a snížené kontraktility svalových buněk na dobu trvání izovolumické kontrakce (IVK). Za tímto účelem byl vytvořen 3D model s idealizovanou eliptickou geometrií, pomocí kterého je možné simulovat IVK za fyziologických i patologických podmínek. V modelu jsou zohledněny rozdíly v počátku kontrakce jednotlivých částí myokardu stejně jako rozdíly v orientaci vláken v jednotlivých vrstvách. Při snížení rychlosti šíření vzruchu na polovinu došlo k prodloužení IVK o 27 %; snížení rychlosti kontrakce buněk na polovinu mělo za následek prodloužení o 73 %. Výsledky tedy ukazují, že poruchy kontraktility mají na dobu trvání IVK výraznější vliv, než zpomalené šíření vzruchu. Prezentované výsledky poskytují představu o maximální reálné míře prodloužení IVK v důsledku poruch kontraktility a vodivosti myokardu a mohou být tedy užitečné při identifikaci příčin snížené výkonnosti myokardu při srdečních onemocněních.
|
|
|
Constitutive Modelling of Composites with Elastomer Matrix and Fibres with Significant Bending Stiffness
Fedorova, Svitlana ; Kotoul, Michal (oponent) ; Menzel, Andreas (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Constitutive modelling of fibre reinforced solids is the focus of this work. To account for the resulting anisotropy of material, the corresponding strain energy function contains additional terms. Thus, tensile stiffness in the fibre direction is characterised by additional strain invariant and respective material constant. In this way deformation in the fibre direction is penalised. Following this logic, the model investigated in this work includes the term that penalises change in curvature in the fibre direction. The model is based on the large strain anisotropic formulation involving couple stresses, also referred to as “polar elasticity for fibre reinforced solids”. The need of such formulation arises when the size effect becomes significant. Mechanical tests are carried out to confirm the limits of applicability of the classical elasticity for constitutive description of composites with thick fibres. Classical unimaterial models fail to take into account the size affect of fibres and their bending stiffness contribution. The specific simplified model is chosen, which involves new kinematic quantities related to fibre curvature and the corresponding material stiffness parameters. In particular, additional constant k3 (associated with the fibre bending stiffness) is considered. Within the small strains framework, k3 is analytically linked to the geometric and material properties of the composite and can serve as a parameter augmenting the integral stiffness of the whole plate. The numerical tests using the updated finite element code for couple stress theory confirm the relevance of this approach. An analytical study is also carried out, extending the existing solution by Farhat and Soldatos for the fibre-reinforced plate, by including additional extra moduli into constitutive description. Solution for a pure bending problem is extended analytically for couple stress theory. Size effect of fibres is observed analytically. Verification of the new constitutive model and the updated code is carried out using new exact solution for the anisotropic couple stress continuum with the incompressibility constraint. Perfect agreement is achieved for small strain case. Large strain problem is considered by finite element method only qualitatively. Three cases of kinematic constraints on transversely isotropic material are considered in the last section: incompressibility, inextensibility and the double constraint case. They are compared with a general material formulation in which the independent elastic constants are manipulated in order to converge the solution to the “constraint” formulation solution. The problem of a thick plate under sinusoidal load is used as a test problem. The inclusion of couple stresses and additional bending stiffness constant is considered as well. The scheme of determination of the additional constant d31 is suggested by using mechanical tests combined with the analytical procedure.
|
|
|
Deformačně napěťová analýza sklerotické tepny při angioplastice
Trtík, Adam ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá analytickým výpočtem maximálního napětí a deformace stěny sklerotické arterie při angioplastice a srovnává ho s napětím ve stěně při běžném krevním tlaku jak zdravé, tak postižené tepny. Na závěr jsou výsledky porovnány s odpovídajícím modelem využívajícím metodu konečných prvků. V teoretické části je stručně popsána histologie arterií, jejich biomechanické vlastnosti a patogeneze samotné aterosklerózy.
