|
|
Use of Neural Networks Within Constitution Models of Soils
Cigáň, Filip
This paper focuses on the innovative use of machine learning and neural networks in constitutive modelling of soils, a material with complex and nonlinear behaviour. Traditional constitutive models, based on Hooke’s law or the Mohr-Coulomb model, often show significant discrepancies from the real-world behaviour of soils, leading to high costs and uncertainties in construction projects. The aim of this work is to lay the groundwork for a neural network capable of learning and reproducing results that are closer to the real behaviour of soils than current constitutive models. This approach could bring about a revolutionary change in the fields of geotechnics and construction by providing more accurate and efficient models for analysis and design of structures. The results could lead to the optimization of materials, cost reduction, and increased safety and sustainability of construction projects. This interdisciplinary approach opens up new possibilities for research and applications, with the potential to significantly contribute to innovations in geotechnics and construction.
|
|
| |
|
|
Experimental estimation of arterial collagen waviness
Vávra, Jan ; Man, Vojtěch (referee) ; Polzer, Stanislav (advisor)
The bachelor thesis is focused on the experimental estimation of collagen waviness in arterial . The aim of this thesis is to get orientation of fibres from polarized light microscopy. This is possible thanks to phase correlation and image analysis in programe called MATLAB. After that, it is needed to vertify results in program called Hyperfit. Its done by estimating coefficients of constitutive model and comparing them with biaxial tests of porcine aortas.
|
|
|
Stress-strain analysis of arterial aneurysms
Tesařová, Petra ; Skácel, Pavel (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
The diploma thesis is focused on the creation of the aneurysm finite element model and the making of the aneurysm wall stess-strain analysis using ANSYS software. The model of abdominal aortic aneurysm geometry starts from the CT scan of the particular patient. In the thesis there are compared two chosen constitutive models, each of them appears from different mechanical tests done on human arterial fibre samples. Furthermore, a limiting condition for aneurysm wall structure damage is expressed. On the basis of the results of stress calculation in the aneurysm wall and the limiting condition, the safety coefficient and rupture factors risk are worked out.
|
|
|
ANALYSIS OF IMPACT OF EXPERIMENT REALISATION ON MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BIOMATERIALS
Slažanský, Martin ; Petruška, Jindřich (referee) ; Horný,, Lukáš (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
Dizertační práce se zabývá věrohodností mechanického testování měkkých biologických tkání a predikčními schopnostmi různých modelů materiálů. Obě oblasti byly zkoumány užitím metody konečných prvků. První část práce je věnována úvodu do problému a popisu měkkých biologických tkání, které s problémem souvisí, a rešerši nynějšího způsobu jejich mechanického testování. Druhá část práce se zabývá hledáním optimálního nastavení experimentálního zařízení za použití počítačového modelování pomocí virtuální simulace mechanických testů. Výsledky analýzy potvrdily, že dvě úzké svorky po délce hrany, stejně jako běžně používané háčky, jsou použitelné pro dvouosé tahové zkoušky různých měkkých tkání za použití čtvercového vzorku. Použití svorek je proto časově úsporná, jednoduchá a spolehlivá alternativa, která není podřadná použití háčků. V práci byla rovněž provedena analýza, jejímž výsledkem jsou doporučení ohledně typu, počtu a velikosti uchycení pro různě velké vzorky. Třetí část práce zkoumá predikční schopnosti modelů materiálů měkkých tkání a závislosti těchto schopností. Lze shrnout, že výsledné mechanické chování proloženého modelu materiálu závisí na počátečních parametrech a že neexistují „ideální“ počáteční parametry při prokládání experimentálních dat. Navzdory absenci „ideálních“ počátečních parametrů je navržen v rámci možností nejefektivnější způsob aproximace experimentálních dat z mnoha jejich souborů. Dále je možné shrnout, že omezení hodnot parametrů modelu při prokládání experimentálních dat ústí v nepředvídatelný vliv na kvalitu aproximace. V závěrečné části práce byl analyzován předpoklad afinní a neafinní deformace modelů materiálů za účelem vysvětlení velkých rozporů mezi výsledky strukturně založených modelů a výsledky dvouosých testů při různých testovacích protokolech. Ačkoli byly zjištěny určité rozdíly mezi výsledky analyzovaných modelů, přece nebyly dostatečně významné, aby vysvětlily výše uvedené velké rozpory. V poslední části práce jsou zmíněny další možné oblasti výzkumu.
|
|
|
Laboratory research on stiffness of unsaturated soil in very small and small strain region
Mohyla, Tomáš ; Boháč, Jan (advisor) ; Herle, Ivo (referee) ; Panuška, Jakub (referee)
Unsaturated soils have come into focus of the geotechnical community in recent decades. They are commonly found in the interaction of structures with the geological environment. Laboratory tests are important to provide information on the behaviour of unsaturated soils and as a fundamental input for the design of engineering structures. Laboratory tests can also be used to design and calibrate numerical models describing the behaviour of unsaturated soils. One of the important input parameters of such models is the initial stiffness of the soil and its decrease with increasing strain. This thesis deals with a laboratory investigation of the stiffness of unsaturated soil in the regions of very small and small strains. The tested soil was a loess from the quarry near the village of Horky nad Jizerou, Central Bohemia, which represents a typical soil found in engineering practice. The soil was reconstituted for the purpose of laboratory tests. The maximum (initial) stiffness of the soil was determined from measurements using piezoelectric bender elements and the stiffness decay curves were measured using local strain transducers (LVDTs). The laboratory tests were carried out in a double-walled triaxial cell for unsaturated soils, mounted with a high air-entry value ceramic disc (HAEV). The triaxial...
