|
|
Microstructure of commercially pure titanium after cryogenic milling and spark Plasma sintering
Kozlík, J. ; Harcuba, P. ; Stráský, J. ; Chráska, Tomáš ; Janeček, M.
Commercially pure titanium was prepared by advanced powder metallurgy methods with the aim to produce the ultra-fine grained material. Cryogenic attritor milling was used as a first step to refine the microstructure at liquid argon temperatures to suppress recovery and dynamic recrystallization. Spark plasma sintering was subsequently employed to produce bulk material, exploiting its ability to achieve fully dense structure in short time and thus to reduce the grain growth. In order to understand the undergoing microstructural changes during the process, detailed investigation was performed after each preparation step. Powder morphology was changed significantly after milling, while particle fragmentation was only limited. Grain size after sintering was in micrometer scale, relatively independent of sintering conditions.
|
|
|
Půdorysně zakřivená konstrukce z předpjatého pásu.
Kocourek, Petr ; Stráský, Jiří (vedoucí práce)
Tématem disertační práce je studium půdorysně zakřivených lávek pro pěší tvořených předpjatým pásem. V nedávné době bylo postaveno několik pozoruhodných půdorysně zakřivených lávek pro pěší, které jsou na vnitřním okraji zavěšeny na visutých anebo závěsných kabelech. Půdorysně zakřivené konstrukce tvořené předpjatým pásem však dosud nebyly realizovány. Úkolem této práce proto bylo odpovědět na otázku, zda je použití předpjatých pásů u půdorysně zakřivených konstrukcí vůbec možné. Z tohoto důvodu byla v první fázi vypracována studie proveditelnosti těchto konstrukcí. Využity byly znalosti jednak půdorysně zakřivených konstrukcí vynášených kabely a také přímých předpjatých pásů. Pro matematické modelování byl použit MKP systém ANSYS. Získané poznatky byly dále využity při návrhu nového typu moderní, estetické půdorysně zakřivené lávky pro pěší. Lávku tvoří štíhlá železobetonová mostovka, která je prostřednictvím ocelových konzol na vnitřní straně půdorysného oblouku ztužena ocelovým průřezem. Kroucení mostovky vyvolané půdorysným zakřivením a nesymetrickým průřezem je vyrovnáváno kabelem situovaným v madle zábradlí. Rozpětí lávky je 45 m, vzepětí půdorysného oblouku 10 m, volná šířka lávky je 3 m. Popsáno je obecné působení konstrukce, provedena byla podrobná statická a dynamická analýza konstrukce. Navržená konstrukce včetně postupu výstavby byla experimentálně ověřena na zmenšeném fyzikálním modelu lávky v měřítku 1:6. Popsána je použitá modelová analogie, návrh konstrukce modelu včetně jeho realizace. Model byl podroben sérií zatěžovacích zkoušek včetně finální zkoušky mezní únosnosti. Provedené zkoušky prokázaly dobrou shodu výpočtu se skutečností, správnost návrhu a vysokou únosnost navržené konstrukce. Získané výsledky a zkušenosti z návrhu konstrukce a realizace modelu tvoří základ pro realizaci studovaných konstrukcí v inženýrské praxi.
|
|
|
Analýza půdorysně zakřivených závěsných a visutých lávek
Koláček, Jan ; Stráský, Jiří (vedoucí práce)
Dizertační práce je zaměřena na statickou a dynamickou analýzu půdorysně zakřivených zavěšených a visutých lávek pro pěší, které jsou zavěšeny pouze na vnitřní straně mostovky. První část práce se zabývá analýzou rovnováhy mostovky v příčném směru při jednostranném zavěšení příčného řezu. Cílem je navrhnout průřez a jeho uspořádání tak, aby mostovka nebyla od zatížení vlastní tíhou a stálým zatížením namáhána kroutícím momentem. Pro ověření podmínek rovnováhy v příčném směru s vlivem a bez vlivu předpětí byla vypracována jednoduchá studie. Další část práce se věnuje vytvoření studie půdorysně zakřivené zavěšené lávky pro pěší. Ve studii bylo detailně popsáno nalezení výchozího stavu konstrukce a provedla se základní statická a dynamická analýza za použití dostupného software. Úkolem statické analýzy bylo popsat odezvu konstrukce na nejčastěji působící zatížení, nikoliv však návrh a dimenzování v souladu s platnými normami. Dynamická analýza umožnila ověřit náchylnost konstrukce k vibracím a jiným škodlivým účinkům vynuceného kmitání, které nabývají na významu u lávek pro pěší díky jejich štíhlosti. Dalším cílem práce bylo vypracování studie zakřivené visuté konstrukce zavěšené pouze na vnitřním okraji. Ucelený postup analýzy těchto konstrukcí nebyl obsažen v žádné dostupné literatuře. Zejména nalezení výchozího stavu visutého lana není nikde a nikým zdokumentováno. Studie byla analyzována se stejnou geometrií jako u předchozí zavěšené varianty, aby bylo možné tyto druhy konstrukcí porovnat. Nakonec se provedla statická a dynamická analýza. V poslední části práce se ověřilo na plně funkčním fyzikální modelu v měřítku 1:10 konstrukční řešení, navržený postup hledání výchozího stavu konstrukce, odezva konstrukce na statické zatížení a zjistila se mezní únosnost konstrukce. Důležitým krokem bylo vyhodnocení a srovnání výsledků z provedeného fyzikálního modelu proti výpočtovému matematickému modelu z pohledu výchozího stavu, statické a mezní zatěžovací zkoušky.
