|
|
Výpočtová simulace tlakové zkoušky kovové pěny s otevřenými buňkami
Homola, Václav ; Skalka, Petr (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá výpočtovou simulací tlakové zkoušky niklové pěny, jejíž model geometrie je sestaven na základě zpracování mikro-CT snímků reálného vzorku. Simulace tlakové zkoušky byla provedena s využitím explicitního řešiče v SW LS-DYNA, jejímž výstupem byla jak deformačně-napěťová odezva pěny, tak její deformovaná síť určená pro další analýzu. V rámci simulace tlakové zkoušky byly provedeny citlivostní studie, pomocí nichž bylo vybráno optimální nastavení modelu poskytující co nejlepší shodu deformačně–napěťové odezvy s experimentem. V dalším kroku byla provedena simulace tahové zkoušky v prostředí ANSYS Classic, jejímž cílem bylo určit moduly pružnosti ve třech navzájem kolmých směrech niklové pěny stlačené na různou úroveň. Provedené simulace odhalily relativně velkou míru anisotropie pěny z pohledu modulu pružnosti v tahu. Lze konstatovat, že dostupná experimentální data korespondují velmi dobře s numerickým odhadem elastických vlastností studované pěny (do určité míry jejího stlačení). V práci byl rovněž analyzován vliv velikosti použitých prvků na vypočtené moduly pružnosti, kde se ukázalo, že rozdíl mezi jemnou a hrubou sítí není zanedbatelný a je tudíž nutné věnovat volbě velikosti sítě patřičnou pozornost. Na základě této studie byla doporučena optimální úroveň diskretizace a celkové nastavení modelu pro dosažení co nejlepší shody modelu s experimentem.
|
|
|
Experimentální ověření kotevních oblastí zesílení ŽB prvků ocelovými lamelami
Vepřek, Karel ; Láník, Jaromír (oponent) ; Žítt, Petr (vedoucí práce)
Způsob kotvení externí výztuže pro ověření kotevních oblastí experimentální analýzou. Návrh a výroba zkušebních těles pro laboratorní zkoušení. Provedení zkoušek vybraných mechanických vlastností zkušebních prvků. Experimentální analýza zkušebních prvků v laboratoři a tvorba matematického modelu softwarem Atena. Vyhodnocení experimentální analýzy a porovnání s hodnotami numerické analýzy a statického výpočtu. Grafické porovnání výsledků a závěrečné celkové zhodnocení.
|
|
|
Computational Simulation of Mechanical Tests of Isolated Animal Cells
Bansod, Yogesh Deepak ; Kučera,, Ondřej (oponent) ; Florian, Zdeněk (oponent) ; Canadas, Patrick (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
A cell is complex biological system subjected to the myriad of extracellular mechanical stimuli. A deeper understanding of its mechanical behavior is important for the characterization of response in health and diseased conditions. Computational modeling can enhance the understanding of cell mechanics, which may contribute to establish structure-function relationships of different cell types in different states. To achieve this, two finite element (FE) bendo-tensegrity models of a cell in different states are proposed: a suspended cell model elucidating the cell’s response to global mechanical loads, such as elongation and compression and an adherent cell model explicating the cell’s response to local mechanical load, such as indentation using atomic force microscopy (AFM). They keep the central principles of tensegrity such as prestress and interplay between components, but the elements are free to move independently of each other. Implementing the recently proposed bendo-tensegrity concept, these models take into account flexural (buckling) as well as tensional behavior of microtubules (MTs) and also incorporate the waviness of intermediate filaments (IFs). The models assume that individual cytoskeletal components can change form and organization without collapsing the entire cell structure when they are removed and thus, can evaluate the mechanical contribution of individual cytoskeletal components to the cell mechanics. The suspended cell model mimics realistically the force-elongation response during cell stretching and the force-deformation response during cell compression, and both responses illustrate a non-linear increase in stiffness with mechanical loads. The simulation results demonstrate that actin filaments (AFs) and MTs both play a crucial role in defining the tensile response of cell, whereas AFs contribute substantially to the compressive response of cell. For adherent cell model, the force-indentation responses at two distinct locations are in accordance with the non-linear behavior of AFM experimental data. The simulation results exhibit that the indentation site dominates the cell behavior and for cell rigidity actin cortex (AC), MTs, and cytoplasm are essential. The proposed models provide valuable insights into the interdependence of cellular mechanical properties, the mechanical role of cytoskeletal components individually and synergistically, and the nucleus deformation under different mechanical loading conditions. Therefore, this thesis contributes to the better understanding of the cytoskeletal mechanics, responsible for cell behavior, which in turn may aid in investigation of various pathological conditions like cancer and vascular diseases.
