KOŠŤÁL, J. Posouzení tepelně-mechanické únavy výfukového potrubí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Student se ujal velmi iniciativně diplomové práce hned na začátku magisterského studia. V úvodu práce lze vyzdvihnout pečlivou rešerši relevantní literatury. Pan bakalář po definování geometrie výfukového potrubí nad rámec práce zařadil i výpočtové modelování dynamiky tekutin, tedy konkrétně řešení proudění spalin ve výfukovém potrubí. Výsledky přenesené na novou síť konečných prvků poté sloužily k vytvoření okrajových podmínek pro přechodovou teplotní úlohu, ze které student následně čerpal rozložení teplot pro reprezentativní cyklus řešený ve strukturální úloze. Jednalo se tedy po modelování dynamiky tekutin o slabě sdruženou teplotně–deformační úlohu. Vstupem do strukturální úlohy byly rovněž dva modely materiálu na různé úrovni složitosti, které byly kalibrovány pomocí velkého množství dat z literatury. Na teplotně–deformační úlohu nakonec navazovalo hodnocení životnosti jako následné zpracování mimo program ANSYS. Výsledky však byly pro zobrazení zpětně importovány do daného výpočtového programu. K hodnocení životnosti byly uvažovány dva různé přístupy. V práci se objevuje minimum překlepů. Použitá literatura není řazena dle prvního výskytu a obsahuje několik chyb. Závěry a doporučení k další práci jsou velmi cenné, a proto hodnotím diplomovou práci jako výbornou a doporučuji ji k obhajobě.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | A | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | A | ||
| Vlastní přínos a originalita | A | ||
| Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry | A | ||
| Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii | A | ||
| Logické uspořádání práce a formální náležitosti | B | ||
| Grafická, stylistická úprava a pravopis | A | ||
| Práce s literaturou včetně citací | A | ||
| Samostatnost studenta při zpracování tématu | B |
Předložená práce na téma tepelně mechanické únavy výfukového potrubí spalovacího motoru představuje velmi kvalitní rozbor předmětného problému z hlediska použitých teoretických přístupů k popisu konstitutivních modelů materiálu, nízkocyklové únavy i použitých výpočtových metod. Všechny zmíněné fenomény jsou následně použity při návrhu algoritmu predikce tepelně-mechanické únavy výfukového potrubí a jeho ilustraci na konkrétní geometrii potrubí včetně okrajových podmínek a zvoleném cyklu teplotního namáhání. Z bohatého výčtu možných teoretických přístupů autor vhodně vybírá prakticky vhodné varianty z hlediska počtu a dostupnosti potřebných modelových parametrů. Správně konstatuje, že rostoucí komplexnost v literatuře nabízených modelů nemusí být v praxi přínosem díky obtížné identifikovatelnosti potřebných materiálových dat. Základními modely mezního stavu je nízkocyklová tepelná únava vycházející z disipace energie v jednotlivých cyklech a z cyklické deformační křivky Manson-Coffinova typu. Pro simulaci kinematického zpevnění materiálu byly rovněž vybrány dva typy modelů – bilineární kinematické zpevnění a model typu Chaboche. Zmíněné modely byly úspěšně aplikovány na konkrétní geometrii a tepelný cyklus výfukového potrubí. Přitom se vycházelo ze sdruženého modelu proudění v potrubí pomocí konečných objemů a následné slabě sdružené tepelně mechanické úlohy tělesa výfuku pomocí MKP. Všechny modely identifikovaly shodné kritické místo potrubí. Odhad počtu cyklů do porušení nezávisel významně na modelu materiálu, ale na použitém modelu nízkocyklové životnosti. I tady se však výsledky lišily v poměru 2:1, což je i ve srovnání s literaturou přijatelný výsledek, který posiluje věrohodnost navrženého postupu. V závěru autor diskutuje slabá místa použitého přístupu a navrhuje možnosti jeho rozšíření především o zahrnutí modelu tečení materiálu. Autor splnil všechny body zadání a jeho práci hodnotím známkou výborně. K předložené práci mám následující dotazy: 1. Prosím o vysvětlení významu veličiny y+ na obr. 4.28 2. Přestup tepla na vnitřním povrchu potrubí byl modelován prostřednictvím interakce s modelem proudění spalin pomocí konečných objemů. Jak byl zajištěn přestup tepla na vnějším povrchu potrubí? 3. Jak by se dal do celkového algoritmu zahrnout vliv nekonstantní amplitudy rozkmitu teplot? Například pravidelným zařazením studeného startu z -50°C po určitém počtu normálních cyklů?
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | A | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | A | ||
| Vlastní přínos a originalita | A | ||
| Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry | A | ||
| Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii | B | ||
| Logické uspořádání práce a formální náležitosti | A | ||
| Grafická, stylistická úprava a pravopis | A | ||
| Práce s literaturou včetně citací | A |
eVSKP id 121573