|
|
Influence of Friction to the Shear Stress State in the Crack-Front Vicinity
Vlach, Jiří ; Hutař, Pavel (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The aim of this master thesis is to explore the influence of frictional forces to the stress and strain on the straight crack tip loaded in shear modes. The first section summarizes the most important things from the field of fracture mechanics. Especially theoretical knowledge about fracture parameters (stress intensity factor, J – integral) and their determination in computational environment ANSYS Workbench. The second part deals with computational modeling. At the beginning, is created the model of material, the model of geometry, the model of loads, etc. Then it is possible to solve the direct problem outlined in the introduction. A result of this thesis is the assessment of how the friction influences the fracture parameters in shear modes II and III.
|
|
|
Description of Stress and Strain States at Front of Inclined Cracks Loaded by Shear Modes
Roh, Marek ; Majer, Zdeněk (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The primary objective of this masters thesis is to assess the eects of the length of crack and the angle, of which is this crack inclined on the stress and strain states at its front for the test sample loaded under shear. The rst part of this thesis will analyze the individual approaches that lead to the description of the aforementioned conditions. The second part deals with the FEM model assembly, which will lead to the fracture parameters, the values of which will be compared in part three.
|
|
|
Description of Stress and Strain States at the Front of Cracks Loaded by Shear Modes
Žák, Stanislav ; Majer, Zdeněk (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The main goal of this work is the comparison of the size of the plastic zone at the crack tip for two analysis methods: an analytical linear method and an elastic-plastic analysis employing the Finite Element method (ANSYS software). All calculations were made for a crack loaded under pure shear modes. These types of loading are not sufficiently described in the literature. The first part of this work introduces the problem with the crack tip plastic zone using both linear and nonlinear fracture parameters. The second part is dedicated to the construction of the Finite Element model in the ANSYS software. The geometry of the samples and the loading levels were chosen to match an existing experimental test of the impact of shear modes on the crack behavior. In the third part of this thesis, the plastic zone radii for pure shear modes II and III are estimated using several methods and the results are compared. In the last part of this work, the same procedure as in the previous part is applied on a mixed-mode II+III loading. A result of this thesis is the assessment of the application limits of the linear analysis method used to estimate the size of the plastic zone at the crack tip for a specific geometry and material model.
|
|
|
Deformation and stress fields at the front of shear cracks with complicated geometry
Žák, Stanislav ; Hutař,, Pavel (referee) ; Kunz,, Jiří (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
Tato závěrečná práce je shrnutím výzkumu smykově zatěžovaných trhlin, který proběhl v průběhu čtyř let doktorského studia jejich autora Ing. Stanislava Žáka (Středoevropský technologický institut, Vysoké učení technické v Brně). Předložená práce je zaměřena na prohloubení znalostí v oblasti pokročilé lomové mechaniky, konkrétně pro smykové zatěžování trhlin kombinované s případy geometrických odchylek trhlin od běžně používaných modelů. To mimo jiné znamená návrh nových přístupů a modelů a popis součinitelů intenzity napětí pro geometricky komplikované trhliny. První část práce je věnována shrnutí současných přístupů v lomové mechanice a dále i popisu numerických metod, použitých v dalších výpočtech. Kromě klasických přístupů se tato část textu zabývá i novějším výzkumem zaměřeným na smykové zatěžování trhlin, speciálně pro dva typy zkušebních těles – válcový vzorek s obvodovým vrubem a trhlinou zatížený prostým smykem nebo krutem a CTS těleso umožňující zatížení trhliny v módech I, II a také v jejich kombinaci I+II. Další část textu je zaměřena na konkrétní výpočty lomových parametrů při použití nových modelů s komplikovaným čelem trhliny. Teoretické řešení lomových parametrů pro oba výše zmíněné modely je porovnáno s experimentálními výsledky, získanými v navazujících projektech. U modelu válcového vzorku je popsána možnost zjednodušení budoucích modelů těles s podobným typem komplikované trhliny a současně je na něm popsán lokální vliv zubatosti čela trhliny na indukci lokálního zatížení v módu II při globálním zatížení v módu III. Tyto výsledky jsou přímo propojeny s experimentální kvantifikací únavového šíření lomu při zatížení v módu III. CTS těleso je použito k popisu vlivu drsnosti trhliny na součinitele intenzity napětí. Na tomto modelu je pozorován jak globální pokles hodnoty KII při zvyšující se drsnosti trhliny, tak i lokální změny v namáhání trhliny podél jednotlivých nerovností. Výsledky potvrzují, i pro dosud málo zkoumané smykové zatěžování, že mikrostruktura lomových ploch a čela trhliny má vliv na lomové parametry. Rozšiřují tak současné znalosti v oboru lomové mechaniky popisem geometrického stínění čela trhliny pro zátěžné módy II a III.
|
|
|
Elastic Analysis of Crack Stability under Shear Loading Modes
Žák, Stanislav ; Profant, Tomáš (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The main goal of this thesis is to create a numerical simulation of a real experiment for specifying the ultimate state of spread of fatigue crack in pure shear stress modes and to deal with results of simulations for different specimen geometries. The simulations emulate real conditions of the experiment within the frame of linear elastic fracture mechanics. The first part of this work discusses a number of approaches to describe the stability and behaviour of cracks. The second part of this thesis deals with several possibilities of calculating crack characteristics employing ANSYS software. The third and most comprehensive part of the thesis describes the experiment which served as the template for the calculations. In addition, the setup of the simulations and the post-processing of the results for different crack parameters are discussed.
