MÍRA, P. Pevnostní analýza lopaty rýpadla pomocí DEM-FEM simulace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.

Posudek vedoucího

Frühbauer, Jiří

Bakalářská práce se zabývá otěrovou a pevnostní analýzou svahovací lopaty kolového rypadla EW 100 pomocí pokročilé numerické simulace obousměrně spřaženou metodou DEM–FEM. Práce byla zpracována ve spolupráci se společností Wacker Neuson SE, která poskytla výchozí data, podklady a přínosné konzultace. V úvodu práce student popisuje metodu diskrétních prvků (DEM), metodu konečných prvků (FEM) a možnosti jejich společných kombinací s použitím dynamických explicitních analýz. V další části navazuje popisem vybraných vlastností sypkých hmot. Dále student provedl sérii experimentálních kalibračních zkoušek fyzikálních parametrů zeminy, jako je např. sypná hmotnost, koeficienty tření, restituce, valivého odporu apod. Tato měření probíhala na více vzorcích zeminy za různých podmínek (suché a mokré), s cílem připravit porovnání více výsledků. Pro kompletní charakteristiku sypké hmoty student vybrané vzorky zeminy roztřídil pomocí sít, následně je vhodně zařadil a detailně popsal. V hlavní části práce student provedl kalibraci materiálu v DEM prostředí pomocí vybraných kalibračních zkoušek. Zkalibrované materiály byly poté použity pro otěrové analýzy lopaty rypadla během pracovního cyklu, kde byl komplexní pohyb realizován pomocí linearizace poskytnutých dat pohybu břitu lopaty. Poslední část se zabývá provedením DEM-FEM kosimulace pro určení napětí na lopatě při výkopovém cyklu. Výsledky nedopadly dle predikce, ale byly popsány kroky, které by napomohly k lepšímu chování analýzy. Zpracování těchto kroků je však nad rámec této bakalářské práce. Všechny simulace byly provedeny v softwarovém prostředí Altair EDEM a Simlab. Práce končí návrhem optimalizace konstrukce lopaty na základě zjištěných a předpokládaných výsledků otěrových a pevnostních analýz. Student pracoval velmi aktivně s účastí na fyzickém měření zemin přímo na testovacím polygonu firmy v Linci, prokázal hluboký zájem o téma i schopnost samostatně pracovat s pokročilými simulačními metodami. Proto se práce ukázala vhodná k rozšíření o další zkoumámí. Práce je značně rozsáhlá, kvalitně zpracovaná a plně splňuje veškeré cíle, jedinou výhradu mám k obr. 92, kde by mohl být graf lépe vizuálně zpracován. Celkově práci přes uvedenou výhradu hodnotím rozsahem i kvalitou jako značně nadprůměrnou, zejména kvůli náročnosti použitých metod. Práci doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Vaněk, David

Hlavním cílem bakalářské práce pana Míry je prověření možností kosimulace mezi FEM a DEM, přičemž definice pohybu pracovního nástroje je realizována přímo v software pro DEM či FEM simulaci. Materiálový model pro DEM simulaci je založen na sadě experimentů se skutečným materiálem. Vypracování takového zadání studentem bakalářského studia vyžaduje dobrou znalost fyzikálních zákonů a zejména velkou míru schopnosti samostudia. Práce je vhodně strukturována, přičemž každé její části se autor věnoval ve vhodném rozsahu. Teoretická část práce seznamuje čtenáře se základními principy DEM a FEM modelování, rozlišuje základní typy kosimulace mezi DEM a FEM prostředím a popisuje dostupné materiálové modely a jejich specifika v DEM. Popisuje také sadu navržených experimentů, na které je pak navázáno v dalších částech práce. Student se aktivně účastnil několika experimentů v laboratořích VUT a na testovacím polygonu firmy Wacker Neuson, ze kterých za využití analytických výpočtů a sady kalibračních simulací v DEM sestavil parametry materiálového modelu. Dodané vzorky zeminy také roztřídil podle frakcí a sestavil granulometrickou křivku. V další části práce student přistoupil k samotné DEM simulaci s lopatou rypadla. Zadaný pohyb lopaty linearizoval pro použití v DEM software a ověřil správnost tohoto postupu. Výsledy simulace pak využil pro analýzu otěru funkčních ploch nástroje. Pro pevnostní analýzu byla vybrána obousměrná kosimulace využívající explicitní řešič na straně FEM. Je třeba zmínit, že sestavení explicitní FEM analýzy pro dlouho trvající děj svou komplexností jednoznačně přesahuje znalosti úrovně bakalářského studia. Student se o to přesto s velkým nasazením pokusil, bohužel s nekompletním výstupem. Získané výsledky komentuje a zamýšlí se nad možnými kroky vedoucími k úspěšnému dokončení obousměrné kosimulace. Celkově se jedná o velmi zdařilou a obsáhlou práci, která vyniká svou komplexností a potenciálem pro reálnou aplikaci a další rozvoj použitých metod. Jediné, co bych autorovi vytknul jsou občas se objevující překlepy a občasná neobratná technická vyjádření, nikterak však nesnižující úroveň této práce. Student v průběhu roku velmi aktivně konzultoval a prezentoval své dílčí výsledky a pečlivě zapracovával podněty a výstupy z konzultací.

eVSKP id 165754