|
|
Computational modeling of the interaction of flowing blood with the artery tube with the atheroma
Freiwald, Michal ; Jagoš, Jiří (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
This master’s thesis deals with the interaction between flowing blood and an atherosclerotic carotid artery using a finite element fluid-structure interaction analysis. In the first part, a summarized theoretical background is introduced, consisting of cardiovascular system, blood vessels, corresponding constitutive models, blood rheology, and fluid flow theory. Next, a brief summary of the current state of computational modeling in this area is provided, mainly focusing on structural and fluid-structure interaction analyses, and the types of constitutive models used. Experimental part focuses on the creation of a simplified model of the internal carotid artery with an atherosclerotic plaque, and a corresponding model of blood in this artery. Both models are afterwards used to perform a fluid-structure interaction analysis to understand the consequences of a pulsatile blood flow on the artery wall and atherosclerotic plaque growth; primary characteristics of interest are the first maximum principal stress on the artery wall and its deformation, wall shear stress and its corresponding time-averaged value, and oscillatory shear index. All results are compared across several different analysis types, to assess the differences and impact of a chosen approach. A simplified parametric study is also performed, to determine the impact of the stenosis percentage on resulting characteristics. Lastly, results, limitations of this thesis, and possibilities of further research are discussed.
|
|
|
Vývoj a aplikace výpočtového modelu balisticky odolného vrstveného laminátu
Urbášek, Jan ; Kubík, Petr (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá výpočtovým modelování balistiky odolného laminátu na bázi polyamidových vláken. Úvodní pasáže práce jsou zaměřeny na porozumění jednotlivých problematik, které úzce souvisí s interakcí střely a terče, a výpočtovým modelování tohoto děje. Hlavním cílem práce bylo vytvořit výpočtový model, který je schopen reflektovat chování aramidové tkaniny při interakci se střelou. Během vývoje výpočtového modelu bylo posouzeno více metod modelování a rovněž bylo využito více modelů materiálu. Pro účely vývoje výpočtového modelu bylo využito dostupných dat a experimentů firem SVS FEM s.r.o. a VVÚ s. p. Výsledkem diplomové práce je výpočtový model aramidové tkaniny, který je určen pro simulace balistické ochrany. Tento výpočtový model je validován na základě dostupných experimentů. Validovaný výpočtový model je poté využit pro simulaci balistické ochrany.
|
|
|
Výpočtová analýza dynamických vlastností hydrodynamických kluzných ložisek
Rak, Vladimír ; Kamenický, Ján (oponent) ; Pochylý, František (oponent) ; Zapoměl, Jaroslav (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Práce se zabývá výpočtovým modelováním statické a dynamické analýzy hydrodynamických kluzných ložisek, analýzy stability proudění tekutinového filmu a analýzy odezvy rotorových soustav. Na školicím pracovišti byl vyvinut nový teoretický přístup k modelování statického a dynamického chování tuhého rotujícího tělesa v tekutině při vzájemné interakci. Přístup je založen na aplikaci Navier-Stokesovy pohybové rovnice, rovnice kontinuity a předepsaných vhodných okrajových podmínkách. Pomocí vhodných transformačních vztahů lze od sebe oddělit a samostatně řešit pohyb tělesa a tekutiny a zároveň je možné separovat stacionární a nestacionární řešení tekutinové vrstvy. K analýze chování tekutiny je použita metoda kontrolních objemů. Pro popis geometrické konfigurace jsou využita racionální Bézierova tělesa, tato tělesa jsou zároveň využita také k aproximaci rychlostní a tlakové funkce. Vzhledem k tomu, že se změnou polohy středu hřídele je vždy prováděno i nové generování sítě, jedná se o kombinovanou ALE (Arbitrary Lagrange-Euler) metodu. Přídavné účinky od tekutiny, působící na hřídelový čep rotorové soustavy (v případě kluzného ložiska se jedná o tenzory přídavné hmotnosti, přídavné tuhosti a přídavného tlumení, které se řeší v rámci dynamické analýzy tekutinového filmu), jsou v případě aplikace nového přístupu k analýze funkcí pouze jediného parametru – polohy středu hřídele. Zde je veliká výhoda oproti klasickému přístupu, založenému na aplikaci Reynoldsovy rovnice, kdy je nutno řešit vázanou úlohu. Autor analyzoval modely dlouhých i krátkých hydrodynamických kluzných ložisek o různé geometrii, jmenovitě se jednalo o válcová a eliptická ložiska. V řešení byla uvažována nestlačitelná i stlačitelná tekutinová výplň radiální mezery kluzného ložiska. Výsledky analýz tekutinové vrstvy kluzného ložiska byly poté zahrnuty do pohybové rovnice modelové rotorové soustavy se dvěma stupni volnosti, uložené na svých koncích ve dvou kluzných ložiskách (Jeffcottův rotor). V dalším kroku autor modeloval a řešil odezvu rotorové soustavy na vynucené stálené kmitání vybuzené nevývahou rotujících hmot.
