|
|
A comparative study of ultimate load and stiffness of metal-to-composite joints
Tchír, Michal ; Šebek, František (referee) ; Vrbka, Jan (advisor)
V současnosti jedna z metod spojování zejména tlustých a vysoce zatížených kompozitních komponent je šroubový spoj, který je možné rozebrat pro případ opravy na rozdíl od lepeného spoje. Kompozitní konstrukce se tradičně dimenzují tak, aby během provozu nedošlo k porušení první vrstvy laminátu, nicméně důležité je taky poznat chování laminátu po porušení první vrstvy. Pro strukturální analýzu nejenom spojů, ale také dalších komponent se používá metoda konečných prvků a protože moderní nelineání řešiče jsou schopné modelovat chování laminátu po porušení první vrstvy, tato schopnost jednoho z nich byla využita v této práci při zkoumaní chování sklolaminátu spojeného s hliníkovou částí šrouby. Konečno-prvkové modely dvou spojů kovové a kompozitní části konstrukce schopné popsat progresivní porušování laminátu byly postaveny s využitím tří různých poruchových kritérií – kritéria maximálního napětí, kritéria Hill a kritéria Tsai-Wu. Problém byl řešen s využitím řešiče Nastran. Křivky síla-posuv, tuhost-posuv a hodnoty zatížení při hraničním posuvu byly porov-nány s výsledky experimentů. Jelikož faktor zbytkové tuhosti ovlivňuje výsledky ana-lýzy progresivního porušování, byly provedeny citlivostní studie zkoumajíci vliv faktoru na přesnost a stabilitu výpočtu. Shoda výpočtu s experimentem v případe prvního šroubového spoje je méně uspokojivá, nicméně shoda v případě druhého spoje, který má zesilující tenkou ocelovou destičku na spodní straně, je podstatně lepší. Vý-borná shoda je zejména při použití interaktivních kritérií Hill a Tsai-Wu.
|
|
|
A study of the stress field near the stress concentrator at the bi-material interface
Krepl, Ondřej ; Klusák, Jan (referee) ; Profant, Tomáš (advisor)
The aim of this work is the solution of problems of the stress distribution near bimaterial notch tip or eventually the crack impinging orthogonaly the bimaterial interface, determination of stress singularity exponent. The first part is concerned with basics of linear elastic fracture mechanics, i.e. Irwin's concept of stress intensity factor. The second part is devoted to description of anisotropic materials by complex potencial theory. The final part is focused on calculation of eigenvalues of both isotropic and anisotropic materials and application of LES formalism on the calculation of stress singularities of the bimaterial ortotropic notch or the crack impinging orthogonaly the bimaterial interface.
|
|
|
Problems of the crack near the bimaterial interface
Svoboda, Miroslav ; Klusák, Jan (referee) ; Profant, Tomáš (advisor)
Subject of this work is resolving problems of linear crack mechanics, description of stress and deformations in the vicinity of the top of the concentrator with plane elasticity theory in orthotropy materials. First part is engaged in basic relations in crack mechanics. Second part is engaged in numeric-analytic algorithm for determination of stress singularity of crack perpendicular to interface of two materials. Third part is focused on testing algorithm on specific configuration of material and tension of crack in bimaterial interface. In the conclusion, numeric results and impact of mechanic qualities of materials with crack perpendicular to their interface are evaluated.
|
|
|
Determination of principal material directions in tissues of aortic wall
Bogdan, Miloš ; Fedorova, Svitlana (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
Main goal of this thesis is to find a way how to determine principal material directions in the tissues of aortic wall at large strains. A method is designed for this purpose on the basis of same principles as the method of detemination of principal strains and their directions using rosette gauges. These principles are consequences of tensor properties. In this work the method is applied for a stiffness tensor instead of strain tensor. An algorithm that calculates with this new method is also made and the required experiments are realised on three samples of porcine aorta. Principal material directions and deviations of the values are calculated for both small and large strains.
|
|
|
A study of the stress distribution around the bimaterial notch tip
Hrstka, Miroslav ; Klusák, Jan (referee) ; Profant, Tomáš (advisor)
Presented bachelor’s thesis deals with determination of stress singularity exponent, by which is possible to completely define the stress distribution around the bimaterial notch tip. This task is divided in four parts. The first part concerns with basics of fracture mechanics, concretely linear elastic fracture mechanics of crack and Irwin’s conception of stress intensity factor. The second part deals with generalizing of linear fracture mechanics to notches. In the third part is initiated the numeric-analytical algorithm for computation of stress singularity exponent and determination of strains and stresses of given notch, which is compounded from two orthotropic materials. The last part is created by numerical example, in which the concrete configurations of notches are tested in calculating software.
