Výpočtová analýza vlivu výrobních defektů na porušení keramické pěny při mechanickém zatížení
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Práce se zabývá výpočtovým modelováním keramických pěn a analýzou vlivu výrobních defektů (jako jsou porušené trámečky, zaslepené póry ashluky materiálu) na pevnost keramické pěny. Model geometrie pěny byl diskretizován nosníkovými prvky za účelem snížení výpočetní náročnosti. Vmístě styku několika trámečků bylo využito tuhých nosníkových prvků pro přesnější modelování vyšší tuhosti vtomto místě. Zaslepené stěny pórů byly modelovány adiskretizovány pomocí skořepinových prvků. Byl analyzován vliv směru zatěžování na pevnost pěny bez vad apoté vliv množství vad na pevnost. Nejvyšší pevnost vykazují pěny tvořené buňkami strámečky orientovanými ve směru zatěžování. Ty ale ztrácely pevnost nejvíce. Pěna tvořená rombododekaedrickou buňkou prakticky není ovlivněna přítomností zaslepených pórů, ale má má nejnižší pevnost ibez defektů. Kelvinova buňka představuje kompromis. Ukázalo se, že mezi trámečkem skonstantním aproměnným průřezem je rozdíl vpevnosti řádově desítky procent.
The thesis deals with computational modelling of ceramic foams and analysis of influence of structural manufacturing defects (like broken struts, closed pores and material clumps) have on foam strength. Model of foam geometry was discretized using beam elements in order to decrease computational cost. In place where several struct join, rigid beam element was used so that the increased stiffness is better modelled. Closed walls of pores were modelled and discretised by shell elements. Influence of loading direction was analysed on foams containing no defects and then influence of amount of defects in foam on strength was further analysed. Highest strength show foams created by cells whose structs are oriented in direction of loading. These were losing strength most rapidly. Foam with structure of rhombic dodecahedral cell was least influenced by presence of closed pore defects but it also showed lowest strength even without defects. Cells with struts oriented in direction of loading experienced biggest drop in strength. Kelvin cell is a compromise. It was shown that difference in strength of strut with constant and varying cross-section is tenths of percent.
The thesis deals with computational modelling of ceramic foams and analysis of influence of structural manufacturing defects (like broken struts, closed pores and material clumps) have on foam strength. Model of foam geometry was discretized using beam elements in order to decrease computational cost. In place where several struct join, rigid beam element was used so that the increased stiffness is better modelled. Closed walls of pores were modelled and discretised by shell elements. Influence of loading direction was analysed on foams containing no defects and then influence of amount of defects in foam on strength was further analysed. Highest strength show foams created by cells whose structs are oriented in direction of loading. These were losing strength most rapidly. Foam with structure of rhombic dodecahedral cell was least influenced by presence of closed pore defects but it also showed lowest strength even without defects. Cells with struts oriented in direction of loading experienced biggest drop in strength. Kelvin cell is a compromise. It was shown that difference in strength of strut with constant and varying cross-section is tenths of percent.
Description
Citation
PAPŠÍK, R. Výpočtová analýza vlivu výrobních defektů na porušení keramické pěny při mechanickém zatížení [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika a biomechanika
Comittee
prof. Ing. Vladislav Laš, CSc. (předseda)
doc. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vladimír Fuis, Ph.D. (člen)
Ing. David Zalaba (člen)
Ing. Michal Vajdák (člen)
Date of acceptance
2019-06-12
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji závěrečnou práci. Poté byly předneseny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Následně byly pokládány další otázky vztahující se k diplomové práci:
Jak se pro pěnu stanovovalo Poissonovo číslo a modul pružnosti?
Je dodavatel schopen vyrobit pěnu požadovaného tvaru?
Proč je pro vyhodnocení napjatosti na buňce použito redukované napětí?
Má příčný průřez vliv na pevnost?
Je pro pěnu pevnost materiálová charakteristika?
U křehkých pěn je důležité, v jakém módu jsou trámečky zatěžovány. Dělal jste s ohledem na toto statistiku pro jednotlivé buňky?
Po zodpovězení všech dotazů bylo vystoupení hodnoceno jako výborné.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení