|
|
Description of the slow crack growth in polymer materials
Trávníček, Lukáš ; Nezbedová,, Eva (oponent) ; Padovec,, Zdeněk (oponent) ; Hutař, Pavel (vedoucí práce)
The lifetime of plastic pipes for pressurized systems is demanded to be at least 50 years. At the same time, the potential for recycling plastic waste is unexploited, therefore, using recycled material in pressurized plastic systems might become a reality in the future. However, the recycled material has low mechanical properties compared to the virgin one, and is restricted for pressurized pipe applications. These two contradictory conditions can be combined using a pipe consisting of a few layers of different materials. It is necessary to use modern, durable material for the critical parts, which are inner and outer surfaces. On the other hand, for the main pipe, it is possible to use material with lower mechanical properties – recycled material. The main aim of the presented work is to design a multilayer polymer pipe, where the middle layer will contain recycled material and the demanded lifetime of 50 years will be met. The lifetime in operating conditions is difficult to prove by standard testing methods. However, it is possible to estimate the lifetime as the most frequently occurring damage mechanism is the slow crack growth. The methodology is based on the description of crack propagation by linear elastic fracture mechanics parameters. An important part of this methodology is a finite element simulation of crack propagation in a pipe loaded by different types of loads, such as residual stress, soil loading, loading from traffic, and point load caused by stones when a pipe is buried. For the determination of residual stress, a methodology taking advantage of experimental measurements and numerical modeling has been developed. The case of buried pipe is also studied by numerical modeling. Part of the presented work is dedicated to the experimental measurement of creep crack growth in CRB (cracked round bar) specimens with the necessary data evaluation. The creep crack growth combined with the results of numerical modeling will be implemented into an estimation of the lifetime of a multilayer pipe with recycled material content.
|
|
|
Vliv tření na napjatost v okolí čela trhliny zatížené ve smykových módech
Vlach, Jiří ; Hutař, Pavel (oponent) ; Horníková, Jana (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce je prozkoumat vliv třecích sil na napjatost a deformaci na čele rovné trhliny zatížené ve smykových módech. První část shrnuje nejdůležitější fakta z oblasti lomové mechaniky. Především pak teoretické poznatky o lomových parametrech (součinitel intenzity napětí, J – integrál) a jejich určení ve výpočtovém prostředí ANSYS Workbench. Druhá část je věnována výpočtovému modelování. Na začátku je vytvořen model materiálu, model geometrie, model zatížení atd. Pak je možné řešit přímý problém nastíněný v úvodu. Výsledkem této práce je posouzení, do jaké míry tření ovlivňuje lomové parametry ve smykových módech II a III.
|
|
|
Odhad zbytkové životnosti železničního dvojkolí
Pokorný, Pavel ; Zouhar, Michal (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
První část této práce je věnována problematice vysokocyklové únavy materiálu a zejména problematice rostoucí trhliny za použití lineární elastické lomové mechaniky. Velká část této práce je zaměřená na koncepci součinitele intenzity napětí. Tato koncepce je v dnešní době jednou z nejpoužívanějších koncepcí pro popis tělesa s trhlinou. První část je zakončena teoretickými přístupy pro stanovení zbytkové únavové životnosti tělesa s trhlinou. Druhá část je zaměřena na určení zbytkové únavové životnosti zadaného železničního dvojkolí. Na daném železničním dvojkolí je předpokládán defekt typu trhlina. Cílem práce je odhadnout, jak dlouho bude trvat, než trhlina naroste z iniciační velikosti na kritickou délku a dojde k lomu železničního dvojkolí. Poslední část této práce je věnována vlivu pořadí zátěžných cyklů na rychlost růstu trhliny.
|
|
|
Napjatost v okolí velmi ostrých bimateriálových vrubů
Krepl, Ondřej ; Klusák, Jan (oponent) ; Hrstka, Miroslav (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá problematikou stanovení exponentů singularity napětí a zobecněných součinitelů intenzity napětí, pomocí kterých lze následně popsat napěťové pole v okolí koncentrátoru napětí. Práci je možno rozdělit do tří hlavních částí. První část shrnuje základní poznatky o lineárních anizotropních materiálech, pojednává o základech lineární elastické lomové mechaniky a zavádí její zobecnění na případy obecných koncentrátorů napětí. Druhá část se zabývá speciální teorií rovinné anizotropní pružnosti - formalismem Lechnického-Eshelbyho-Stroha (LES). Dále je uvedena teorie psí-integrálu, pomocí kterého je stanoven zobecněný součinitel intenzity napětí. Závěrečná část aplikuje teorii LES formalismu a psí-integrálu na konkrétní materiálové konfigurace trhliny na bimateriálovém rozhraní, která je speciálním případem ostrého bimateriálového vrubu. Pomocí analyticko-numerického výpočtového algoritmu v softwaru ANSYS a Silverfrost FTN95 jsou následně určeny exponenty singularity napětí a zobecněné součinitele intenzity napětí.
|
|
|
Lomová houževnatost kovových materiálů a její zkoušení
Kosek, Lukáš ; Zapletal, Josef (oponent) ; Němec, Karel (vedoucí práce)
Cílem této práce je seznámení se s teoretickými základy lomové houževnatosti kovových materiálů a popisem jejího měření za podmínek rovinné deformace. V práci jsou uvedeny základní pojmy lineární elastické lomové mechaniky, kterými je možno popsat chování materiálu při lomu součásti s trhlinou. Je definován faktor intenzity napětí a popsány hlavní prvky ovlivňující lomovou houževnatost. Dále práce popisuje jednotlivé zkušební metody, zkušební tělesa a zařízení. V závěru shrnuje platnost a použití lineární elastické lomové mechaniky.
|
|
|
Popis napjatosti a deformace na čele trhlin zatížených ve smykových zátěžných módech
Žák, Stanislav ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Horníková, Jana (vedoucí práce)
Cílem této práce je porovnání velikosti plastické zóny na čele trhliny, určené analytickým lineárním a elasto-plastickým řešením za využití metody konečných prvků (program ANSYS). Výpočty jsou prováděny pro trhlinu zatíženou pouze ve smykových módech, protože tento typ zatížení není podle dostupných literárních pramenů dostatečně popsán. První část práce je zaměřena na teoretický úvod do problematiky určování velikosti plastické zóny na základě lineárních a nelineárních parametrů lomové mechaniky. Druhá část je věnována konstrukci výpočtového modelu v programovém prostředí ANSYS. Geometrie vzorků a úrovně zatížení byly voleny na základě projektu, jehož cílem bylo experimentálně ověřit vliv smykových módů na chování trhliny. V třetí části práce jsou detailně porovnány velikosti plastické zóny (její charakteristický rozměr) na čele trhliny pro smykové módy II a III, zjištěné různými metodami. V poslední části textu je pak stejný postup aplikován na smíšený mód II+III. Výstupem diplomové práce je zhodnocení vhodnosti a mezí použitelnosti lineárního řešení pro velikost plastické zóny na čele trhliny pro konkrétní geometrii a model materiálu.
|
|
|
ANALYSIS OF MIXED MODE I/II FAILURE OF SELECTED STRUCTURAL CONCRETE GRADES
Miarka, Petr ; Šejnoha,, Michal (oponent) ; Hutař,, Pavel (oponent) ; Seitl, Stanislav (vedoucí práce)
Předkládaná disertační práce je zaměřená na experimentální a numerickou analýzu poškození betonu vlivem kombinovaného módu namáhaní I/II. Tento typ poškození je studován na různých třídách a typech betonu, které se běžně používají při výrobě prefabrikovaných dílců. Pro tuto analýzu, jak experimentální, tak i numerickou, bylo použito těleso tvaru brazilského disku s centrálním zářezem. V numerické části je použito obou současných přístupů teorie lineární elastické lomové mechaniky (LEFM) a také nelineární analýzy pro popis iniciace a šíření trhliny v betonovém tělese zatíženého kombinovaným módem I/II. Teorie LEFM je použito ke stanovení tvarových funkcí a také vyšších členů Williamova rozvoje pro popis napětí před čelem trhliny. Zatímco nelineární model je zaměřen na iniciaci a propagaci trhliny celým průřezem tělesa za použití materiálového modelu „Concrete Damage Plasticity“. Experimentální část je věnovaná analýze lomové odolnosti betonu v kombinovaném módu zatížení I/II pomocí obecného kritéria tangenciálního napětí (GMTS) se zaměřením především na efekt parametru kritické vzdálenosti rC. Dále pak experimentální část validuje použití Williamsovy řady na betonu. K tomuto je použito experimentálně zachycené pole posunutí metodou digitální korelace obrazu, které sloužilo jako vstupy k výpočtu členů Williamsovy řady. Poslední část je pak věnovaná vlivu agresivního prostředí na hodnoty lomové houževnatosti a také lomové odolnosti v kombinovaném módu I/II zatížení.