|
|
|
Studie vlivu vstupních parametrů při numerickém modelování tlakové zkoušky
Polách, Marek ; Keršner, Zbyněk (oponent) ; Lehký, David (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá analýzou vstupních parametrů materiálového modelu betonu, konkrétně modelu 3D Non Linear Cementitious 2, při numerickém modelování tlakové zkoušky v programech ATENA 2D a ATENA 3D. Cílem je zjistit vliv nastavení jednotlivých parametrů modelu na průběh zatěžovací křivky a následně se pomocí numerického modelování co nejvíce přiblížit laboratorně získaným datům, jimiž jsou kompletní křivky zatížení – posun obdržené ze speciálně instrumentované laboratorní tlakové zkoušky. Celkem je vliv těchto nastavení zkoumán na třech typech modelů. Jako nástroje pro zkoumání citlivosti byly použity deterministická a statistická citlivostní analýza. Parametry, u kterých bude zjištěn výrazný vliv na průběh zkoušky, doplní skupinu parametrů získaných při numerickém modelování zkoušky v tříbodovém ohybu. Tím vznikne kompletní sada parametrů, jejichž nastavení bude mít vliv při modelování konstrukcí vystavených více typům namáhání zároveň.
|
|
|
Experimentální a numerická analýza zesílení ŽB prvku na ohyb
Vepřek, Karel ; Láník, Jaromír (oponent) ; Žítt, Petr (vedoucí práce)
Návrh a výroba zkušebních prvků pro experimentální laboratorní zkoušení. Provedení zkoušek vybraných mechanických vlastností zkušebních prvků. Experimentální analýza zkušebních prvků v laboratoři, tvorba matematického modelu softwarem ATENA a statického výpočtu. Vyhodnocení experimentální analýzy a porovnání s hodnotami numerické analýzy. Grafické porovnání výsledků a závěrečné celkové zhodnocení.
|
|
|
Diagnostika poruch a vad podlah v bytové a občanské výstavbě
Vrtal, Roman ; Žítt, Petr (oponent) ; Schmid, Pavel (vedoucí práce)
Předmětem předkládané diplomové práce je popis procesu přípravy, realizace a následného ošetřování podlah na bázi síranu vápenatého, včetně problémů, které s danou problematikou souvisí. Práce si klade za cíl podrobně seznámit čtenáře s metodami používanými při diagnostice poruch a vad podlah v bytové a občanské výstavbě včetně praktických aplikací těchto metod na reálných konstrukcích. Součástí práce je také experimentální analýza reálné skladby podlahy na únosnost při lokálním zatížení.
|
|
|
Experimentální a numerická analýza zesílení železobetonového vetknutého prvku
Ptáčková, Kristina ; Láník, Jaromír (oponent) ; Žítt, Petr (vedoucí práce)
Návrh způsobu provedení zatěžovací zkoušek železobetonovýych prvků namáhaných čtyřbodovým ohybem při přovedeném oboustranném vetknutí nosníku. Na základě zvolené zatěžovací rozvahy a způsobu uložení nosníku navhrnout teoretické vyztužení ŽB prvku včetně návrhu jeho zesílení (statický výpočet). Vypracování projektu měření statické zatěžovací zkoušky a doprovodných měření (pevnosti materiálu, moduly pružnosti, atd.). Tvorba matematického modelu softwarem Atena. Vyhodnocení a porovnání výsledků analytické a experimentální části řešení. Doporučení pro realizaci experimentálních zkoušek obdobného typu.