|
|
|
Umělé srdce na principu plynových akumulátorů
Kunický, Ondřej ; Fialová, Simona (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá návrhem umělého srdce na principu plynových akumulátorů. Úvodní část popisuje anatomii a fyziologii kardiovaskulárního systému u člověka, mechanické srdeční náhrady a základní vlastnosti pneumatických mechanismů. Dále je v práci uveden postup návrhu pneumatického obvodu a jeho simulace v programu Simulink. Experimentální část obsahuje ověření funkčnosti pneumatického obvodu, navrženého objemového čerpadla a naměřené charakteristiky obou pracovních komor. V poslední části práce jsou uvedeny možnosti zmenšení rozměrů a hmotnosti celého mechanismu. Součástí je i výpočtové modelování pneumatického obvodu s použitím hélia jako pracovního média.
|
|
|
Proudění umělou srdeční chlopní
Šedivý, Dominik ; Pochylý, František (oponent) ; Fialová, Simona (vedoucí práce)
Práce se zabývá problematikou proudění v umělých srdečních chlopních. V práci je zaznamenán historický vývoj mechanických chlopní a jejich základní parametry. Dále obsahuje stručnou rešerši na modul Dynamická síť, který je obsažený v programu ANSYS Fluent. V rámci diplomové práce byl vykonaný experiment na skutečné mechanické srdeční chlopni a výsledky experimentu byly porovnány s fyziologickými hodnotami. Součástí je tvorba 3D modelu skutečné náhrady chlopně. Model byl následně použit k výpočetní simulaci proudění pomocí Dynamické sítě v programu ANSYS Fluent. Na závěr jsou výsledky experimentální části a numerického výpočtu použity k možným návrhům, které by mohly vést ke zlepšení funkce chlopně.
|
|
|
Výpočtové modelování srdeční kontrakce
Vaverka, Jiří ; Polzer, Stanislav (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá simulováním kontrakce levé srdeční komory pomocí metody konečných prvků. Cílem práce je posoudit vliv snížené rychlosti šíření vzruchu v myokardu a snížené kontraktility svalových buněk na dobu trvání izovolumické kontrakce (IVK). Za tímto účelem byl vytvořen 3D model s idealizovanou eliptickou geometrií, pomocí kterého je možné simulovat IVK za fyziologických i patologických podmínek. V modelu jsou zohledněny rozdíly v počátku kontrakce jednotlivých částí myokardu stejně jako rozdíly v orientaci vláken v jednotlivých vrstvách. Při snížení rychlosti šíření vzruchu na polovinu došlo k prodloužení IVK o 27 %; snížení rychlosti kontrakce buněk na polovinu mělo za následek prodloužení o 73 %. Výsledky tedy ukazují, že poruchy kontraktility mají na dobu trvání IVK výraznější vliv, než zpomalené šíření vzruchu. Prezentované výsledky poskytují představu o maximální reálné míře prodloužení IVK v důsledku poruch kontraktility a vodivosti myokardu a mohou být tedy užitečné při identifikaci příčin snížené výkonnosti myokardu při srdečních onemocněních.
