Show simple item record

Evaluation of Fracture Mechanical Parameters for Bi-Piezo-Material Notch

dc.contributor.advisorProfant, Tomášen
dc.contributor.authorHrstka, Miroslaven
dc.date.accessioned2019-07-10T10:57:28Z
dc.date.available2019-07-10T10:57:28Z
dc.date.created2019cs
dc.identifier.citationHRSTKA, M. Evaluation of Fracture Mechanical Parameters for Bi-Piezo-Material Notch [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.cs
dc.identifier.other113774cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/180481
dc.description.abstractPředkládaná dizertační práce se zabývá stanovením hlavních členů Williamsova asymptotického rozvoje popisujícího rovinné elektro-elastické pole v okolí piezoelektrických bi-materiálových vrubů a trhlin na rozhraní za použití rozšířeného Lechnického-Eshelbyho-Strohova formalismu v návaznosti na čistě anizotropní pružnost. Je ukázáno, že rozšířený Lechnického-Eshelbyho-Strohův formalismus představuje spolu s moderními programovacími koncepty v jazyku Python efektivní a také praktický nástroj pro lomovou analýzu piezoelektrických bi-materiálů. Teoretická část práce popisuje aspekty anizotropní pružnosti a její návaznost na piezoelektrické materiály. Základní rovnice zaměřené na speciální typy monoklinických materiálů, které umožňují oddělení rovinného a anti-rovinného problému, jsou vyjádřeny pomocí komplexních potenciálů. V praktické části práce je sestaven problém vlastního hodnot pro bi-materiálový vrub, na jehož základě jsou stanoveny exponenty singularity a pomocí dvoustavového -integrálu také zobecněné faktory intenzity napětí. Veškeré vztahy a numerické procedury jsou následně rozšířeny na problém piezoelektrických bi-materiálových vrubů a podrobně prozkoumány v uvedených příkladech. Zvláštní pozornost je věnována přechodu asymptotického řešení téměř zavřených vrubů a trhlin na rozhraní. Vliv směru polarizace na asymptotické řešení je také zkoumán. Přesnost stanovení zobecněných faktorů intenzity napětí je testována srovnáním asymptotického řešení a řešení získaného pomocí metody konečných prvků s velmi jemnou sítí konečných prvků. Na závěr je formalismus modifikován pro nepiezoelektrické materiály.en
dc.description.abstractThe presented dissertation thesis deals with evaluation of the leading terms of the Williams asymptotic expansion describing an in-plane electro-elastic field at the tip of piezoelectric bi-material notches and interface cracks using the expanded Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism in connection to the pure anisotropic elasticity. It is demonstrated that the expanded Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism with modern Python programming concepts represents an effective theoretical as well as a practical tool for the fracture analysis of piezoelectric bi-materials. The theoretical part of the thesis outlines aspects of anisotropic elasticity and their connection with piezoelectric materials. The governing equations focused on special types of monoclinic piezoelectric materials, which enable decoupling to the in-plane and anti-plane problem, are introduced via the complex potentials. In the practical part of the thesis, the eigenvalue problem of a bi-material notch is proposed in order to determine the singularity exponents as well as the generalized stress intensity factors by application of the two-state -integral. All relations and numerical procedures are applied to the pure anisotropic and subsequently expanded to the piezoelectric fracture problem of bi-material notches and deeply investigated in the numerical examples. A special attention is paid to the change of the asymptotic solution connected with the transition of a very closed notch into an interface crack. Also the influence of arbitrary oriented poling directions upon asymptotic solution is investigated. The accuracy of calculations of the generalised stress intensity factors is tested by comparing the asymptotic solutions with results obtained by the finite element method using a very fine mesh. Finally, the formalism is modified for non-piezoelectric media such as conductors and insulators.cs
dc.language.isoencs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrstvícs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectBi-materiálový vruben
dc.subjecttrhlina na rozhraníen
dc.subjectmonoklinický materiálen
dc.subjectrozšířený Lechnického-Eshelbyho-Strohův formalismusen
dc.subjectpiezoelektřinaen
dc.subject-integrálen
dc.subjectexponent singularityen
dc.subjectzobecněný faktor intenzity napětíen
dc.subjectBi-material notchcs
dc.subjectinterface crackcs
dc.subjectmonoclinic materialcs
dc.subjectexpanded Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalismcs
dc.subjectpiezoelectricitycs
dc.subject-integralcs
dc.subjectsingularity exponentcs
dc.subjectgeneralized stress intensity factorcs
dc.titleEvaluation of Fracture Mechanical Parameters for Bi-Piezo-Material Notchen
dc.title.alternativeEvaluation of Fracture Mechanical Parameters for Bi-Piezo-Material Notchcs
dc.typeTextcs
dcterms.dateAccepted2019-06-26cs
dcterms.modified2019-07-10-09:48:44cs
thesis.disciplineInženýrská mechanikacs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechanikycs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
sync.item.dbid113774en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2021.11.12 15:30:03en
sync.item.modts2021.11.12 13:50:10en
eprints.affiliatedInstitution.facultyFakulta strojního inženýrstvícs
dc.contributor.refereeMaterna, Alešen
dc.contributor.refereeNáhlík, Lubošen
dc.description.markPcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
but.committeeprof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (předseda) Ing. Aleš Materna, Ph.D. (člen) doc. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (člen) prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen) doc. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen)cs
but.defenceDosažené výsledky základního výzkumu nabízí další pokračování v oblasti vhodných lomových kritérií postavených na prezentovaných teoretických základech s možností přímé aplikace v oblasti mikroelektroniky. Práce tak nejen rozšiřuje teoretické poznatky v oblasti LELM, ale zároveň vytváří základ pro aplikování užití na poli keramických laminátů nebo piezokeramiky.cs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
but.programAplikované vědy v inženýrstvícs
but.jazykangličtina (English)


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record