|
|
|
Lineární elastická lomová mechanika a její aplikace na studium složených materiálů
Dohnalík, Petr ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Máša, Bohuslav (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je uvedení možností výpočtu lomových parametrů pro trhlinu, která se nachází na rozhraní dvou materiálů. V úvodu práce je pojednáno o kompozitech, které jsou typickým představitelem materiálu, kde se případná trhlina může šířit v prostředí o různých elastických vlastnostech. Jsou zde obecně uvedeny přednosti kompozitních materiálů a tradiční konstrukce uspořádání jednotlivých složek. Dále se práce blíže zabývá lineárně elastickou lomovou mechanikou a popisu dostupných koncepcí pro posouzení tělesa s trhlinou, která se nachází v homogenním prostředí. Tyto koncepce jsou založeny na analytických vztazích, i na numerických metodách. Tato část je pak rozšířena v další kapitole o případ trhliny, která se nachází na materiálovém rozhraní. Jsou zde uvedeny postupy vedoucí k posouzení chování této trhliny. V praktické části bakalářské práce jsou pak představené metody použité k modelování trhliny šířící se jak v homogenním materiálu, tak i na trhlinu, jejíž kořen leží na bi-materiálovém rozhraní. K potřebným výpočtům byl použit konečnoprvkový systém ANSYS. Dosažené výsledky jsou v závěru práce porovnány a zhodnoceny.
|
|
|
Program pro výpočet zbytkové únavové životnosti strojních součástí s trhlinou
Motyka, Jakub ; Náhlík, Luboš (oponent) ; Pokorný, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje tvorbě počítačového programu pro stanovení zbytkové únavové životnosti strojních součástí s trhlinou. Při výpočtu životnosti součástí namáhaných na únavu se v kritických aplikacích předpokládá trhlina o počáteční velikosti. Během provozního zatěžování součásti pak může dojít k růstu trhliny, a to až na kritickou velikost, kdy dochází k náhlému lomu součásti. Znalost zbytkového počtu zatěžovacích cyklů do lomu je důležitá pro konstrukci i bezpečný provoz součásti. První část práce se proto věnuje problematice lineárně-elastické lomové mechaniky, která tvoří teoretický základ výpočetního programu. Druhá část pak pojednává o programu samotném, principech jeho činnosti a prací v uživatelském rozhraní. Na závěr jsou výsledky dosažené pomocí programu srovnány s analyticky vypočítanými.
|
|
|
Elastická analýza stability trhliny ve smykových zátěžných módech
Žák, Stanislav ; Profant, Tomáš (oponent) ; Horníková, Jana (vedoucí práce)
Cílem této práce je vytvoření výpočetní simulace reálného experimentu pro stanovení mezního stavu šíření únavové trhliny, tedy prahové hodnoty součinitele intenzity napětí ve smykových zátěžných módech, a dále porovnat výsledné hodnoty pro různé geometrické rozměry zkušebního tělesa. Simulace v rámci výpočetních možností kopíruje reálnou zkoušku za podmínek lineárně elastické lomové mechaniky. První část práce obecně pojednává o několika přístupech k popisování stability a chování trhlin. Druhá část textu se zaměřuje na možnosti výpočtů parametrů trhliny pomocí programového prostředí ANSYS, jaké jsou jednotlivé výhody a nevýhody různých přístupů k simulačním výpočtům. Třetí, nejdelší část práce popisuje experiment, který byl pro výpočty předlohou, tvorbu modelu a následné zpracování výsledků pro různé parametry trhliny.
|
host ::
RSS.