GAJDOŠÍK, M. Vliv rychlosti deformace na mechanické vlastnosti materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.

Posudek vedoucího

Jopek, Miroslav

Cílem hodnocené diplomové práce byl popis vlivu rychlosti deformace na mechanické vlastnosti materiálů s důrazem na vývoj zkušebního zařízení symetrického Taylorova testu. Práce svým rozsahem převyšuje běžný rozsah a požadované cíle DP. Je patrné, že se autor v dané problematice orientuje, což prokázal ve zdařilém návrhu vyvinutého experimentálního zařízení symetrického TAT, tak samotných dynamických testech na vzorcích ze smrkového dřeva. Spolupráci s vedoucím hodnotím jako výbornou. Autor pravidelně konzultoval a byl při tvorbě práce samostatný a aktivní. Celkově hodnotím DP jako velmi zdařilou: formou, obsahem i rozsahem splňující nároky kladené na formát diplomové práce a doporučuji ji k obhajobě.

Posudek oponenta

Forejt, Milan

Předmětný diplomový projekt Bc. Mateje Gajdošíka představuje komplexní řešení problému tvorby materiálových modelů s vlivem rychlostí deformací. Vyžaduje nejen aplikace dynamických metod impaktního testování ale i vývoj a výrobu- sestavení praktické sestavy symetrického Taylorova testu, jeho ověření na specifickém materiálu- vzorků dřeva a porovnání s výsledky simulace. Jde tedy o obtížné zadání, které diplomant pod vedením příkladně vyřešil a naplnil vytýčené cíle.   Ke splnění zadaných úkolů aktivně využil až 87 citovaných literárních pramenů, které poskytují velké množství  teoretických  i praktických  informací k řešení projektu. Již v úvodní kapitole 1. řešeného projektu velmi podrobně a na potřebné odborné výši rozebírá zásadní vliv rychlosti deformace na dynamické meze kluzu a na deformační odpory při řešení tvářecích operací s proměnlivou geometrií. V kap. 2 pro dynamické zkoušení materiálů správně uvažuje rozdělení kompresních testů do čtyř základních skupin (nízké-low rate, střední-medium rate, vysoké-high rate a velmi vysoké-very high rate). Přitom zkoumá možnosti a podrobně popisuje i s grafickými schématy vybavení laboratoře vysokých rychlostí deformací impaktním testem Hopkinsonovy dělené tyče-SHPB a testem Taylora – TAT s nutnou aplikací vlnové teorie. U Taylorova testu-TAT ukazuje na možnosti dopadových ploch s kombinací Kistlerova dynamometru ke snímání průběhu rázové síly. Také poukazuje na nežádoucí interference při šíření elastické vlny podobně jako u Hopkinsonova testu a na problém se třením v kontaktu na dopadové ploše viz např. obr. 18. Také poukazuje na možnost snímání plastického přetvoření vysokorychlostní kamerou a také na výhody reverzního TAT testu při zkouškách za zvýšených teplot viz obr.21 a obr.22. V kap. 2. 4 se velmi podrobně zabývá symetrickým Taylorovým testem, zvláště pak řešením souosého kontaktu při dopadu vzorků viz např.obr24. Při vyhodnocení dynamických zkoušek, kap. 2.5 stručně rozebírá postup pro výpočet dynamické meze kluzu z Taylorova vztahu (2.1) a v dalším je doplňuje alternativním řešením, např. korekcí dle Hutchingse a O’Briena (2.2), nebo s nulovou penetrací dle Wilkinse a Guinana (2.5). V kap.2.6 pak uvádí současné konstitutivní modely materiálů dle: Ludwika-Hollomona s možným vyhodnocením exponentu citlivosti na rychlost deformace, dle modelu Zerilli Armstronga a nejčastěji používaného modelu dle Johnson Cooka včetně jeho možných úprav. Konečně v kap.2.7 rozebírá možnosti simulačních programů MKP s implicitní a explicitní integrací. V kap.3 Vývoj a testování popisuje jednotlivé etapy vývoje a výroby-sestavení zkušebního zařízení pro symetrický Taylorův test. Vše dokládá perfektní grafikou a popisem dílčích částí a jejich montáže na nosný rám. Přitom řeší výrobu 3D tisku součástí a pevnostní i stabilitní problémy. Dále mechanická spojení, řezání a polyfúzní svařování dílů, řešení rozvodů, připojení a spouštění vzduchotechniky. Zvláštní pozornost byla věnována rázové komoře s průhledem na pro vysokorychlostní kameru a s ohledem na bezpečnost. Pozornost vyžadovala i 3D úprava ke vkládání zkušebních vzorů. K ovládání přívodu vzduchu z kompresoru byl použit elektromagnetický ventil s rychlým spínacím časem. V kap.3.4 je popsáno i zlepšení testovacího zařízení na základě počátečních testů. Z pevnostního hlediska byla změněna např. orientace vrstvení 3D tisku a také řešena soustřednost nosičů. Pro testovací zařízení byl vyvinut systém světelné brány, buď jedním paprskem, nebo měřením času průletu mezi dvěma paprsky. Veškerá elektronika, moduly, senzory a pod, jsou pak propojeny na základové desce. Kap 3.6 Testování vybraného materiálu diplomant provedl na smrkovém dřevě, které má v Evropě největší podíl a mj., už na něm byl klasický TAT v laboratoři HSD prováděn. Vzorky o průměru 10mm, s délkou 20mm s podélnou orientací vláken, byly pomocí 3D tištěných nosičů proti sobě nastřelovány. Získané výsledky ukázaly, že deformační změny vzorů jsou zásadně ovlivněny nehomogenní texturou dřeva. V příloze je celková disposice sestavy souměrného Taylorova testu. Diplomantem vyvinuté zařízení se zdá funkční a s dostatečnou reprodukovatelností. Simulace v programu ANSYS jsou zatím doprovázeny nepřesností vstupu materiálových vlastností dřeva. V dalším výzkumu bude třeba, mj. zaměřit se na snímání a vyhodnocení napěťových pulzů  

eVSKP id 154101