Ohýbaná tělesa: Numerická podpora v software ANSYS

Abstract

Práca sa zaoberá skúmaním lomovo-mechanických parametrov na telesách z kvazikrehkých materiálov. Využíva k tomu postupy dvojparametrovej lomovej mechaniky. Na základe numerických simulácií prevedených v softwarovom prostredí ANSYS využívajúcom metódu konečných prvkov sú v práci analyzované dve základné problematiky. V prvej, hlavnej časti, sa práca venuje ohýbaným telesám. Analyzovaný je vplyv zmeny vybraných parametrov na lomovo-mechanické vlastnosti ohýbaného telesa porušeného trhlinou – koncentrátorom napätia. Pri kalibrácii modelov sa práca opiera o odborné zdroje, ktoré sa už niektorými geometriami telies zaoberali. V druhej časti sa práca zaoberá telesom pre skúšku excentrickým ťahom, konkrétne jej modifikovanú variantu, upravenú pre využitie na cementových kompozitoch. V oboch prípadoch sú výstupom kalibračné polynómy sledovaných parametrov. Ukážka ich využitia je v prípade trojbodového ohybu prezentovaná na ukážke výpočtu kritickej hodnoty súčiniteľa intenzity napätia z hodnôt získaných pri laboratórnych testoch materiálu na princípe cementového kompozitu s nahradením istej časti plniva drveným keramickým odpadom.

The aim of the thesis is the investigation of fracture-mechanics parameters on specimens made of quasi-brittle materials. The principles of two-parameter fracture mechanics are used. Couple of numerical simulations were done and their outputs are used for two main analysed specimen geometries. For simulations the finite element method software ANSYS is used. In the first part, the thesis focuses on bended specimens. The influence of different geometric parameters on fracture mechanics behaviour of cracked specimen is investigated. For model calibration the outputs of other authors are used. In the second part the specimens for modified compact-tension test (CT test) are analysed. Similar to the first part, the influence of geometric parameters of the specimen (in this case, the specimen size) on fracture mechanics parameters were investigated. The modified CT test was derived from CT test which is commonly used for metal materials testing as the suitable geometry for cement-based composite materials testing. The outputs of both parts are calibration polynomials, which are expressions obtained for different specimen geometries, giving the value of fracture mechanics parameter as the function of specimen geometry. As the example, calibration curves are used to obtain fracture toughness of tested material using the outputs from recent experiment.