|
|
|
Lávky pro pěší tvořené plochým obloukem
Jurík, Michal ; Stráský, Jiří (vedoucí práce)
Tématem disertační práce je studium lávek pro pěší tvořených plochým obloukem. Pro pochopení základního statického působení plochého oblouku byla vypracována studie zabývající se návrhem přímého plochého oblouku jako lávky pro pěší o velkém rozpětí a vlivu tuhosti na jejím vzepětí. Pro matematické modelování byl použit MKP systém ANSYS. Bylo prokázáno, že k návrhu čistě betonového plochého oblouku je nezbytná obrovská ohybová tuhost, čehož lze dosáhnout pouze pomocí masivního průřezu. Získané poznatky byly dále použity při návrhu unikátní lávky pro pěší tvořené půdorysně zakřiveným plochým obloukem, kde k přenosu velkých ohybových momentů byla navržena ocelová trubka. Bylo testováno hned několik variant s rozdílným rozpětím a půdorysným vzepětím oblouku. Z testovaných variant byla následně vybrána lávka o rozpětí 45 m a půdorysném vzepětí oblouku 10 m, která se jevila nejlépe a dále byla detailně analyzována. Studovaná konstrukce je tvořena betonovou deskou, která je prostřednictvím ocelových konzol na vnitřní straně ztužena ocelovou trubkou s odstupňovanou tloušťkou stěny. Vnější kabely, které jsou vedeny v trubce zábradlí, vyrovnávají účinky kroucení od vlastní tíhy. Navržená konstrukce a postup statické analýzy byly experimentálně ověřeny na plně funkčním zmenšeném modelu konstrukce v měřítku 1:6. V práci je popsána použitá modelová analogie a dále je podrobně dokumentován návrh a realizace modelu. Provedené zatěžovací zkoušky modelu prokázaly správnost návrhu půdorysně zakřivené lávky, její vysokou únosnost a správnost vyvinutého postupu statické analýzy. Získané výsledky a zkušenosti z návrhu konstrukce a realizace modelu tvoří základ pro realizaci studovaných konstrukcí v inženýrské praxi. Poslední část disertační práce se zabývá možností náhrady ocelových komponent betonem u lávky tvořené půdorysně zakřiveným plochým obloukem. Z této studie vyplývá, že využití betonu je značně limitováno rozpětím lávky.
|
|
|
Lávka pro pěší
Hibš, Daniel ; Kocourek,, Petr (oponent) ; Stráský, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá novým přemostěním vícepruhové komunikace. Převáděná komunikace je stezka pro pěší a cyklisty spojující významné aglomerace. Byly zpracovány tři varianty přemostění a pro další podrobné zpracování byla vybrána varianta C. Jedná se o nesymetricky zavěšenou lávku s monolitickou mostovkou. V zavěšené části nad převáděnou komunikací je mostovka tvořena prefabrikovanými segmenty. Zavěšení konstrukce je realizováno ze dvou skloněných pylonů tvořící tvar písmene V. Analýza konstrukce probíhala v programu MIDAS Civil, kde byl zadán kompletní model konstrukce včetně navazující estakády. Model vystihuje postup výstavby konstrukce a zahrnuje dotvarování a smršťování betonu. Bylo použito proměnné zatížení od dopravy, teploty a větru. Následně byla konstrukce posouzena na mezní stavy únosnosti a použitelnosti. Posouzení probíhala v programu IDEA StatiCa s doplněním ručními výpočty. Statický výpočet zahrnuje i posouzení konstrukce na harmonické buzení od chodců. Následně byly vypracovány přehledné výkresy, podrobné výkresy a vizualizace.