|
|
|
Deformation and stress fields at the front of shear cracks with complicated geometry
Žák, Stanislav ; Hutař,, Pavel (referee) ; Kunz,, Jiří (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
Tato závěrečná práce je shrnutím výzkumu smykově zatěžovaných trhlin, který proběhl v průběhu čtyř let doktorského studia jejich autora Ing. Stanislava Žáka (Středoevropský technologický institut, Vysoké učení technické v Brně). Předložená práce je zaměřena na prohloubení znalostí v oblasti pokročilé lomové mechaniky, konkrétně pro smykové zatěžování trhlin kombinované s případy geometrických odchylek trhlin od běžně používaných modelů. To mimo jiné znamená návrh nových přístupů a modelů a popis součinitelů intenzity napětí pro geometricky komplikované trhliny. První část práce je věnována shrnutí současných přístupů v lomové mechanice a dále i popisu numerických metod, použitých v dalších výpočtech. Kromě klasických přístupů se tato část textu zabývá i novějším výzkumem zaměřeným na smykové zatěžování trhlin, speciálně pro dva typy zkušebních těles – válcový vzorek s obvodovým vrubem a trhlinou zatížený prostým smykem nebo krutem a CTS těleso umožňující zatížení trhliny v módech I, II a také v jejich kombinaci I+II. Další část textu je zaměřena na konkrétní výpočty lomových parametrů při použití nových modelů s komplikovaným čelem trhliny. Teoretické řešení lomových parametrů pro oba výše zmíněné modely je porovnáno s experimentálními výsledky, získanými v navazujících projektech. U modelu válcového vzorku je popsána možnost zjednodušení budoucích modelů těles s podobným typem komplikované trhliny a současně je na něm popsán lokální vliv zubatosti čela trhliny na indukci lokálního zatížení v módu II při globálním zatížení v módu III. Tyto výsledky jsou přímo propojeny s experimentální kvantifikací únavového šíření lomu při zatížení v módu III. CTS těleso je použito k popisu vlivu drsnosti trhliny na součinitele intenzity napětí. Na tomto modelu je pozorován jak globální pokles hodnoty KII při zvyšující se drsnosti trhliny, tak i lokální změny v namáhání trhliny podél jednotlivých nerovností. Výsledky potvrzují, i pro dosud málo zkoumané smykové zatěžování, že mikrostruktura lomových ploch a čela trhliny má vliv na lomové parametry. Rozšiřují tak současné znalosti v oboru lomové mechaniky popisem geometrického stínění čela trhliny pro zátěžné módy II a III.
|
|
|
Description of Stress and Strain States at Front of Inclined Cracks Loaded by Shear Modes
Roh, Marek ; Majer, Zdeněk (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The primary objective of this masters thesis is to assess the eects of the length of crack and the angle, of which is this crack inclined on the stress and strain states at its front for the test sample loaded under shear. The rst part of this thesis will analyze the individual approaches that lead to the description of the aforementioned conditions. The second part deals with the FEM model assembly, which will lead to the fracture parameters, the values of which will be compared in part three.
|
|
|
Influence of Friction to the Shear Stress State in the Crack-Front Vicinity
Vlach, Jiří ; Hutař, Pavel (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The aim of this master thesis is to explore the influence of frictional forces to the stress and strain on the straight crack tip loaded in shear modes. The first section summarizes the most important things from the field of fracture mechanics. Especially theoretical knowledge about fracture parameters (stress intensity factor, J – integral) and their determination in computational environment ANSYS Workbench. The second part deals with computational modeling. At the beginning, is created the model of material, the model of geometry, the model of loads, etc. Then it is possible to solve the direct problem outlined in the introduction. A result of this thesis is the assessment of how the friction influences the fracture parameters in shear modes II and III.
|
|
|
Description of Stress and Strain States at the Front of Cracks Loaded by Shear Modes
Žák, Stanislav ; Majer, Zdeněk (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The main goal of this work is the comparison of the size of the plastic zone at the crack tip for two analysis methods: an analytical linear method and an elastic-plastic analysis employing the Finite Element method (ANSYS software). All calculations were made for a crack loaded under pure shear modes. These types of loading are not sufficiently described in the literature. The first part of this work introduces the problem with the crack tip plastic zone using both linear and nonlinear fracture parameters. The second part is dedicated to the construction of the Finite Element model in the ANSYS software. The geometry of the samples and the loading levels were chosen to match an existing experimental test of the impact of shear modes on the crack behavior. In the third part of this thesis, the plastic zone radii for pure shear modes II and III are estimated using several methods and the results are compared. In the last part of this work, the same procedure as in the previous part is applied on a mixed-mode II+III loading. A result of this thesis is the assessment of the application limits of the linear analysis method used to estimate the size of the plastic zone at the crack tip for a specific geometry and material model.
|
|
|
Elastic Analysis of Crack Stability under Shear Loading Modes
Žák, Stanislav ; Profant, Tomáš (referee) ; Horníková, Jana (advisor)
The main goal of this thesis is to create a numerical simulation of a real experiment for specifying the ultimate state of spread of fatigue crack in pure shear stress modes and to deal with results of simulations for different specimen geometries. The simulations emulate real conditions of the experiment within the frame of linear elastic fracture mechanics. The first part of this work discusses a number of approaches to describe the stability and behaviour of cracks. The second part of this thesis deals with several possibilities of calculating crack characteristics employing ANSYS software. The third and most comprehensive part of the thesis describes the experiment which served as the template for the calculations. In addition, the setup of the simulations and the post-processing of the results for different crack parameters are discussed.
|
guest ::