|
|
|
Napjatostní analýza keramické hlavice totální kyčelní endoprotézy zatížené šikmo
Janovský, Martin ; Janíček, Přemysl (oponent) ; Fuis, Vladimír (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá napěťovou analýzou keramické hlavice totální kyčelní endoprotézy, která je zatížena šikmo. Zatížení bylo získáno z experimentálního měření in vivo (uvnitř lidského těla) na třech pacientech, přičemž dva měli stejnou hmotnost. Jako vstupní parametry z těchto experimentů byly použity kontaktní síly, a to pro dřep a stoj na jedné noze. Dále jsou při modelování uvažovány výrobní odchylky geometrie dříku a to: odchylka od kuželovitosti mezi hlavicí a dříkem, ovalita 0°, ovalita 45°, ovalita 90° a odchylka od kuželovitosti společně s ovalitou.
|
|
|
Computational modelling of mechanical tests of animal cell
Orlová, Lucie ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
The presented Master's thesis deals with the structural arrangement of living animal cells and their mechanical behavior under loading. The generalized aim is to describe mechanical responses of cells under either physiological or pathological conditions. A highly interdisciplinary approach interconnecting the computational methods of solid mechanics (finite element method in particular) with medical research is an inseparable part of the problem solution. A crucial step in proposing a computational model for approximation of a living cell behavior under loading conditions is to establish mechanically significant components to be incorporated into the calculation and to identify their material parameters. A presented computational model incorporates continuum entities such as the nucleus, membrane, and cytoplasm interconnected with a discrete mitochondrial network. This results in a novel hybrid model which is validated through comparison with experimental data and serves as a means to estimate the mitochondrial impact on overall cell stiffness.
|
|
|
Výpočtové modelování hluku v kabině letounu VUT 100 Cobra
Prnka, Jiří ; Houfek, Lubomír (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním nízkofrekvenčního hluku uvnitř kabiny malého dopravního letadla VUT 100 Cobra. Pro tuto nízkofrekvenční oblast jsou pro modelování dynamického chování objektů použity deteministické metody: Metoda konečných prvků (MKP) a Metoda hraničních prvků (MHP). Pomocí MKP byly počítány vlastní tvary a frekvence struktury kabiny a akustického prostoru uvnitř kabiny. Dále byla také řešena odezva na harmonické buzení od motoru, reprezentované jednotkovými silami v místě působení. Napočítané rychlosti na povrchu kabiny byly následně podkladem pro výpočet hluku uvnitř kabiny prostřednictvím MHP. Poté byl pomocí výpočtu posouzen vliv některých konstrukčních úprav na snížení hlučnosti.
|
|
|
Deformační a napěťová analýza dolní čelisti s aplikovaným fixátorem v důsledku deficitu kostní tkáně
Fňukal, Jan ; Valášek, Jiří (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá fixací dolní čelisti s deficitem kostní tkáně pomocí komerčně vyráběného fixátoru. Velké defekty kostní tkáně vznikají především v důsledku odstranění kostní tkáně postižené nádorovým onemocněním. K těmto tématům byla vypracována rešeršní studie na základě dostupné literatury. Následně byla provedena deformačně napěťová analýza dolní čelisti s aplikovanou fixační dlahou. Ta byla řešena pomocí výpočtového modelování s variačním přístupem, tedy metodou konečných prvků. V práci je podrobně popsán postup tvorby geometrie, modelu materiálu, modelu vazeb a zatížení s následným řešením několika výpočtových modelů. Deformačně napěťová analýza byla provedena pro dolní čelisti s různou velikostí odstraněné kostní tkáně s aplikovanou rekonstrukční dlahou z CP-Ti Grade 4 a pro dolní čelist s dlahou, jež je vyrobena z -Ti-Mo. Nakonec byl vyhodnocen vliv materiálových vlastností svalku v průběhu tvorby nové kostní tkáně (hojení svalku) na napjatost a deformaci řešené soustavy.
|
host ::
RSS.