|
|
Mikro-prutové struktury s proměnným průměrem prutu
Brulík, Karel ; Jaroš, Jan (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Díky svým specifickým vlastnostem mají mikro-prutové struktury velký potenciál pro využití v aplikacích uvažujících absorpci energie. Ukazuje se, že běžné mikro-prutové struktury s konstantním objemovým podílem je možné navrhovat pro předem známé množství absorbované energie. V reálných aplikacích však často předem známé není. Proto se jako perspektivnější jeví využití struktur s proměnným objemovým podílem, které lze navrhovat pro širší škálu působících energií. Cílem této práce bylo porovnání mikro prutových struktur s proměnným průměrem prutu, vyrobených z nerezové oceli 316L technologií selective laser melting, z hlediska schopnosti absorpce energie. Za tímto účelem byly vyrobeny dva typy struktur – F2BCC a F2BCC_45, oba v konfiguracích s konstantním, plynule proměnným a skokově proměnným průměrem prutu. Struktury byly následně dynamicky zatěžovány pomocí pádového testu, jehož výsledky byly popsány průběhem deformace a sil v čase. Větší množství absorbované energie bylo naměřené u struktur typu F2BCC_45, a to až o 73 % v závislosti na konfiguraci struktury. Výsledky odhalily, že proměnný průměr prutu nemá velký vliv na množství absorbované energie, ale výrazně snižuje vzniklé rázy, dle typu a konfigurace struktury až o 54 %. Tato práce přináší komplexní pohled na deformační a napěťové charakteristiky obou typů struktur, a především porovnání vlivu proměnného průměru prutu.
|
|
|
Vliv výšky vrstvy na kritický úhel aditivně vyráběných mikro-prutových struktur
Nosek, Jakub ; Vrána, Radek (oponent) ; Vaverka, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem této práce je popsání vlivu výšky vrstvy na kritický úhel mikro-prutových struktur vyrobených technologií SLM. Vliv výšky vrstvy je zkoumán jak na samostatných prutech, tak i na celých mikro-prutových strukturách vyrobených z nerezového materiálu 316L. Při použití nižší výšky vrstvy lze dosáhnout lepší rozměrové přesnosti. U mikro-prutových struktur se zmenšilo množství nalepeného prášku ze spodní strany. Díky této práci je možné rozhodnout, zda má smysl snižovat výšku vrstvy za účelem zlepšení vyrobitelnosti mikro-prutových struktur i za cenu prodloužení výrobního času.
|
|
|
Porovnání mikro-prutových struktur pro absorpci energie
Koban, Tomáš ; Vrána, Radek (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Aditívne vyrobené kovové mikro-štruktúry majú značný potenciál v aplikáciách uvažujúcich absorpciu energie. Nedávny výskum v tejto oblasti viedol k lepšiemu porozumeniu deformačného správania mikro-štruktúr. Táto práca sa zaoberá porovnaním absorpčných vlastností mikro-prútových štruktúr vyrobených metódou selective laser melting v závislosti na ich topológii a základnom materiáli. Schopnosť absorbovať energiu bola skúmaná na troch geometrických konfiguráciách (BCC, BCCZ, GBCC) vyrobených z ocele 316L a hliníkovej zliatiny AlSi10Mg. Na porovnanie materiálov bolo zvolené kritérium špecifickej absorpcie energie. Lepšia schopnosť absorpcie energie bola zaznamenaná pre mikro-prútové štruktúry vyrobené z nerezovej ocele. Z hľadiska topológie bolo najväčšie množstvo absorbovanej energie namerané u štruktúry BCCZ. Táto práca popisuje deformačný mechanizmus mikro-prútových štruktúr a ponúka komplexné vyhodnotenie absorpčných vlastností pre obidva materiály.
|
|
|
Experimentální zjištění mechanických vlastností struktur vyráběných kovovým 3D tiskem
Porubský, Radek ; Jaroš, Jan (oponent) ; Vaverka, Ondřej (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá smykovým testováním mikro-prutových struktur, vyrobených technologií Selective laser melting. Způsob testování vycházel z normy ASTM D7078, která se zabývá testováním kompozitů. Pro experiment byly vybrány mikro-prutové struktury BCC a FCC s různými průměry prutu. V práci je popsán průběh a výsledky smykových zkoušek. Tyto reálné výsledky jsou porovnány s výsledky analýzy Metodou konečných prvků. Výsledky práce porovnávají vlastnosti struktur v závislosti na průměru prutu, typu struktury nebo na směru zatížení. Rozebrán je také vliv technologie výroby na vlastnosti struktur při zatěžování smykem. Výsledky ukázaly například to, že FCC struktura má při zatěžování smykem lepší mechanické vlastnosti než struktura BCC. U obou struktur se také potvrdilo, že struktury s větším průměrem prutu mají podstatně lepší vlastnosti než ty s průměrem prutu menším.