|
|
|
Optimalizace kaple bezpečnostní obuvi
Scholz, David ; Hrůza, Václav (oponent) ; Sláma, David (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem tvarových úprav stávající bezpečnostní kaple používané při výrobě bezpečnostní obuvi značky Honywell. Práce představuje postup modelování kompresní kvazistatické zkoušky ve statickém modulu a rázové zkoušky v explicitním dynamickém modulu konečnoprvkového softwaru ANSYS. Předmětná kaple byla rozdělena na několik oblastí podle rozložení napětí, ve kterých bylo navrženo několik úprav podle plánu měření. Nejlepší úpravy v jednotlivých oblastech pak byly nakombinovány a z kombinací vybrány dvě nejlepší. Dosažené výsledky byly podloženy experimentem, který vykazoval o něco lepší hodnoty než model.
|
|
|
Computational Simulation of Mechanical Behaviour of Endothelial Cells
Jakka, Veera Venkata Satya ; Gumulec, Jaromír (oponent) ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Matsumoto,, Takeo (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Atherogenesis is the leading cause of death in the developed world, and is putting considerable monetary pressure on health systems the world over. The prevailing haemodynamic environment together with the local concentration of mechanical load play an important role in the focal nature of atherosclerosis to very specific regions of the human vasculature. In blood vessels, the endothelium, a thin monolayer of cells, lies at the interface between the bloodstream and the vascular wall. Dysfunction of endothelial cells is involved in major pathologies. For instance, atherosclerosis develops when the barrier and anti-inflammatory functions of the endothelium are impaired, allowing accumulation of cholesterol and other materials in the arterial wall. In cancer, a key step in the growth of a tumour is its vascularization, a process driven by endothelial cell migration. The mechanical environment of endothelial cells plays a key role in their function and dysfunction. Computational modelling can enhance the understanding of cell mechanics, which may contribute to establishing structure-function relationships of different cell types in different states. To achieve this, finite element (FE) models of endothelium cell are proposed in this thesis, i.e. a suspended cell model and adherent model elucidating the cell’s response to global mechanical loads, such as tension and compression, as well as a model of the cell with its natural shape inside the endothelial layer. They keep the central principles of tensegrity such as prestress and interplay between components, but the elements are free to rearrange independently of each other. Implementing the recently proposed bendo-tensegrity concept, these models consider flexural (buckling) as well as tensional/compressional behaviour of microtubules (MTs) and also incorporate the waviness of intermediate filaments (IFs). The models assume that the individual cytoskeletal components can change their form and organization without collapsing the entire cell structure when they are removed and thus, they enable us to evaluate the mechanical contribution of individual cytoskeletal components to the cell mechanics. The proposed models are validated with experimental results by comparison of their force-displacement curves. The suspended cell model mimics realistically the force-deformation responses during cell stretching and compression, and both responses illustrate a non-linear increase in stiffness with mechanical loads. The compression test of flat endothelial cell is simulated and compared with adherent cell test and its simulation. Then, the shear test of flat cell is simulated to assess its shear behaviour occurring in vascular wall due to blood flow. Then investigated the mechanical response of the flat cell within the endothelium layer under physiological conditions in arterial wall. Later, investigated the cell response in debonding during cyclic stretches using 3-D finite element simulations. The proposed models provide valuable insights into the interdependence of cellular mechanical properties, the mechanical role of cytoskeletal components in endothelial cells individually and synergistically, and the nucleus deformation under different mechanical loading conditions. Therefore, the thesis should contribute to the better understanding of the cytoskeletal mechanics, responsible for endothelial cell behaviour, which in turn may aid in investigation of various pathological conditions related to
|
|
|
Study of deformation processes of perspective magnesium-based composites
Farkas, Gergely ; Mathis, Kristián (vedoucí práce) ; Száraz, Zoltán (oponent)
Cílem práce je vysvětlit deformační mechanizmy probíhající v kompozitech na bázi hořčíku a vliv morfologie zpevňující fáze na mechanické vlastnosti. Mikrostruktura byla studována optickým a elektronovým mikroskopem (SEM). Deformace v tlaku byla provedena v teplotním intervalu od 20řC do 300řC. Během tlakové deformace vzorku při pokojové teplotě byla rovněž sledována akustická emise s ohledem na objasnění mikromechanizmů probíhajících při deformaci kompozitu. Zbytkové napětí v matrici bylo určeno metodou neutronové difrakce.
|
host ::
RSS.