|
|
|
Computational modeling of arterial stents
Ondříšková, Tereza ; Hrubanová, Anna (referee) ; Fischer, Jiří (advisor)
This thesis deals with computational modeling of self-expandable and balloon-expandable arterial stents. The introductory part of the thesis is devoted to a brief overview of basic medical knowledge related to the circulatory system and cardiovascular diseases. Then, a review of constitutive models of soft tissues and arterial stents is processed, including their historical development, classification, and materials used for their production. An experimental tensile test of a nitinol wire is also included, based on which a constitutive model describing the behavior of shape memory alloys is selected. The main part is focused on the computational modeling of the interaction between an artery affected by an atherosclerotic plaque with a nitinol self-expanding stent and with a steel balloon-expandable stent. An analysis of radial displacements on the artery model wall and resulting stress states is carried out. Finally, these two approaches are compared in terms of the enlargement of the cross-sectional area of the given artery.
|
|
|
Development of calibration methods for hypoplastic models
Šula, Igor ; Mašín, David (advisor) ; Janda, Tomáš (referee)
The calibration application named ExCalibre was developed at Technical University in Prague, Faculty of Civil Engineering. This application can automatically process experimental data and create set of parameters of hypoplastic models which are designed for saturated clays or sands. The aim of this master thesis was to support development of application for calibration with testing it on real experimental data sets. Automatic calibration of these data sets was compared with calibration by hand for identical data. The development of the application and main phase of testing took place in two stages, where the main calibration errors of calibration application were identified. After the final testing of application where the minor bugs and errors were overcome a user-friendly web application (soilmodel.com/excalibre/) was introduced. This final testing has gone beyond this thesis. The results from the main phases of testing are discussed in this thesis as well as the description of database of fine-grained and coarse-grained samples which were used to testing of application. Knowing the calibration of the model is crucial for its using, you can find description of the used constitutive models in this thesis, which are used in the calibration application, as well as a description of procedure for...
|
|
|
ANALYSIS OF IMPACT OF EXPERIMENT REALISATION ON MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BIOMATERIALS
Slažanský, Martin ; Petruška, Jindřich (referee) ; Horný,, Lukáš (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
Dizertační práce se zabývá věrohodností mechanického testování měkkých biologických tkání a predikčními schopnostmi různých modelů materiálů. Obě oblasti byly zkoumány užitím metody konečných prvků. První část práce je věnována úvodu do problému a popisu měkkých biologických tkání, které s problémem souvisí, a rešerši nynějšího způsobu jejich mechanického testování. Druhá část práce se zabývá hledáním optimálního nastavení experimentálního zařízení za použití počítačového modelování pomocí virtuální simulace mechanických testů. Výsledky analýzy potvrdily, že dvě úzké svorky po délce hrany, stejně jako běžně používané háčky, jsou použitelné pro dvouosé tahové zkoušky různých měkkých tkání za použití čtvercového vzorku. Použití svorek je proto časově úsporná, jednoduchá a spolehlivá alternativa, která není podřadná použití háčků. V práci byla rovněž provedena analýza, jejímž výsledkem jsou doporučení ohledně typu, počtu a velikosti uchycení pro různě velké vzorky. Třetí část práce zkoumá predikční schopnosti modelů materiálů měkkých tkání a závislosti těchto schopností. Lze shrnout, že výsledné mechanické chování proloženého modelu materiálu závisí na počátečních parametrech a že neexistují „ideální“ počáteční parametry při prokládání experimentálních dat. Navzdory absenci „ideálních“ počátečních parametrů je navržen v rámci možností nejefektivnější způsob aproximace experimentálních dat z mnoha jejich souborů. Dále je možné shrnout, že omezení hodnot parametrů modelu při prokládání experimentálních dat ústí v nepředvídatelný vliv na kvalitu aproximace. V závěrečné části práce byl analyzován předpoklad afinní a neafinní deformace modelů materiálů za účelem vysvětlení velkých rozporů mezi výsledky strukturně založených modelů a výsledky dvouosých testů při různých testovacích protokolech. Ačkoli byly zjištěny určité rozdíly mezi výsledky analyzovaných modelů, přece nebyly dostatečně významné, aby vysvětlily výše uvedené velké rozpory. V poslední části práce jsou zmíněny další možné oblasti výzkumu.
|
|
|
Development of calibration methods for hypoplastic models
Šula, Igor ; Mašín, David (advisor) ; Janda, Tomáš (referee)
The calibration application named ExCalibre was developed at Technical University in Prague, Faculty of Civil Engineering. This application can automatically process experimental data and create set of parameters of hypoplastic models which are designed for saturated clays or sands. The aim of this master thesis was to support development of application for calibration with testing it on real experimental data sets. Automatic calibration of these data sets was compared with calibration by hand for identical data. The development of the application and main phase of testing took place in two stages, where the main calibration errors of calibration application were identified. After the final testing of application where the minor bugs and errors were overcome a user-friendly web application (soilmodel.com/excalibre/) was introduced. This final testing has gone beyond this thesis. The results from the main phases of testing are discussed in this thesis as well as the description of database of fine-grained and coarse-grained samples which were used to testing of application. Knowing the calibration of the model is crucial for its using, you can find description of the used constitutive models in this thesis, which are used in the calibration application, as well as a description of procedure for...
|
guest ::