|
|
|
Analýza teplotního chování procesu aditivní výroby mikro-prutových struktur z materiálu AlSi10Mg
Nosek, Jakub ; Dočekalová, Kateřina (oponent) ; Paloušek, David (vedoucí práce)
Pomocí aditivních technologií je možné vyrábět složité díly, které jsou konvenčními technologiemi nevyrobitelné. Jedním z typických příkladů jsou mikro-prutové struktury. Výroba těchto struktur je poměrně náročná a odlišuje se od výroby objemových dílů. Cílem diplomové práce je popsání teplotního chování pří výrobě prutů technologií SLM. Pomocí numerické simulace, která reflektuje procesní parametry stroje, bylo možné analyzovat teplotní chování kolmých i skloněných prutů a detailně analyzovat jejich proces výroby. U prutů se ukazuje závislost průměru prutu na rozšiřování návaru vlivem předehřívání materiálu od předchozího skenování laserem. Finální geometrie skloněných prutů je tvořena napříč více vrstev. V práci je dále popsán vliv začátku a konce trajektorie laseru, který může ovlivnit kvalitu povrchu prutů.
|
|
|
Rázové namáhání mikro-prutových struktur vyrobených technologií Selective Laser Melting z hořčíkové slitiny WE43
Foltán, Tomáš ; Červinek, Ondřej (oponent) ; Jaroš, Jan (vedoucí práce)
Mikro-prutové struktury ze slitiny WE43 se díky své pevnosti a nízké hmotnosti jeví jako možné řešení v oblasti biomedicíny i letectví. Doposud provedený výzkum posuzoval hlavně chování těchto struktur při kvazistatickém zatěžování. Dynamické namáhání těchto struktur doposud nebylo hluboce zkoumáno. Tato práce se proto zabývá rázovým zatěžováním mikro-prutových struktur vyrobených metodou SLM. Na nízkorychlostním pádovém testeru byla otestována sada vzorků s různými základními buňkami a tloušťkou prutů. U vzorků se při nárazech posuzovala absorbovaná energie, průběh napětí a mechanismy deformace. Byl pozorován jasný vliv základní buňky struktury na množství pohlcené energie, kdy struktury o podobné relativní hustotě vykazovali značně rozdílné hodnoty. Největší měrná absorbovaní energie byla pozorována u struktur s buňkou FCCZ. Ukázalo se, že v porovnání s jinými materiály (např. ocel) je hořčík významně méně efektivní, což bylo nejspíše způsobeno jeho tendencí selhávat křehkým lomem. Provedené testy dávají představu o chování těchto struktur při nárazech a popisují tak schopnost struktur absorbovat energii, což může být užitečné např. při návrhu kostních implantátů v biomedicinském sektoru.
|
|
|
Mikro-prutové struktury s proměnným průměrem prutu
Brulík, Karel ; Jaroš, Jan (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Díky svým specifickým vlastnostem mají mikro-prutové struktury velký potenciál pro využití v aplikacích uvažujících absorpci energie. Ukazuje se, že běžné mikro-prutové struktury s konstantním objemovým podílem je možné navrhovat pro předem známé množství absorbované energie. V reálných aplikacích však často předem známé není. Proto se jako perspektivnější jeví využití struktur s proměnným objemovým podílem, které lze navrhovat pro širší škálu působících energií. Cílem této práce bylo porovnání mikro prutových struktur s proměnným průměrem prutu, vyrobených z nerezové oceli 316L technologií selective laser melting, z hlediska schopnosti absorpce energie. Za tímto účelem byly vyrobeny dva typy struktur – F2BCC a F2BCC_45, oba v konfiguracích s konstantním, plynule proměnným a skokově proměnným průměrem prutu. Struktury byly následně dynamicky zatěžovány pomocí pádového testu, jehož výsledky byly popsány průběhem deformace a sil v čase. Větší množství absorbované energie bylo naměřené u struktur typu F2BCC_45, a to až o 73 % v závislosti na konfiguraci struktury. Výsledky odhalily, že proměnný průměr prutu nemá velký vliv na množství absorbované energie, ale výrazně snižuje vzniklé rázy, dle typu a konfigurace struktury až o 54 %. Tato práce přináší komplexní pohled na deformační a napěťové charakteristiky obou typů struktur, a především porovnání vlivu proměnného průměru prutu.