|
|
|
Hledání tvaru skořepinových konstrukcí
Musil, Jiří ; Bažant, Zdeněk (oponent) ; Vítek,, Jan (oponent) ; Stráský, Jiří (vedoucí práce)
Tématem předkládané disertační práce je návrh betonových skořepinových konstrukcí se zaměřením na hledání jejich optimálního tvaru. Optimálním tvarem je tvar, při kterém, pro dané zatížení, obvykle vlastní tíhu, nevznikají v konstrukci žádná významná ohybová namáhání, konstrukce se nachází v tzv. membránovém stavu. Inspirací pro tuto práci je činnost švýcarského inženýra Heinze Islera, který vyvíjel tvary skořepinových konstrukcí pomocí modelových zkoušek vhodně zatížených, ohybově netuhých membrán. Na základě inverze výslednicového tvaru navrhoval skořepinové konstrukce o velkých rozpětích, které svoji tíhu přenášely téměř výhradně membránovými silami. V této práci je prezentováno numerické řešení výše zmíněných modelových zkoušek pomocí programu Midas Civil. Na příkladu průvěsu lana jsou demonstrovány základní principy metody. Numericky nalezené tvary jsou porovnány s analytickým řešením průvěsové křivky lana. Na základě numericky nalezených tvarů je následně navržena skořepina a je popsáno její namáhání při zatížení vlastní tíhou, zejména ve vztahu k membránovému působení. V další části jsou získané znalosti a postupy použity pro návrh tří relativně komplikovaných skořepinových konstrukcí. Každá konstrukce je staticky analyzována a je popsáno její statické působení. Studovány jsou konstrukce s dokonale tuhými, respektive pružnými podporami, které simulují reálné chování podpor. V závěru práce jsou výsledky statické analýzy vybrané skořepiny experimentálně ověřeny na fyzikálním modelu v měřítku 1:55,56. Model je vystavěn metodou 3D tisku. V práci je popsána použitá modelová podobnost, zdokumentován proces návrhu a výroby modelu a provedení vlastního experimentu. Uskutečněné zatěžovací zkoušky potvrdily optimální návrh skořepinové konstrukce a platnost numerické metody hledání jejich tvaru. Prezentované principy a postupy je možné, při dostatečné míře odpovídajících znalostí, použít v inženýrské praxi.
|
|
|
Microstructure and mechanical properties of ultra-fine grained titanium alloys
Václavová, Kristína ; Stráský, Josef (vedoucí práce) ; Šíma, Vladimír (oponent)
Název práce: Mikrostruktura a mechanické vlastnosti ultrajemnozrnných slitin titanu Autor: Bc. Kristína Václavová Katedra / Ústav: Katedra fyziky materiálů Vedoucí diplomové práce: PhDr. RNDr. Josef Stráský, Ph.D. Abstrakt: Metastabilní β-slitiny titanu Ti-15Mo a Ti-6,8Mo-4,5Fe-1,5Al (TIMETAL LCB) byly připraveny metodou torze za vysokého tlaku, která patří mezi metody intenzivní plastické deformace. Mikrotvrdost slitin Ti-15Mo a TIMETAL LCB se zvyšuje s rostoucí vloženou deformací - tedy se zvyšujícím se počtem otáček HPT a také s rostoucí vzdáleností od středu vzorku. Nejvyšší hodnoty mikrotvrdosti po deformaci HPT výrazně převyšují mikrotvrdost dvoufázového α + β materiálu po tepelném zpracování. Deformovaná mikrostruktura byla studována rastrovací elektronovou mikroskopií a difrakcí zpětně odražených elektronů. Výrazné dvojčatění bylo pozorováno u obou studovaných slitin. Mechanismus vícenásobného dvojčatění výrazně přispívá k fragmentaci zrn a tedy ke zjemnění mikrostruktury. Struktura defektů ve slitině Ti-15Mo byla studována pomocí pozitronové anihilační spektroskopie. Jedinými defekty detekovanými pozitronovou anihilační spektroskopií jsou dislokace. Hustota dislokací se zvyšuje s počtem HPT otáček a s rostoucí vzdáleností od středu vzorku. Nárůst hustoty dislokací je podstatným zdrojem nárůstu...