|
|
|
A study of the stress distribution around the bimaterial notch tip in the terms of the generalized stress intensity factor
Hrstka, Miroslav ; Kotoul, Michal (referee) ; Profant, Tomáš (advisor)
The presented diploma thesis deals with a problem of a generalized stress intensity factor determination and a consecutive study of stress distribution around the bimaterial notch tip, combining analytical and numerical methods. This task is possible to sectionalize into three parts. The first part is dedicated to the fundamentals of the linear fracture mechanics and the mechanics of composite materials. The second part deals with methods of anisotropic plane elasticity solution. Pursuant to the solution the computational models in the third part are created. The first model makes for determination of a singularity exponent eigenvalue by dint of Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism. The second model makes for determination of the generalized stress intensity factor using psi-integral method, which is based on the Betti reciprocal theorem. All needed calculation are performed in the software ANSYS 12, Maple 12 and Silverforst FTN95. Results will be compared with the values obtained from a direct method of the generalised stress intensity factor determination.
|
|
|
Problem of the crack terminating at the bimaterial interface
Svoboda, Miroslav ; Ševeček, Oldřich (referee) ; Profant, Tomáš (advisor)
The objective of this diploma thesis is the stress-strain analysis of the crack terminating at the orthotropic bi-material interface suggested as the plane problem of the linear fracture mechanics. The first part is engaged in basic relations of the linear fracture mechanics. The second part is focused on the singularity exponent evaluation for the crack impinging and generally inclined with respect to the bi-material interface. It follows the determination of the generalized stress intensity factors applying the analytical-numerical approach represented by the finite element analysis. The last part of this work is focused on the testing of algorithms applied to the specific crack and bi-material interface configurations. A conclusion discusses the influence of the bi-material mechanical properties and the angel of the crack inclination to the obtained numerical results.
|
|
|
Numerická simulace pohybu teplotního pole v CLT panelu
Grégr, Jan
Thesis examines the thermal properties of cross laminated timber (CLT). Experi-mental measurement was carried out in heat flow meter. There were measured samples of spruce CLT with dimensions 600 x 600 mm of various thicknesses and number of board layers. The properties were also measured within two different humidity states. The results, especially of the thermal conductivity, are compared and the influence of factors on thermal properties of CLT is researched. There are also numerical models, created in ANSYS software, on which were simulated conditions in heat flow meter and real conditions. The thermal flux through panel cross section was analyzed.
|
|
|
A comparative study of ultimate load and stiffness of metal-to-composite joints
Tchír, Michal ; Šebek, František (referee) ; Vrbka, Jan (advisor)
V současnosti jedna z metod spojování zejména tlustých a vysoce zatížených kompozitních komponent je šroubový spoj, který je možné rozebrat pro případ opravy na rozdíl od lepeného spoje. Kompozitní konstrukce se tradičně dimenzují tak, aby během provozu nedošlo k porušení první vrstvy laminátu, nicméně důležité je taky poznat chování laminátu po porušení první vrstvy. Pro strukturální analýzu nejenom spojů, ale také dalších komponent se používá metoda konečných prvků a protože moderní nelineání řešiče jsou schopné modelovat chování laminátu po porušení první vrstvy, tato schopnost jednoho z nich byla využita v této práci při zkoumaní chování sklolaminátu spojeného s hliníkovou částí šrouby. Konečno-prvkové modely dvou spojů kovové a kompozitní části konstrukce schopné popsat progresivní porušování laminátu byly postaveny s využitím tří různých poruchových kritérií – kritéria maximálního napětí, kritéria Hill a kritéria Tsai-Wu. Problém byl řešen s využitím řešiče Nastran. Křivky síla-posuv, tuhost-posuv a hodnoty zatížení při hraničním posuvu byly porov-nány s výsledky experimentů. Jelikož faktor zbytkové tuhosti ovlivňuje výsledky ana-lýzy progresivního porušování, byly provedeny citlivostní studie zkoumajíci vliv faktoru na přesnost a stabilitu výpočtu. Shoda výpočtu s experimentem v případe prvního šroubového spoje je méně uspokojivá, nicméně shoda v případě druhého spoje, který má zesilující tenkou ocelovou destičku na spodní straně, je podstatně lepší. Vý-borná shoda je zejména při použití interaktivních kritérií Hill a Tsai-Wu.
|
|
|
A study of the stress distribution around the bimaterial notch tip in the terms of the generalized stress intensity factor
Hrstka, Miroslav ; Kotoul, Michal (referee) ; Profant, Tomáš (advisor)
The presented diploma thesis deals with a problem of a generalized stress intensity factor determination and a consecutive study of stress distribution around the bimaterial notch tip, combining analytical and numerical methods. This task is possible to sectionalize into three parts. The first part is dedicated to the fundamentals of the linear fracture mechanics and the mechanics of composite materials. The second part deals with methods of anisotropic plane elasticity solution. Pursuant to the solution the computational models in the third part are created. The first model makes for determination of a singularity exponent eigenvalue by dint of Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism. The second model makes for determination of the generalized stress intensity factor using psi-integral method, which is based on the Betti reciprocal theorem. All needed calculation are performed in the software ANSYS 12, Maple 12 and Silverforst FTN95. Results will be compared with the values obtained from a direct method of the generalised stress intensity factor determination.
|
guest ::
