ŠEVČÍK, J. Návrh tvarových pružných členů pro mechanické rezonátory [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.

Posudek vedoucího

Hadaš, Zdeněk

Předkládaná bakalářská práce se zabývá návrhem a analýzou tvarové pružiny pro elektro-mechanické oscilátory, především v energy harvesting aplikacích. Rešeršní část práce se soustředila na jednotlivé konstrukční varianty tuhosti u energy harvesting systémů. Vlastní návrh tvarové pružiny se inspiroval z konstrukcí v rešerši a byly navrženy různé varianty konstrukce s požadovanými frekvenčními vlastnostmi, především výrazně vyšší druhá vlastní frekvence. Celá tato práce je zpracována v kapitole 5, 6 a 7. Tato část práce by si zasloužila lepší prezentaci a logické uspořádání. Obsahuje i řadu formálních nedostatku, především popisy obrázků a výsledky simulací jsou nedostatečné a nebo nevyhovující. Nad rámec práce student jednu konstrukční variantu vyrobil, kapitola 8, a v rámci verifikovaného modelu se snažil predikovat potenciální generovaný výkon. Otázkou je proč experiment se tak moc liší od MKP modelu.  Student pravidelně výsledky konzultoval. Oceňuji jeho pracovitost a samostatnost při práci s Ansysem i Matlabem. Horší to bylo s technickou vyzrálostí při prezentaci a interpretaci výsledků, zcela chybí návrh rozměrů finálního technického řešení, příloha není v práci uvedena, ale CAD model byl taktéž odevzdán. Nicméně práce je na dobré úrovni a cíle práce byly splněny.

Posudek oponenta

Kšica, Filip

Předkládaná práce se zabývá problematikou návrhu a využití tvarových pružných členů v oblasti mechanických rezonátorů. V první části práce byla provedena stručná studie aktuálně využívaných konstrukcí pružných členů u MEMS rezonátorů. Další kapitola je věnována návrhu konstrukce rezonátoru, avšak zcela mi zde chybí nějaké vstupní požadavky na mechanické parametry a rozměry rezonátoru a jeho dílčích částí. V kapitole 5.1 je uvedeno, že 1. vlastní frekvence se má nacházet v rozmezí 15 – 50 Hz, ale jejich rozptyl je příliš vysoký a u dvou ze čtyř uvažovaných návrhů se 1. vlastní frekvence nachází mimo toto pásmo, což je činí prakticky nesrovnatelnými. Očekával bych, že bude vymezena užší pracovní oblast, jednotlivé konstrukční řešení budou navrhovány na ekvivalentní 1. vlastní frekvenci a bude provedeno srovnání s ohledem na charakteristické parametry (rozměr, hmotnost, hustota výkonu, odstup 1. a 2. vl. fr., atd.). V další části byl proveden výběr dvou vhodných řešení a provedena modální analýza těchto řešení v prostředí ANSYS. Proč byl uvažován materiál TPU, ale výroba nakonec probíhala z PETG, není vysvětleno a uvedené materiálové charakteristiky nedávají smysl. Nelze souhlasit s tvrzením, že pružina vyrobená z oceli bude mít při stejném zatížení menší výchylky (str. 29), než stejná pružina vyrobená z plastu, rovněž tvrzením, že hmotnost magnetu má vliv na tuhost pružiny (str. 23). Následující kapitola pojednávala o tvorbě modelu s jedním stupněm volnosti v prostředí Simulink, do kterého byla vložena lineární tuhost z provedené statické analýzy, přičemž pro mechanické tlumení byly v práci uvedeny dvě rozdílné hodnoty (později nahrazeny experimentálně určenou hodnotou) a elektrické tlumení nebylo uvažováno. Poslední část práce popisovala výrobu rezonátoru pomocí 3D tisku z PETG, přičemž za hlavní nedostatek považuji rozdíl mezi 1. vlastní frekvencí vyrobeného přípravku a výpočtového modelu (14 Hz vs. 40 Hz), který student přisuzuje 75% výplni tisku, avšak na základě uvedených modelů jej lze přisoudit zásadnímu rozdílu v délce a uchycení pružiny. Na závěr praktické části mi zcela chybí jakékoli zhodnocení dosažených výsledků a jejich využitelnosti v oblasti návrhu mikrorezonátorů. Na základě souslednosti kapitol se velmi obtížně tvoří představa o dílčích krocích návrhu a chybějící vstupní požadavky ubírají na interpretovatelnosti výsledků. Zda-li lze uvažované řešení považovat za mikrorezonátor je diskutabilní. Po formální stránce je práce na mírně podprůměrné úrovni, vytkl bych mimo jiné chybějící odkazy, obrázky zasahující do okrajů stránky a jejich malé a zcela nečitelné popisky. I přes výše uvedené výtky však student zadání práce splnil a doporučuji ji k obhajobě s celkovým hodnocením D – uspokojivě.

eVSKP id 149418