Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 77
- ItemPerformance Evaluation of Products for Rail Head(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Valena, Martin; Hartl, Martin; Meierhofer, Alexander; White, BenTato disertační práce se zabývá návrhem vícefázové metodiky pro hodnocení výkonnosti maziv na temeno kolejnice a vývojem přenosného traťového tribometru. Na základě literatury byly identifikovány následující výkonnostní parametry: součinitel trakce, tvar trakční křivky, retentivita a délka ošetření kolejnice. Většina studií prováděla měření na rozdílných zařízeních a s rozdílnou metodologií, což ztěžuje porovnatelnost výsledků a ukazuje na potřebu jednotné metodiky. První fáze metodiky využívá univerzální tribometr, který umožňuje její přenositelnost a porovnatelnost výsledků napříč pracovišti. Tato fáze slouží k identifikaci nejvýkonnějšího produktu pro temeno kolejnice na základě čtyř výkonnostních tříd. Tento produkt je pak možné dále testovat za podmínek bližších reálnému provozu, což představuje druhá fáze metodiky. Ve druhé fázi se stanovují reálné výkonnostní parametry: retentivita, délka ošetření kolejnice a riziko přemazání kontaktu a je možné studovat vliv množství a aplikační strategie. Pro vyhodnocení těchto parametrů byl vyvinut traťový tribometr, schopný stanovit součinitel trakce a tvar trakční křivky na kolejnici jak v laboratoři, tak na trati. Tribometr se připevňuje ke kolejnici a měřicí modul vykonává pohyb, přičemž mění brzdný moment působící na kolo a tím vyvozuje skluz v kontaktu. Třetí fáze se zaměřuje na výzkum třecí vrstvy v reálném prostředí, která je ovlivněna povětrnostními podmínkami. Současně byl použit hlukový modul pro monitorování hlukových parametrů v oblouku s malým poloměrem. Byla zjištěna značná korelace mezi výsledky první a druhé fáze. Ukázalo se, že olejové produkty poskytují větší retentivitu a délku ošetření kolejnice než vodní produkty, ale jsou více náchylné ke kriticky nízkému tření. Tento pokles však nedosahuje kriticky nízkých hodnot na reálné kolejnici, jak je tomu u univerzálních tribometrů, a vyskytuje se pouze v místě aplikace. Dalším zjištěním je, že existuje významná korelace mezi součinitelem trakce a dobou trvání kvílivého hluku, přičemž délka hluku se jeví jako vhodný parametr pro hodnocení kvílivého hluku.
- ItemInverse identification of hysteresis behaviour of paraffin-based phase change materials(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Zálešák, Martin; Charvát, Pavel; Šikula, Ondřej; Masaryk, MichalZ makroskopického hlediska znamená hystereze změny skupenství (PCH - z angl. phase change hysteresis), že trajektorie procesu fázové změny (například tuhnutí) nezachycuje teplotně-entalpickou cestu svého inverzního procesu (tání). Přestože je to běžný jev u většiny materiálů pro fázovou změnu (PCMs - z angl. phase change materials), často se přehlíží v počítačových modelech, což vede k rozdílům ve srovnání s experimentálními daty. PCH se stává zvláště problematickou při modelování systémů pro ukládání tepelné energie, kde často dochází k neúplné nebo částečné fázové přeměně. Laboratorní přístupy k charakterizaci PCM, jako je diferenciální skenovací kalorimetrie nebo metoda teplotní historie, umožnují studium pouze malých vzorků PCM a výsledná data se mohou ukázat jako nedostatečná pro predikci tepelné dynamiky větších objemů PCM. V této práci byly zkoumány a implementovány moderní přístupy k modelování PCH ve formě