2021

Browse

Now showing 1 - 5 of 26

DESIGN, STRESS ANALYSES AND LIMIT LOAD OF SANDWICH STRUCTURES
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Löffelmann, František; Píštěk, Antonín; Pavlínek,, Vladimír; Klement, Josef
Disertační práce začíná rešerší výpočtů pro návrh sendvičových nosníků, desek a složitějších konstrukcí, kde zaujímá významnou roli MKP. Dále jsou popsány optimalizační metody pro ujasnění široké oblasti matematického programování a základních principů topologické optimalizace až po její implementaci na kompozitní konstrukce jinými autory. Pro názornost jsou zmíněny jak analytické, tak i numerické přístupy k optimalizaci sendvičů, kde numerické přístupy umožňují řešit daleko širší oblast úkolů. Cíl disertační práce je stanoven jako implementace zautomatizovaného algoritmu pro optimalizaci za účelem vylepšení návrhového procesu sendvičů s ohledem na napjatost a únosnost. Cíle je dosaženo prostřednictvím vlastní implementace gradientní optimalizace založené na principech topologické optimalizace, známé jako diskrétní optimalizace materiálu (Discrete Material Optimization - DMO) a jejích variant, které pomáhají najít optimální vrstvení. Přístup k materiálové interpolaci a interpolaci poruchový omezujících podmínek je vyvinut a naprogramován v pythonu za použití teorie smykových deformací prvního řádu (First Order Shear Deformation Theory - FSDT) pro vyhodnocení napětí na elementech na základě zatížení daného MKP řešičem Nastran. Gradientní optimalizér hledá nejlepší materiály pro každou vrstvu potahu sendviče a jádra z definovaných kandidátů. Program je odzkoušený na příkladech různé složitosti od nosníku tvořeného jedním elementem, kde je skutečné optimum známé, až po praktickou úlohu sendvičové kuchyňky z dopravního letadla. Výsledky ukázaly, že algoritmus je schopen dosáhnout diskrétního řešení bez (významného) narušení omezujících podmínek a může tedy být prakticky využit ke zefektivnění koncepčního návrhu sendvičů.
Vliv výpadku primárních letových informací na bezpečnost a spolehlivost letadlové techniky
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Sklenář, Filip; Hlinka, Jiří; Badánik, Benedikt; Juračka, Jaroslav
Pro řízení letounu je nezbytné mít k dispozici určité letové informace. Tyto informace jsou obvykle zobrazeny na letových přístrojích, které jsou umístěny na palubní desce letounu. V případě ztráty indikace nebo klamné indikace určitých přístrojů může být řízení letounu velice složité až nemožné. Dizertační práce se zabývá problematikou ztráty indikace informace od aerometrických přístrojů (především od rychloměru). Práce obsahuje výzkum průběhu degradace měření celkového tlaku pomocí Pitotovy trubice. Na základě tohoto výzkumu je možné navrhnout nový systém rozpoznání zablokování Pitotovy trubice, což zvýší bezpečnost letectví. Jev, který je popsán byl zkoumán v aerodynamickém tunelu i v reálných podmínkách. Dále jsou v práci definovány pokyny pro sestavení nouzového postupu, který by pilot mohl použít v případě nastání poruchového stavu s aerometrickými přístroji. Reálné možnosti využití byly demonstrovány na letounu Cessna 172SP během validačního experimentu. Validační experiment prokázal možnosti bezpečného použití nouzového postupu během letu. Závěrečná část práce je zaměřena na zhodnocení možných změn ve vytváření analýz spolehlivosti a bezpečnosti s ohledem na aplikování nových poznatků vycházejících z této práce.
Vliv tloušťky vzorku na iniciaci trhliny z vrcholu obecného singulárního koncentrátoru napětí
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Kopp, Dalibor; Klusák, Jan; Řoutil,, Ladislav; Malíková, Lucie
