|
|
Computational Modelling of Mechanical Behaviour of "Elastomer-Steel Fibre" Composite
Lasota, Tomáš ; Okrouhlík,, Miloslav (oponent) ; Nováček,, Vít (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
This thesis deals with composite materials made of elastomer matrix and steel reinforcement fibres with various declinations. It presents computational simulations of their mechanical tests in uniaxial tension and three-point bending realized using finite element (FE) method, and their experimental verification. The simulations were carried out using two different models - bimaterial and unimaterial computational models. The bimaterial model reflects structure of the composite in detail, i.e. it works with the matrix and individual fibres. When the bimaterial model is used, then it is necessary to create each fibre of the composite in the model and it makes numbers of disadvantages (creation of the model is laborious, higher number of elements are needed for discretization of an individual fibre in FE softwares and computational time is higher). On the other side, the unimaterial model does not distinguish the individual fibres, but it works with a model of the whole composite as a homogeneous material and the reinforcing effect of the fibres is included in the strain energy density function. Comparison between experiments and simulations shows that the bimaterial model is in good agreement with the experiments unlike the unimaterial one being able to provide adequate results in the case of tension load only. Hence, a new way was sought of how to extend the unimaterial model by the bending stiffness of fibres. In 2007 Spencer and Soldatos published a new extended unimaterial model that is able to work with both tension and bending stiffnesses of fibres. However, their model is based on Cosserat continuum theory, it is very complicated and is not suitable for practical application. Hence, a new simplified model was created in the thesis (partially according to the Spencer and Soldatos) with own strain energy density function proposed. In order to verify the new unimaterial model with bending stiffness, all the needed equations were derived and a new own finite element solver was written. This solver is based on Cosserat continuum theory and contains the mentioned anisotropic hyperelastic unimaterial model with bending stiffness. It was necessary to use the so called C1 elements, since the Cosserat theory works with second derivatives of displacements. The C1 elements ensure continuity of both displacements field and their first derivatives. Finally, new simulations were performed using the created FE solver and they show that the bending stiffness of fibres can be driven by the appropriate material parameter. In conclusion of this work it is discussed whether the new unimaterial model with bending stiffness is able to provide the same results as the bimaterial model, namely for both tension and bending loads of a composite specimen.
|
|
|
Numerical solutions of EMC problems of small airplanes
Šeděnka, Vladimír ; Dědková, Jarmila (oponent) ; Mazánek, Miloš (oponent) ; Raida, Zbyněk (vedoucí práce)
The dissertation describes actual problems in certifying small airplanes, which are to be solved by numerical modeling of the airplanes. The work is closely linked to the European project HIRF-SE, which deals with this problem. The essential part of the work is devoted to describing design of two modules within the HIRF SE framework: time-domain finite-element solver BUTFE and its excitation module BUTFE_EXC. The thesis describes solution of absorbing boundary conditions, dispersive media, anisotropy and thin wire approximation. Special attention is devoted to a proper approximation of thin wires with sharp bends. Current implementation of the approximation leads to overlaps of wire segments.
|
|
|
Návrh optoelektrického snímače biologických tkání
Balík, Zdeněk ; Bartlová, Milada (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
Biologické tkáně jsou opticky nehomogenní a absorpční materiály. Jsou složeny z různých struktur, jako jsou buňky, buněčné organely a různé vláknové struktury. Vlivem těchto struktur dochází k různým interakcím se světlem a k jevům jako je absorpce, rozptyl nebo polarizace světla. Ke zkoumání zralosti masa se používají četné metody ultrazvukové, elektromagnetické, elektrické i optické. Svaly představují anizotropní prostředí, jehož elektrické a optické vlastnosti se mění v závislosti na směru šíření signálů. V této práci je zkoumáno porovnání elektrických impedančních měření s měřením rozptýleného polarizovaného světla. Zvolili jsme vzorky vepřového a kuřecího masa, které se vyznačují relativně homogenní strukturou. Elektrická metoda je slibná v tom, že poskytuje mnohem více informací pomocí relativně laciného a rychlého měřicího systému. Navržená optická metoda umožnuje měřit stáčení polarizační roviny s časem zrání masa v rozsahu 95°. Přes první nadějné dosažené výsledky v této diplomové práci bude třeba provést další měření, která by ukázala vztah mezi optickým rozptylem, elektrickou anizotropií a strukturálními změnami v mase při jeho stárnutí.
|
|
|
Kvalita hydrofobních domén v systémech polyelektrolyt-tenzid
Holínková, Petra ; Vala, Martin (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
V rámci této bakalářské práce byly pomocí fluorescenční spektroskopie zkoumány fotofyzikální vlastnosti čtyř fluorescenčních sond v závislosti na viskozitě jejich okolí. Pro sondy DPH, DPB a perylen byla stanovena závislost anizotropie fluorescence a pro P3P závislost poměru excimer/monomer na viskozitě prostředí. Anizotropní sondy DPH a perylen byly dále použity pro studium interakcí mezi hyaluronanem a kationaktivním tenzidem CTAB (koncentrace pod CMC) ve vodném prostředí a v 0,15 M NaCl. Informace o vznikajících hydrofobních doménách byly získány měřením anizotropie a intenzity fluorescence v závislosti na koncentraci CTAB ve vzorku. Bylo zjištěno, že ve vodném prostředí již po prvních přídavcích CTAB k hyaluronanu vznikají malé hydrofobní domény navázané na jeho řetězec. Od určité vyšší koncentrace CTAB se tvoří gelová oblast a dochází k fázové separaci. Po přídavku NaCl dochází k reorganizaci tohoto systému a u vyšších koncentrací CTAB pravděpodobně ke vzniku volných micel v roztoku.