matematického modelu. Pro úplné fázové změny byl použit dvoukřivkový model s dobrou přesností, nicméně jeho základní varianta selhává v situacích, kde je proces přechodu fáze přerušen. Dále byly zkoumány modely curve-track, curve-switch a curve-scale pro částečné fázové změny. Mezi nimi se model curve-scale jeví jako nejpřesnější a v souladu se současným stavem poznání v této oblasti. Na druhou stranu model curve-track vykazuje nejmenší přesnost a je považován za nevhodný pro částečné fázové přeměny. Představený framework pro inverzní identifikaci, založený na řešení inverzních problémů přenosu tepla (IHTPs - z angl. inverse heat transfer problems), se ukázal jako velmi účinný při identifikaci různých vstupních parametrů. Primární důraz byl však kladen na identifikaci křivek efektivní tepelné kapacity a s nimi souvisejících parametrů. Tyto křivky byly parametrizovány pomocí asymetrické gaussovské funkce, která zahrnovala různé měrné tepelné kapacity pro pevnou a kapalnou část a každou křivku rozdělila do dvou gaussovských funkcí oddělených teplotou fázové změny, přičemž byla zavedena šikmost pro každý z těchto segmentů. Práce ukázala, že tato asymetrie vedla k lepší shodě s experimentálními daty. Bylo zjištěno, že metaheuristické optimalizační techniky jsou robustní a přesné při řešení IHTPs, přičemž metoda diferenciální evoluce a její varianty, zejména metoda založená na historii úspěchu adaptivní diferenciální evoluce s lineárním snižováním velikosti populace (LSHADE), prokázaly lepší přesnost ve srovnání s jinými metaheuristikami.
- ItemVýpočtové modelovanie deformačne-napäťových stavov gumo-textilných spojok(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Láštic, Daniel; Píštěk, Václav; Fusek,, Martin; Chval,, ZdeněkTáto dizertačná práca sa zaoberá problematikou prenosu krútiaceho momentu medzi dvomi hriadeľmi, medzi ktorými dochádza k axiálnemu a radiálnemu vychýleniu, prostredníctvom flexibilnej spojky. Aplikáciu danej spojky je možné nájsť napríklad v koľajových vozidlách na vstupe do prevodového ústrojenstva, teda na spojenie s elektromotorom, alebo na výstupnej strane, ktorá je spojená s osou dvojkolesia. Možné vychýlenie je závislé na konštrukcii odpruženia a z dôvodu zaistenia väčšieho komfortu posádky vozidla sa neustále zvyšuje, tým je však ovplyvnená aj požiadavka na spojku. Súčasne dochádza k zvyšovaniu prenášaného zaťaženia, avšak pri zachovaní či dokonca zmenšení zástavbových rozmerov. Jednotlivé komponenty tak nie je možné vyvíjať bez uvažovania okolitých komponentov, respektíve vzájomného pôsobenia. Za týmto účelom je s výhodou využívané výpočtové modelovanie. Predkladaná dizertačná práca sa zaoberá výpočtovým modelovaním deformačne-napäťových stavov spojky pozostávajúcej z gumo-textilných elementov, používanej v koľajových vozidlách. Za účelom validácie výpočtových modelov boli realizované technické experimenty a získané dáta slúžili na porovnanie. Na tvorbu výpočtového modelu pre stanovenie deformačne-napäťových stavov gumo-textilnej spojky bol využitý komerčný softvér ANSYS Workbench s parametrickou tvorbou modelu geometrie. Získané tuhostné parametre unifikovaného elementu boli ďalej využité v dynamickom modeli, ktorý umožňuje ďalšiu citlivostnú analýzu v závislosti od počtu elementov. Dosiahnuté výsledky ukazujú nutnosť využitia pokročilého výpočtového modelu zohľadňujúceho výrobný proces pri konštrukčnom návrhu ako gumo-textilných elementov tak aj nosných prvkov v podobe unášačov.
