|
| |
|
|
Deformačně-napěťová analýza tepny s ateromem
Janík, Rostislav ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
V této diplomové práci je rozpracována deformačně napěťová analýza kyčelní tepny s ateromem. Model tepny je vytvořen jako 3D a symetrický v podélném řezu. První část práce se zabývá rešerší, která zahrnuje zisk informací z oblasti medicíny potřebných k řešení dané problematiky. Další část se věnuje nelineární mechanice, konstitutivnímu modelování z hlediska biomechaniky a výpočtovému modelování tepen. V následující části je již provedena analýza pro zatížení tepny zvýšeným krevním tlakem. Nakonec byly specifikovány nejistoty použitého modelu a vyhodnoceno riziko ruptury aterosklerotického plátu.
|
|
|
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.
|
|
|
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 výdutí tepen
Mucha, Petr ; Janíček, Přemysl (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá vytvořením výpočtového modelu arteriální výdutě, zohledňujícího její reálnou geometrii a konstitutivní chování, a následným posouzením rizika ruptury na základě porovnání největšího hlavního napětí uvnitř stěny výdutě a intaktní aorty. V oblasti konstitutivního chování nabízí ucelený přehled a vzájemné srovnání všech dostupných konstitutivních (hyperelastických) modelů za předpokladu jejich objemové nestlačitelnosti. Hlavní motivací této práce je ale snaha o vytvoření metody pro nalezení „nezatížené“ = „beznapěťové“ = „prvotní“ = zmenšené (redukované) geometrie, kterou obecně neznáme. Doposud používané modely geometrie výdutě, pocházející ze snímků pořízených počítačových tomografem, představují vždy již deformovanou konfiguraci od krevního tlaku, axiálního protažení a reziduální napjatosti.
|
|
|
Deformačně napěťová analýza aortálních výdutí
Man, Vojtěch ; Janíček, Přemysl (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na deformačně-napěťovou analýzu aortálních výdutí pomocí softwaru ANSYS. Využívá přitom modely založené na individuální geometrii AAA pěti pacientů získané rekonstrukcí z CT snímků. Do modelu geometrie jsou zahrnuty i odbočující tepny a posouzení jejich vlivu na koncentraci napětí ve stěně AAA je jedním z cílů této práce. Pro analýzu je použit hyperelastický model materiálu, který vychází z materiálových zkoušek lidských aortálních tkání.
|
|
|
Deformačně-napěťová analýza arteriálních aneuryzmat
Tesařová, Petra ; Skácel, Pavel (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce je vytvoření konečnoprvkového modelu aneuryzmatu a provedení napěťově-deformační analýzy stěny aneuryzmatu pomocí softwaru ANSYS. Model geometrie výdutě na břišní aortě vychází z CT snímků konkrétního pacienta. V práci jsou porovnány dva vybrané konstitutivní modely, z nichž každý vychází z jiných mechanických zkoušek provedených na vzorcích lidské arteriální tkáně. Dále je formulována mezní podmínka pro porušování soudržnosti stuktury stěny aneuryzmatu. Na základě výsledků výpočtu napětí ve stěně aneuryzmatu a této podmínky jsou spočítány součinitele bezpečnosti a risk faktory ruptury.
|
|
|
Elektro-hydrodynamický model pro bioimpedanční pletysmografii
Vyroubal, Petr ; Uruba,, Václav (oponent) ; Horák,, Vladimír (oponent) ; Maxa, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná dizertační práce se zabývá studiem elektro-hydrodynamiky v oblasti numerického modelování biomechanických systémů, konkrétně v metodě bioimpedanční pletysmografie. Řešení úlohy pulsujícího proudění krve v pružné cévní stěně je v současnosti jeden z nejsložitějších problémů mechaniky a biomechaniky z důvodu interakce obou kontinuí na společné hranici. Celý systém je navíc zatížen procházejícím diagnostickým elektrickým proudem. Tato dizertační práce vznikla ve spolupráci s Ústavem přístrojové techniky AV ČR, v. v. i. v Brně, se skupinou zabývající se medicínskými signály (vedoucí Ing. Pavel Jurák, CSc.). Experimentální měření pak probíhala nezávisle ve Fakultní nemocnici U Svaté Anny v Brně v Mezinárodním centru klinického výzkumu ICRC a Mayo Clinic USA.
|
|
|
Deformačně-napěťová analýza tepny s ateromem
Janík, Rostislav ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
V této diplomové práci je rozpracována deformačně napěťová analýza kyčelní tepny s ateromem. Model tepny je vytvořen jako 2D a symetrický dle osy y. První část práce se zabývá rešerší, která zahrnuje zisk informací z oblasti medicíny potřebných k řešení dané problematiky. Další část se věnuje nelineární mechanice, konstitutivnímu modelování z hlediska biomechaniky a výpočtovému modelování tepen. V následující části je již provedena analýza pro zatížení tepny fyziologickým a také vysokým krevním tlakem. Nakonec byly specifikovány nejistoty použitého modelu a vyhodnoceno riziko ruptury aterosklerotického plátu.
|
|
|
Výpočtová simulace vibrací gumového silentbloku
Krupa, Lukáš ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá výpočtovým modelováním vibrací gumového silentbloku metodou konečných prvků (MKP). Práce zahrnuje popis experimentálních měření materiálových charakteristik gumy při statickém a dynamickém zatížení a jejich použití pro určení vhodného viskoelastického a hyperelastického modelu materiálu pro danou aplikaci. Závislost dynamické tuhosti silentbloku na frekvenci zatížení získaná výpočtovým modelováním je validována s experimentálním měřením. Na závěr jsou vyšetřovány odchylky mezi simulací a experimentem a jejich příčiny.
|
host ::
RSS.