|
|
Assessment of thermo-mechanical fatigue of exhaust manifold
Košťál, Josef ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
This master’s thesis deals with thermo–mechanical analysis and fatigue life prediction of the exhaust manifold. At first, a research study was carried out, in which the phenomenon of thermo–mechanical fatigue is reviewed. The main damage mechanisms and the modelling methods were presented. The specific behaviors of the materials subjected to thermo–mechanical loads were also covered. An overview of suitable material and fatigue life models was listed together with the algorithm of the fatigue life component prediction. Secondly, the theoretical background has been applied to the case study of the exhaust manifold subjected to thermo–mechanical loads. Two temperature-dependent elasto–plastic material models were calibrated and validated on the basis of experimental data, and the discretized finite element model of the exhaust manifold assembly was created. The model of the thermal boundary conditions was prescribed on the basis of steady state conjugate heat transfer analyses. One-way coupled thermal–mechanical finite element simulations were performed for each material model. A paradigm of uncoupled fatigue life model – suitable for low cycle fatigue – was used, hence the fatigue life prediction was evaluated in post-processing. Two fatigue life models were used – energy-based and strain-based. The obtained values of predicted fatigue life have been compared according to the material and fatigue life models which have been used. Lastly, the conclusions, the possibilities of further research and possible improvements are proposed and discussed.
|
|
|
Modelování podzemních stěn pomocí časově závislého elasto-plastického materiálového modelu
Šindelářová, Daniela ; Kotačková, Alena (oponent) ; Chalmovský, Juraj (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo ověření použití pokročilého časově závislého elasto-plastického materiálového modelu pro modelování podzemních stěn. V současné době je tento typ konstrukcí řešen standardně pomocí kombinace objemových a desko-stěnových prvků. Oba tyto typy prvků jsou definovány jako lineárně elastické a pro vyjádření časově závislého chování působí v krátkodobých podmínkách společně, v dlouhodobých podmínkách je pak desko-stěnový prvek deaktivován. V této práci je věnován prostor tzv. Shotcrete modelu (SH modelu), který dokáže vystihnout vliv času a při jeho použití v praktických aplikacích odpadá nutnost kombinace dvou typů konstrukčních prvků. První část práce je věnována shrnutí teoretických poznatků o časově závislém chování a rozboru postupu při zohledňování těchto vlivů při návrhu konstrukcí dle ČSN EN 1992-1-1. Dále je popsán materiálový model Shotcrete a ověřeny způsoby jeho použití pomocí modelování biaxiálního testu a kalibrace tlakové a ohybové zkoušky na základě dat z laboratorních zkoušek. Následně je řešena reálná okrajová úloha hlubokého zářezu zajištěného železobetonovými podzemními stěnami s rozpěrami. Nejprve pomocí způsobu kombinace elastických objemových a deskostěnových prvků, poté je stejná okrajová úloha řešena použitím SH modelu s uměle zvýšenou tahovou pevností pro podzemní stěny a nakonec použitím plného SH modelu a přídavkem dvou deskostěnových prvků reprezentujících vyztužení ocelovými pruty. Na závěr jsou výsledky jednotlivých přístupů k řešení této reálné okrajové úlohy porovnány a diskutovány dosažené hodnoty vnitřních sil a deformací.
|
|
|
Modelování podzemních stěn pomocí časově závislého elasto-plastického materiálového modelu
Šindelářová, Daniela ; Kotačková, Alena (oponent) ; Chalmovský, Juraj (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo ověření použití pokročilého časově závislého elasto-plastického materiálového modelu pro modelování podzemních stěn. V současné době je tento typ konstrukcí řešen standardně pomocí kombinace objemových a desko-stěnových prvků. Oba tyto typy prvků jsou definovány jako lineárně elastické a pro vyjádření časově závislého chování působí v krátkodobých podmínkách společně, v dlouhodobých podmínkách je pak desko-stěnový prvek deaktivován. V této práci je věnován prostor tzv. Shotcrete modelu (SH modelu), který dokáže vystihnout vliv času a při jeho použití v praktických aplikacích odpadá nutnost kombinace dvou typů konstrukčních prvků. První část práce je věnována shrnutí teoretických poznatků o časově závislém chování a rozboru postupu při zohledňování těchto vlivů při návrhu konstrukcí dle ČSN EN 1992-1-1. Dále je popsán materiálový model Shotcrete a ověřeny způsoby jeho použití pomocí modelování biaxiálního testu a kalibrace tlakové a ohybové zkoušky na základě dat z laboratorních zkoušek. Následně je řešena reálná okrajová úloha hlubokého zářezu zajištěného železobetonovými podzemními stěnami s rozpěrami. Nejprve pomocí způsobu kombinace elastických objemových a deskostěnových prvků, poté je stejná okrajová úloha řešena použitím SH modelu s uměle zvýšenou tahovou pevností pro podzemní stěny a nakonec použitím plného SH modelu a přídavkem dvou deskostěnových prvků reprezentujících vyztužení ocelovými pruty. Na závěr jsou výsledky jednotlivých přístupů k řešení této reálné okrajové úlohy porovnány a diskutovány dosažené hodnoty vnitřních sil a deformací.
|
|
|
Assessment of thermo-mechanical fatigue of exhaust manifold
Košťál, Josef ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
This master’s thesis deals with thermo–mechanical analysis and fatigue life prediction of the exhaust manifold. At first, a research study was carried out, in which the phenomenon of thermo–mechanical fatigue is reviewed. The main damage mechanisms and the modelling methods were presented. The specific behaviors of the materials subjected to thermo–mechanical loads were also covered. An overview of suitable material and fatigue life models was listed together with the algorithm of the fatigue life component prediction. Secondly, the theoretical background has been applied to the case study of the exhaust manifold subjected to thermo–mechanical loads. Two temperature-dependent elasto–plastic material models were calibrated and validated on the basis of experimental data, and the discretized finite element model of the exhaust manifold assembly was created. The model of the thermal boundary conditions was prescribed on the basis of steady state conjugate heat transfer analyses. One-way coupled thermal–mechanical finite element simulations were performed for each material model. A paradigm of uncoupled fatigue life model – suitable for low cycle fatigue – was used, hence the fatigue life prediction was evaluated in post-processing. Two fatigue life models were used – energy-based and strain-based. The obtained values of predicted fatigue life have been compared according to the material and fatigue life models which have been used. Lastly, the conclusions, the possibilities of further research and possible improvements are proposed and discussed.
|
host ::
RSS.