|
| |
|
|
Basic features of aggregate-matrix-interface fracture of concrete: pilot modelling
Vyhlídal, M. ; Šimonová, H. ; Veselý, V. ; Keršner, Z. ; Klusák, Jan ; Malíková, Lucie
In this paper, the attention is paid to investigation of the importance of the Interfacial Transition Zone (ITZ) in concrete for the global fracture behaviour. A simplified cracked geometry (consisting matrix, ITZ and aggregate) is modelled by means of the finite element method with a crack terminating at the matrix-ITZ interface. Numerical studies assuming two various ITZ thicknesses and several various ITZ elastic moduli are performed. Based on the values of the opening stress ahead of the crack tip (its average value and stress range) a few conclusions are discussed. The pilot analyses dealing with the effect of ITZ on the stress distribution should contribute to better description of toughening mechanisms in silicate-based composites.
|
|
|
Assessment of Crack Stability in a Quasi-brittle Particle Composite
Malíková, Lucie ; Klusák, Jan ; Keršner, Z.
Fracture behaviour of a crack in a particle (silicate based) composite is studied. The crack propagation depends not only on mutual elastic mismatch of matrix and aggregate but also the influence of the interfacial transition zone (ITZ) between the matrix and the aggregate is discussed. Various combinations of materials and geometry of matrix, aggregate and ITZ can improve or degrade fracture properties of the composite. Extensive numerical simulations on a basic 3-point-bending cracked specimen via the finite element method are performed in order to analyze the stress field near the crack tip. Linear elastic fracture mechanics approach is utilized in order to assess the crack stability and summarize several conclusions.
|
|
|
Simulace idiofonického nástroje
Múčka, Martin ; Keršner, Zbyněk (oponent) ; Frantík, Petr (vedoucí práce)
Práce se zabývá dynamickou simulací chování reálného zvonu v čase. Model je vytvořen podle principů fyzikální diskretizace jako pružinový v softwaru FyDiK3D. Aby mohl být model prohlášen za odpovídající skutečnosti, je třeba dokázat chování použitých struktur na elementárních úlohách mechaniky. Ukazuje se provázanost mezi tuhostí normálových a diagonálních pružin. Je popsáno, jak lze využít importovacích nástrojů softwaru při tvorbě modelu. Výsledný model se přibližuje svým chováním reálnému zvonu.
|
|
|
Analýza objemových změn vybraných silikátových kompozitů
Kubeš, Pavel ; Šimonová, Hana (oponent) ; Keršner, Zbyněk (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá analýzou objemových změn vybraných silikátových kompozitů. V první části je představena problematika objemových změn betonu se zaměřením na smršťování, dále jsou představeny dva vybrané modely pro predikci smršťování, popsána konfigurace a průběh laboratorních zkoušek stejně jako postup při zpracování naměřených experimentálních dat. Druhá část obsahuje vstupní data upravená v programu GTDiPS a další vypočítané parametry. Výsledkem práce je zhodnocení vlivu teplotní dilatace na vývoj smršťování mladého betonu. Dalším výstupem je porovnání přesnosti dvou vybraných predikčních modelů vystihnout naměřený průběh smršťování.
|
|
|
Porušování vybraných stavebních kompozitů v blízkosti rozhraní plniva a matrice
Vyhlídal, Michal ; Malíková, Lucie (oponent) ; Keršner, Zbyněk (vedoucí práce)
Rozhraní mezi zrnem kameniva a matricí představuje v cementových kompozitech nejslabší článek. Aktuálnost tématu je o to větší zejména u vysokohodnotných a vysokopevnostních betonů, kde je potřeba eliminace, příp. redukce, těchto slabých článků. Cílem této práce je stanovit vliv tohoto rozhraní na lomové chování cementových kompozitů. Za tímto účelem byly navrženy a provedeny lomové experimenty, které byly doplněny o výsledky nanoindentačních zkoušek a snímky mikrostruktury rozhraní pořízené pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. Na základě těchto dat byl následně vytvořen numerický model v SW ANSYS, umožňující na základě poznatků zobecněné lomové mechaniky stanovit hodnoty lomové houževnatosti rozhraní. Závěrem práce je dokázáno, že vlastnosti rozhraní mají nezanedbatelný vliv na lomové chování cementových kompozitů a právem mu přísluší označení „nejslabší článek“.