|
|
|
Computational Models for Non-linear Mechanical Loading Analyses of Lattice Structures Made by Laser Powder Bed Fusion
Červinek, Ondřej ; Dr. Michael R. Tucker (oponent) ; Haas/, Franz (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
The development of additive technologies in recent years has enabled the manufacturing of metamaterials with porous internal architecture, called lattice structures, from several types of metal alloys. With these structures, it is possible to develop lightweight parts with potential in the field of mechanical energy absorption. Their implementation in vehicle deformation zones can increase the safety of passengers. The properties of structures allow to design absorbers with specific type of behavior which reduce the overload applied on the vehicle crew during an accident. To use these parts for specific applications, it is necessary to estimate their deformational behavior. Recent research has shown that the parent material of these structures has properties different from those of conventional bulk components produced by the same technologies. It means that, for efficient use of lattice structures, their specific properties and deformation characteristics must be accurately mathematically described. However, a mathematical model that would consider a description of all significant deformation characteristics of lattice structures is not available. Therefore, this thesis focuses on development of non-linear numerical model of lattice structures loading with inclusion of the most significant geometrical imperfections, specific properties of multi-strut samples and dynamic effects. The structures are made of aluminum alloy AlSi10Mg and stainless steel 316L using the selective laser melting technology. Two different finite element analysis approaches are used to create the geometry model that allows inspection of the deformation features in detail. The results of both models confirm that geometrical imperfections related to a change in shape and cross-sectional area of the strut have a significant impact on the resulting mechanical properties. Their inclusion in the geometry model improves the accuracy of the simulation results. Furthermore, the mechanical properties of lattice structures determined by multi-strut samples significantly better represent properties of structures for quasi-static and dynamic loading. The final parameter verification simulation of lattice structures loading at several velocities shows good agreement between the experiment and the computational solution. A similar parametrical study can lead to the finding of efficient structure configurations determined for a specific amount of absorbed energy without prior manufacturing and testing.
|
|
|
Experimentální zjištění mechanických vlastností struktur vyráběných kovovým 3D tiskem
Porubský, Radek ; Jaroš, Jan (oponent) ; Vaverka, Ondřej (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá smykovým testováním mikro-prutových struktur, vyrobených technologií Selective laser melting. Způsob testování vycházel z normy ASTM D7078, která se zabývá testováním kompozitů. Pro experiment byly vybrány mikro-prutové struktury BCC a FCC s různými průměry prutu. V práci je popsán průběh a výsledky smykových zkoušek. Tyto reálné výsledky jsou porovnány s výsledky analýzy Metodou konečných prvků. Výsledky práce porovnávají vlastnosti struktur v závislosti na průměru prutu, typu struktury nebo na směru zatížení. Rozebrán je také vliv technologie výroby na vlastnosti struktur při zatěžování smykem. Výsledky ukázaly například to, že FCC struktura má při zatěžování smykem lepší mechanické vlastnosti než struktura BCC. U obou struktur se také potvrdilo, že struktury s větším průměrem prutu mají podstatně lepší vlastnosti než ty s průměrem prutu menším.
|
|
|
Analýza teplotního chování procesu aditivní výroby mikro-prutových struktur z materiálu AlSi10Mg
Nosek, Jakub ; Dočekalová, Kateřina (oponent) ; Paloušek, David (vedoucí práce)
Pomocí aditivních technologií je možné vyrábět složité díly, které jsou konvenčními technologiemi nevyrobitelné. Jedním z typických příkladů jsou mikro-prutové struktury. Výroba těchto struktur je poměrně náročná a odlišuje se od výroby objemových dílů. Cílem diplomové práce je popsání teplotního chování pří výrobě prutů technologií SLM. Pomocí numerické simulace, která reflektuje procesní parametry stroje, bylo možné analyzovat teplotní chování kolmých i skloněných prutů a detailně analyzovat jejich proces výroby. U prutů se ukazuje závislost průměru prutu na rozšiřování návaru vlivem předehřívání materiálu od předchozího skenování laserem. Finální geometrie skloněných prutů je tvořena napříč více vrstev. V práci je dále popsán vliv začátku a konce trajektorie laseru, který může ovlivnit kvalitu povrchu prutů.
|
host ::
RSS.