- ItemSvařování vysokoentropických slitin technikou elektronového svazku(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Rončák, Ján; Jan, Vít; Mrňa, Libor; Schwarz, DrahomírEutektické vysoko-entropické zliatiny sú pomerne novou podskupinou materiálov, ktorá vznikla v snahe o kombináciu vlastností eutektických a vysoko-entropických zliatin. Výsledkom je materiál s mikroštruktúrou stabilnou v širokom rozsahu teplôt a dobrou odlievateľnosťou. Aby mohol byť potenciál nových materiálov v budúcnosti využitý naplno, je potrebné zistiť ich správanie pri rôznych technologických operáciách. Dizertačná práca sa preto zaoberá štúdiom homogénnych zvarových spojov eutektickej vysoko-entropickej zliatiny AlCoCrFeNi2.1 (EHEA) a heterogénnymi zvarmi eutektickej zliatiny s austenitickou oceľou 1.4571 vytvorenými pomocou elektrónového zväzku. Štúdium okrem overenia zvárateľnosti zahŕňa aj evaluáciu vlastností materiálu po expozícii na zvýšenej teplote krátkodobo aj dlhodobo a teplotnom cyklovaní s využitím kvapalného dusíka. Cyklovanie spočíva v opakovanej výdrži v peci na 200 °C a následným ponorením do dusíku s požiadavkou vyrovnania teploty materiálu a dusíku na úrovni -196 °C. Homogénne zvarové spoje vykazujú vhodné vlastnosti v stave po zváraní, pri krátkodobej tepelnej expozícii aj teplotnom cyklovaní. Ich mechanické vlastnosti sa začnú výrazne meniť a degradovať až pri dlhodobej expozícii na zvýšených teplotách. Heterogénne zvary vykazujú dobrú zvárateľnosť a vlastnosti pri zváraní pomalšou rýchlosťou. Ich vlastnosti sa s výnimkou teplotného cyklovania menia po tepelnom spracovaní po zváraní aj dlhodobej tepelnej expozícii. Dizertačná práca okrem nových poznatkov prináša aj návrh a možnosti na zlepšenie ďalších experimentov v oblasti zvarových spojov AlCoCrFeNi2.1.
- ItemÚnavové vlastnosti vysoce pevných hliníkových slitin připravených studenou kinetickou depozicí(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Judas, Jakub; Jan, Vít; Hutař, Pavel; Novák, PavelDisertační práce se zabývá komplexní studií vysokopevnostní hliníkové slitiny AA7075, která byla deponována progresivní technologií Cold Spray. Pozornost byla nejprve zaměřena na důkladný popis vlastností vstupního prášku, který je charakteristický tvorbou metastabilních struktur a příměsových segregací v průběhu atomizace. Následné tepelné zpracování prokázalo možnost modifikace vlastností prášku za účelem snížení tvrdosti a zvýšení jeho plasticity, která je nezbytná pro úspěšné CS nanášení. Nástřiky byly deponovány na základě optimalizovaných procesních parametrů s užitím dusíku jako hnacího plynu, který vedl k přípravě kompaktní struktury s nízkou úrovní porozity. Důkladná mikrostrukturní analýza nástřiků poté identifikovala přítomnost UFG zrn na hranicích splatů vlivem dynamické rekrystalizace a dále prokázala změny v precipitační struktuře prášku po CS depozici. Termická stabilita v průběhu post-depozičního tepelného zpracování byla kontrolována nejen teplotou žíhání, ale také zejména morfologií fází, které precipitovaly v mikrostruktuře. Mechanické vlastnosti byly nejprve analyzovány pomocí tahové, ohybové a penetrační SPT zkoušky, které prokázaly značně křehkou odezvu nástřiku během kvazistatického zatěžování. Zvýšení houževnatosti bylo dosaženo po izotermickém žíhání nástřiku v teplotním intervalu 300-400 °C a dále po provedeném rozpouštěcím žíhání a řízeném přestárnutí. Únavová pevnost nástřiku ve dvou jeho stavech (po depozici, T7) byla zjišťována v symetrickém režimu tah-tlak v měkkém módu zatěžování a poté porovnána s chováním tvářené slitiny AA7075. Výsledky experimentů prokázaly zhoršení únavové odolnosti nástřiků po CS depozici vlivem porozity a mezisplatových necelistvostí. Zvýšení únavové pevnosti nástřiku ve stavu T7 bylo přisouzeno rozpuštění intermetalických fází a posílení strukturní integrity, které znesnadnilo přechod trhliny do intersplatového mechanismu šíření, čímž zvýšilo jeho životnost.