|
|
|
Vyhodnocení lomových testů materiálů těles z vývrtů
Halfar, Petr ; Sobek, Jakub (oponent) ; Keršner, Zbyněk (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá použitím přístupu modelu efektivní trhliny na válcové zkušební těleso se šípovým vrubem, zatěžované tříbodovým ohybem. První část práce je teoretická a můžeme v ní najít popis použití lomové mechaniky na kvazikřehké materiály – beton a horniny. Dále je zde více rozvedena lineární elastická lomová mechanika a hledání funkce geometrie pro různé geometrie zatěžovacích testů. Poté se v teoretické části nachází popis modelu efektivní trhliny. Druhá část se zabývá popisem MKP programu, který byl využit pro výpočet lomových parametrů, které byly použity pro nalezení délky efektivní trhliny a také jak se daný program před jeho použitím testoval. V poslední části se nachází výpočet lomových houževnatostí pomocí užití modelu efektivní trhliny na vybraná horninová a betonová tělesa.
|
|
|
Vyhodnocení lomově-mechanických parametrů betonu po vystavení vysokým teplotám
Bejček, Michal ; Keršner, Zbyněk (oponent) ; Šimonová, Hana (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vyhodnocením vybraných lomově-mechanických parametrů betonu, který byl vystaven vysokým teplotám (požáru). V úvodní teoretické části jsou shrnuty obecné principy lomové mechaniky s důrazem na lineární elastickou lomovou mechaniku, nelineární lomové modely pro beton a vysvětlení významu lomové zkoušky v tříbodovém ohybu pro zjišťování jednotlivých lomových parametrů. Dále je popsán vliv vysokých teplot na dílčí složky betonu a obecné modelování teplotního zatížení. Praktická část se zabývá vyhodnocením požárních experimentů betonových panelů včetně jejich numerických simulací v programu GiD a ATENA. Podstatnou částí této diplomové práce je zpracování dat z lomových testů v tříbodovém ohybu provedených na tělesech s koncentrátorem napětí odebraných z betonových panelů. Z naměřených F–d a F–CMOD diagramů jsou po náležité úpravě v aplikaci GTDiPS stanoveny hodnoty modulu pružnosti, efektivní lomové houževnatosti, lomové práce a lomové energie. Samotné vyhodnocení lomově-mechanických parametrů proběhlo za pomoci softwaru StiCrack, který využívá modelu efektivní trhliny a metody lomové práce a softwaru DKFM_BUT využívajícího lomový model dvojí-K. V závěru práce je pozornost věnována analýze získaných dat.
|
|
|
Možnosti využití rentgenové tomografie ke kvantifikaci poškození teplotně namáhaného betonu
Rozsypalová, I. ; Kumpová, Ivana ; Daněk, P. ; Šimonová, H. ; Keršner, Z.
Působení vysokých teplot na beton ovlivňuje vnitřní strukturu tohoto kompozitního materiálu. V příspěvku se otevírá otázka možnosti využití výpočetní rentgenové tomografie ke kVantifikaci míry poškození betonového tělesa, které bylo odvrtáno z vybraného experimentálního panelu zatěžovaného vysokými teplotami na požární peci Centra AdMaS (Advanced Materials, Structures and Technologies) FAST VUT v Brně. Nominální hodnota maxima teploty v peci činila 1000 °C. Pokročilé zařízení TORATOM (Twinned Orthogonal Adjustable Tomograph) v Centru excelence Telč (CET) kombinuje dva páry „rentgenka–detektor“ v ortogonálním uspořádání, které umožňuje dvojnásobné zrychlení procesu sběru dat pro tomografické rekonstrukce. Zařízení má plně motorizované osy pro nastavování vzdáleností „rentgenka–vzorek–detektor“. Tím lze měnit zvětšení zhruba od 1,2× po 100× (ve speciálních případech i více). Při dané velikosti pixelů detektoru je možné měnit rozlišení CT rekonstrukcí, tj. velikost jednoho prostorového bodu modelu, od 0,2 milimetrů až po mikrometrické. Další výhodu zařízení TORATOM představuje možnost paralelního zobrazování objektu ve dvou spektrech RTG záření. Tento postup umožňuje zvýraznit rozdíly mezi materiálovými komponentami, které mají v plném RTG spektru podobný útlum. Pokud se vzorek skládá pouze ze dvou materiálů, lze tyto materiály jednoznačně odlišit. U vícesložkových materiálů lze rozdíly pouze zdůraznit.
|
|
| |
host ::
RSS.