|
|
|
Mikrostruktura a mechanické vlastnosti slitiny Ti15Mo připravené metodou ECAP
Terynková, Anna ; Stráský, Josef (vedoucí práce) ; Šíma, Vladimír (oponent)
V bakalářské práci byly studovány mechanické vlastnosti a mikrostruktura slitiny Ti-15Mo připravené pomocí protlačování lomeným kanálem (equal channel angular pressnig - ECAP) a jejich závislost na počtu průchodů lomeným kanálem. Byla studována mikrotvrdost Vickersovou metodou, mikrostruktura pomocí skenovací elektronové mikroskopie a pomocí difrakce zpětně odražených elektronů. Nakonec byl změřen modul pružnosti pomocí rezonanční ultrazvukové spektroskopie. Mikrotvrdost po prvním průchodu lomeným kanálem výrazně vzrostla oproti nedeformovanému stavu, po dvou a třech průchodech se příliš nezměnila a opět vzrostla po čtvrtém průchodu kanálem. Na všech vzorcích byla pozorována zrna o velikosti řádově stovek mikrometrů. S rostoucí deformací se zvyšoval podíl dvojčat. V některých vzorcích byly pozorovány také deformační pásy. Modul pružnosti výrazně rostl s rostoucí deformací ECAP a jeho vývoj je kvalitativně srovnatelný s vývojem mikrotvrdosti. Vzhledem k tomu, že deformace ECAP byla prováděna při teplotě 250řC, lze očekávat, že při zpracování materiálu docházelo k tvorbě fáze omega. Vyšším objemovým podílem fáze omega lze vysvětlit současný nárůst mikrotvrdosti a modulu pružnosti.
|
|
|
Microstructure and Texture of Titanium Prepared by Powder Metallurgy
Kozlík, Jiří ; Stráský, Josef (vedoucí práce) ; Chráska, Tomáš (oponent)
Komerčně čistý titan byl připraven jako objemový materiál pomocí práškové metalurgie, konkrétně pomocí kryogenního mletí a sintrování elektrickým prou- dem, s cílem připravit ultrajemnozrnný materiál se zvýšenou pevností. Mikro- struktura prášků po mletí byla detailně zkoumána pomocí transmisního EBSD - nové metody, která umožnila první přímé pozorování textury uvnitř částic. Tato textura je podobná textuře po válcování díky podobnosti deformačních mecha- nismů. V prášku byla pozorována zrna s velikostí pod 100 nm. Vliv parametrů sintrování na vlastnosti materiálu byl studován pomocí skeno- vací elektronové mikroskopie včetně EBSD, rentgenové difrakce a pomocí měření mikrotvrdosti. Byl odhalen kompromisní vztah mezi porozitou a velikostí zrna - zcela neporézní materiál s ultrajemnozrnnou strukturou není možné připravit. Zvýšený obsah kyslíku je hlavním faktorem přispívajícím ke zpevnění materiálu, zatímco porozita má značně nepříznivý vliv na mechanické vlastnosti. Textura prášku byla za- chována i v sintrovaném materiálu. Možnost stabilizace ultrajemnozrnné struktury mechanickým legováním Ti s oxi- dem ytritým byla studována se smíšenými výsledky. Stabilizace byla úspěšná,...
|
|
|
Biokompatibilní beta slitiny titanu zpevněné kyslíkem
Preisler, Dalibor ; Stráský, Josef (vedoucí práce) ; Kužel, Radomír (oponent)
Biokompatibilní beta slitiny titanu zpevněné kyslíkem Beta-Ti slitina Ti-35Nb-6Ta-7Zr-0.7O (hm. %) vykazuje nízký modul pružnosti a vysokou pevnost díky intesticiálnímu zpevnění kyslíkem. Tyto mechanické vlastnosti jsou příznivé pro výrobu kloubních implantátů. V diplomové práci je výše zmíněná slitina studována ve stavech připravených různým termomechanickým zpracováním, a to: v litém stavu, ve stavu po tlakových zkouškách za tepla, po zápustkovém kování, válcování a po kování zastudena, následovaného žíháním. Mechanické vlastnosti a mikrostruktura připravených stavů byly studovány se zájmem zlepšit nízkou únavovou odolnost litého stavu, která je způsobena porozitou a velkými zrny. Válcování zlepšilo únavovou odolnost materiálu, zejm. zjemněním zrn. Dále bylo ukázáno, že kombinací kování zastudena a rekrystalizačního žíhání lze dosáhnout významného zjemnění zrn. Průmyslové aspekty výroby implantátů studovanými metodami byly diskutovány. Ve druhé části práce byla prozkoumána možnost snížení modulu pružnosti redukcí stability beta fáze (snížením obsahu Nb a Ta) při současném zachování vysoké pevnosti zajištěné vysokým obsahem intersticiálního kyslíku. Bylo navrženo a vyrobeno několik slitin, a byly charakterizovány jejich mikrostruktura a mechanické vlastnosti. Bylo zjištěno, že modul pružnosti slitin je...
|
host ::
RSS.