CESNEK, M. Návrh zařízení pro testování bistabilních auxetických struktur [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.
Předkládaná práce se zabývá návrhem a výrobou zařízení pro kontrolované zatížení bistabilních auxetických struktur. Téma této práce navazuje na dlouhodobý výzkum metamateriálových struktur v rámci projektu OP JAK – MEBioSys a její výstup je určen pro experimentální testování bistabilních struktur, jejichž vývoj je v současnosti velmi aktuální v mnoha technických odvětvích. Rešeršní část práce se věnovala základním typům bistabilních auxetických struktur a mechanismům jejich zatěžování, na jejichž základě byl proveden návrh zatěžovacího mechanismu. Vlastní zařízení se skládalo z mechanické části, řídicí elektroniky a uživatelského rozhraní pro ovládání a záznam měřené zatěžující síly a prodloužení struktury. Při návrhu a výrobě zařízení student prokázal technickou všestrannost a schopnost poradit si s netriviální mechatronickou úlohou. Během řešení se student musel vypořádat s řadou dílčích problémů v oblasti mechanického návrhu a tvorby řídicí elektroniky. Klíčovým aspektem vlastního návrhu bylo zajištění vhodných okrajových podmínek auxetické struktury, tj. zachování rovinnosti jejích hran při současném umožnění rozpínání. Z tohoto důvodu se nejednalo o konvenční jednoosé či dvouosé namáhání, a splnění tohoto požadavku bylo dosaženo na základě několika iterací návrhu uchycení. V oblasti návrhu elektroniky bylo nutné nastudovat a vhodně propojit dva mikrokontroléry a několik různých komunikačních protokolů, např. vlastní pseudo-SPI protokol pro komunikaci s A/D převodníkem HX711 pro snímač síly. K řešení těchto problémů bylo zapotřebí značné iniciativy a invence studenta. Vytvořené uživatelské rozhraní bylo funkčně i vizuálně uzpůsobeno pro opakované testování struktur s různými typy základních buněk. V rámci testování funkčnosti zařízení byly na vybrané bistabilní struktuře, vyrobené pomocí 3D tisku z materiálu TPU, demonstrovány vlivy zatěžujících parametrů a způsobů uchycení struktury. Rovněž byly integrovány inicializační sekvence pro zajištění nulové úrovně zatěžující síly před zahájením testu, což se ukázalo jako klíčový faktor pro korektní určení deformační energie a charakteristického sedla v jejím průběhu. Vytvořené zařízení splňuje vymezené cíle zadání a představuje platformu pro další vývoj v oblasti experimentálního testování bistabilních auxetických struktur, u nichž je zpravidla výpočetně velmi náročné simulovat jejich transientní chování při zohlednění všech významných faktorů. S přístupem studenta a průběhem práce jsem byl po celou dobu řešení nadmíru spokojen – konzultace probíhaly v pravidelných intervalech a student na ně vždy přicházel připravený. Přestože je práce psána ve slovenštině, u které nemohu posoudit gramatickou správnost, po grafické a formální stránce je na výborné úrovni. Práci doporučuji k obhajobě s hodnocením A – výborně.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | A | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | B | ||
| Vlastní přínos a originalita | A | ||
| Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry | B | ||
| Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii | A | ||
| Logické uspořádání práce a formální náležitosti | A | ||
| Grafická, stylistická úprava a pravopis | B | ||
| Práce s literaturou včetně citací | B | ||
| Samostatnost studenta při zpracování tématu | A |
Diplomová práce se zabývá návrhem, realizací a ověřením funkčního zařízení pro experimentální testování bistabilních auxetických struktur. Autor nejprve provádí rozsáhlou rešerši problematiky, následně navrhuje mechanickou konstrukci, elektroniku a řídicí algoritmy. Výsledkem je plně funkční zařízení s uživatelským rozhraním, které umožňuje testování struktur za definovaných podmínek a vyhodnocení jejich mechanického chování. Po odborné stránce je práce na poměrně vysoké úrovni. Autor prokázal schopnost samostatného návrhu komplexního mechatronického systému, včetně mechaniky, elektroniky, řízení a softwaru. Využití STM32, Arduino, Simulinku a MATLAB GUI svědčí o výborné orientaci v moderních nástrojích. Navržené zařízení bude sloužit jako experimentální platforma pro výzkum auxetických struktur a validaci numerických simulací.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | A | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | A | ||
| Vlastní přínos a originalita | A | ||
| Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry | A | ||
| Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii | A | ||
| Logické uspořádání práce a formální náležitosti | A | ||
| Grafická, stylistická úprava a pravopis | A | ||
| Práce s literaturou včetně citací | A |
eVSKP id 165339