|
|
|
Výpočtové modelování mechanických zkoušek kompozitů pryž - ocelové vlákno
Jarý, Milan ; Profant, Tomáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Motivací pro realizaci této diplomové práce bylo navrhnout výpočtový model vláknového kompozitu s elastomerovou matricí a dále se pokusit o homogenizaci vlastností tohoto kompozitu. Práce se zabývá výpočtovým modelováním deformačně napěťových stavů vznikajících při mechanických zkouškách kompozitů. Kompozity, které jsou použity při mechanických zkouškách, jsou složeny z hyperelastické pryžové matrice a z ocelových výztužných vláken. Výpočtové modelování je uskutečněno na dvou úrovních modelu. Jednak s fyzickým modelováním vláken a matrice a jednak s využitím homogenizace vlastností, tj. konstitutivních modelů popisujících vlastnosti kompozitu jako celku. To znamená, že vlastnosti vláken jsou matematickou formulací konstitutivního modelu zahrnuty v měrné energii napjatosti (hustota deformační energie). Dále se práce zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek hyperelastických izotropních materiálů, které slouží k identifikaci jejich materiálových parametrů a k ověření správného výběru konstitutivního modelu materiálu, jenž ho popisuje. Pro konkrétní hyperelastický materiál jsou provedeny simulace pro zkoušku jednoosým tahem, dvouosým tahem, jednoosým tlakem, dvouosým tlakem, smykem, jednoosým tahem se zabráněnou příčnou deformací. Mechanické parametry byly určeny z experimentálních dat, které sloužily jako data vstupní. Ověření modelu materiálu bylo provedeno porovnáním dat získaných z experimentů a výsledků simulace daných mechanických zkoušek pomocí MKP v systému Ansys. Takto ověřený konstitutivní model materiálu byl použit pro popis matrice v deformačně napěťových modelech mechanických zkoušek kompozitního materiálu a výsledky byly porovnávány s experimentálními daty. Cíle, kterých má být dosaženo, jsou následující: • Seznámit se s konstitutivními modely hyperelastických izotropních a anizotropních materiálů a identifikací jejich parametrů na základě mechanických zkoušek. • Vytvořit výpočtové modely zkušebních těles z kompozitu "pryž - ocelové vlákno" pro různá uspořádání vláken a využít je při simulaci vybraných zkoušek. • Otestovat možnosti modelování kompozitu s využitím homogenizace jeho vlastností a porovnat výsledky obou přístupů. Výsledky, kterých bylo dosaženo: • Byly vytvořeny výpočtové modely s namodelovanými vlákny, jejichž deformačně napěťové charakteristiky se kvalitativně shodují s experimentem a kvantitativní rozdíl je 20% až 40% (viz.(4.3)). • Dále byla úspěšně provedena homogenizace vlastností výpočtového modelu s namodelovanými vlákny (viz.(4.4)).
|
|
|
Deformačně-napěťová analýza aterosklerotické tepny
Maša, Marek ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Podstatou této diplomové práce bylo řešení napětí a deformace kyčelní tepny člověka postižené aterosklerózou.Úloha byla řešena pomocí metody konečných prvků (MKP). Byly vytvořeny tři dvojrozměrné modely, na kterých se poté prováděl výpočet.Geometrie byla získána z příčných průřezů kyčelní tepny člověka postižené aterosklerózou.Tato geometrie vychází z použité literatury [2].Výpočet byl proveden v programovém systému ANSYS 11.0.
|
|
|
Computational modelling of mechanical tests of animal cell
Orlová, Lucie ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
The presented Master's thesis deals with the structural arrangement of living animal cells and their mechanical behavior under loading. The generalized aim is to describe mechanical responses of cells under either physiological or pathological conditions. A highly interdisciplinary approach interconnecting the computational methods of solid mechanics (finite element method in particular) with medical research is an inseparable part of the problem solution. A crucial step in proposing a computational model for approximation of a living cell behavior under loading conditions is to establish mechanically significant components to be incorporated into the calculation and to identify their material parameters. A presented computational model incorporates continuum entities such as the nucleus, membrane, and cytoplasm interconnected with a discrete mitochondrial network. This results in a novel hybrid model which is validated through comparison with experimental data and serves as a means to estimate the mitochondrial impact on overall cell stiffness.
|
|
|
Určení charakteristiky kónické vinuté tlačné pružiny
Loveček, Libor ; Žák, Stanislav (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná bakalářská práce se zabývá chováním kónické vinuté tlačné pružiny pod zatížením. V práci je uveden analytický výpočet dle teorie slabě zakřivených prutů. Výpočet je vytvořen pro konkrétní kónickou vinutou pružinu v matematickém prostředí MAPLE. Výsledky jsou porovnány s daty získanými pomocí experimentálního zkoušení pružiny.
|
host ::
RSS.