|
|
|
Mikroviskozitní sondy ve studiu agregací systému biopolymer-tenzid
Vašíčková, Kamila ; Vala, Martin (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Byl zkoumán vliv koncentrace kationaktivního tenzidu a vliv iontové síly na anizotropii fluorescence sond difenylhexatrienu a fluoresceinu v systému s kationaktivním tenzidem a v systému kationaktivního tenzidu s hyaluronanem. Měření bylo provedeno metodou fluorescenční spektroskopie. Zjištěná anizotropie poskytuje informace o mikroviskozitě zkoumaných systémů. Dále byl zkoumán systém kationaktivního tenzidu s hyaluronanem při použití sond 9-(2-karboxy-2-kyanovinyl)julolidin, 4-(dikyanovinyl)julolidin a 1,3bispyrenylpropan. Informace o mikroviskozitě mikroprostředí udává integrál pod emisní křivkou u 9-(2-karboxy-2-kyanovinyl)julolidinu a 4-(dikyanovinyl)julolidinu a poměr excimer/monomer u 1,3bispyrenylpropanu. Bylo zjištěno, že vliv iontové síly na anizotropii difenylhexatrienu a fluoresceinu se projevil pouze při prvním přídavku soli, tj. při iontové síle 0,025 mol dm-3 a že přídavek hyaluronanu má vliv na anizotropii difenylhexatrienu a fluoresceinu pouze ve vzorcích bez přídavku soli. Výsledky měření s 9(2-karboxy-2-kyanovinyl)julolidinem a 4-(dikyanovinyl)julolidinem popisují vznik agregátů kationaktivního tenzidu s hyaluronanem a charakterizují tyto agregáty s hyaluronanem z hlediska mikroviskozity.
|
|
|
Statické řešení dřevěné střešní konstrukce
Sedlák, Petr ; Gratza, Roman (oponent) ; Kytýr, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá numerickým modelováním a posouzením již realizované dřevěné konstrukce zastřešení haly tělocvičny Základní školy TGM v Bílovci. Studie je zpracována v programovém systému ANSYS. Jsou vytvořeny různé 2D numerické modely i 3D model, u kterých je provedeno posouzení podle současných normových předpisů.
|
|
|
Ultrasonic characterization of CFRP anisotropy
Kling, M. ; Tokar, Daniel ; Převorovský, Zdeněk
In the paper, a new method for evaluation of CFRP (carbon fiber-reinforced plastic) anisotropy is presented. Such material is composed of carbon fabric, i. e. epoxy layers with different orientation, which makes material stronger and lighter. These specific properties are generally used in aerospace and automotive industry. Measurement method is based on a special multi-directional ultrasonic probe with eight built-in piezoceramic elements used for elastic wave propagation measurement. CFRP anisotropy evaluation is twofold: the first method is based on determination of the wave propagation velocities in different directions. The second way exploits the spectral non-linearity between harmonic frequencies’ ratios and signal amplitude, which is an important parameter for defects’ detection in NDT (non-destructive testing). Both experimental data were statistically validated and the obtained results are promising for further use in the field of research and industry.
|
|
|
In-vivo Mapping of Human Skin Anisotropy Using Multi-directional Ultrasonic Probe
Tokar, Daniel ; Hradilová, Jana ; Převorovský, Zdeněk
In this paper, investigation of anisotropic behavior of forearm and back skin tissue is presented. Knowledge in this research field is of great interest mainly in dermatology, plastic surgery and regenerative therapies. Anisotropy characteristics of the skin are determined by ultrasonic wave propagation velocity using special multi-directional flexible ultrasonic probe, which enables local investigation of skin anisotropy in vivo. Assessing data, obtained from local measurements of human back, enables visualization of anisotropy map of the back skin tissue. Findings in current state of human skin anisotropy using the multi-directional ultrasonic probe provide an easy method to evaluate the local anisotropy of inter-individual skin tissue.
|
|
|
Vliv anizotropie a minerálního složení na fázové přeměny a tepelnou roztažnost hornin
Plevová, Eva
Grantový projekt byl zaměřen na posouzení vlivů složení a stavby hornin na jejich teplotní roztažnost spolu s vlivem fázových změn a dalších reakcí probíhajících v systému během tepelného namáhání daného materiálu. Cílem projektu byl návrh metodiky stanovení tepelné roztažnosti hornin v závislosti na jejich složení a stavbě. K analýzám byly vybrány a dále testovány 3 geneticky odlišné typy hornin : pískovce, mramory a žuly. Výsledky grantového projektu potvrdily, že metoda simultánní termogravimetrické a diferenciální termické analýzy spolu s metodou termomechanické analýzy může být efektivně využívána v oblasti výzkumu hornin a především v oblasti studia jejich tepelně-mechanických vlastností.
|
|
|
Šíření vln v 3D prostředí s kubickou anizotropií
Červ, Jan
V anisotropním prostředí s kubickou symetrií je studováno šíření harmonických vln. Jsou odvozeny obecné vztahy pro fázové rychlosti a polarizační vektory pro kvazipodélné a kvazipříčné vlny v rovinách typu (1 0 0). Pro obecný směr vlnového vektoru je navrženo a odladěno numerické řešení v prostředí Matlab.
|
host ::
RSS.