Geometrické nespojitosti, jako jsou ostré vruby, se objevují v konstrukcích technických objektů a vedou ke koncentracím napětí. Tyto body jsou velice nebezpečné, protože snižují pevnost součástí a mohou vést ke vzniku trhlin. Technické objekty však nejsou tvořeny pouze homogenními materiály, ale mohou se skládat i z dvou a více různých materiálů obsahující ostré vruby na rozhraní těchto materiálů. U těchto ostrých vrubů je studován vliv volného povrchu na podmínky iniciace a vyhodnocován prostřednictvím 3D tělesa, poněvadž u těles s konečnou tloušťkou jsou podmínky iniciace trhliny ovlivňovány volným povrchem. Pole napětí v okolí vrcholů obecných singulárních koncentrátorů napětí jsou počítány metodou konečných prvků a výsledky zpracovávány pomocí inženýrského přístupu porovnáváním řídicí veličiny. Tento přístup se dá jednoduše použít v kombinaci se znalostí základních materiálových vlastností a použitím výsledků MKP výpočtu posuzovaných vrubů. K tomu, aby bylo možné stanovit vliv volného povrchu a určit, zdali k iniciaci dojde ze středu součásti, nebo z volného povrchu, byla zavedena hodnota středního kritického aplikovaného napětí, pomocí které je možné jednoduše stanovit místo iniciace trhliny po tloušťce. Poměrem středních kritických aplikovaných napětí uprostřed a na volném povrchu dále kvantifikovat vliv volného povrchu na místo iniciace trhliny. Pomocí tohoto postupu je ukázáno, že místo iniciace trhliny je závislé jak na směru zatížení tělesa, úhlu otevření vrubu a tloušťce vzorku, ale v případě bi-materiálového vrubu také na poměru modulů pružnosti.
Design of a Very Low Specific Speed Pump
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Chabannes, Lilian; Rudolf, Pavel; Sedlář, Milan; Drábková, Sylva
Čerpadla s nízkými specifickými otáčkami nacházejí uplatnění v široké škále aplikací, ale trpí nízkou účinností a rizikem nestability křivky dopravní výšky. Tato disertační práce pojednává o vylepšení hydraulických parametrů čerpadla se specifickými otáčkami ns = 32. Práce se zaměřuje na průtok v oběžném kole a ve spirále, které jsou řešeny pomocí CFD. Průzkum literatury ukázal, že přidání mezilopatek do průtokového kanálu je účinný způsob, jak zlepšit neuspokojivé proudění obecně přítomné v oběžných kolech s nízkými specifickými otáčkami. Byla zkoumána poloha mezilopatky v kanálu a vliv počtu přítomných mezilopatek. Část výsledků je ověřena experimentálně v laboratoři fakulty. Rovněž je zkoumán tvar spirály a pozornost je věnována numerickému řešení proudění u stěn a jeho vlivu na simulaci. Po numerických výpočtech na třech různých spirálách je navržen nový tvar, který zlepšuje vypočtové parametry čerpadla při nízkém i vysokém průtoku.
Fluid-Structure Interaction between Structural Components of Hydraulic Turbine and Fluid Flow
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, ) Havlásek, Michal; Pochylý, František; Malenovský, Eduard; Vimmr, Jan
Tato dizertační práce se zabývá dvěma případy interakce tělesa s tekutinou (FSI). První z nich se zabývá analýzou vzájemné interakce mezi rotorem čerpadla a kapalinou uvnitř těsnící spáry. Vliv těsnící spáry na dynamiku celého stoje je popsán pomocí dynamických parametrů, které jsou také označovaný jako přídavné účinky. V současnosti používané modely těsnících spár používají pro stanovení dynamických parametrů řadu zjednodušujících předpokladů. V této práci je prezentováno pět různých analýz dynamických parametrů těsnící spáry čerpadla na okysličovadlo. Každá z těchto pěti analýz používá jinou míru zjednodušení výpočetního modelu. V případě největšího zjednodušení je modelován pouze objem kapaliny uvnitř těsnící spáry. Nejkomplexnější analýza pro stanovení dynamických parametrů těsnící spáry používá pro výpočet model celého čerpadla s excentrickou polohou rotoru. Druhá část této dizertační práce definuje novou metodu pro řešení interakce kapaliny s pružným tělesem. Tato metoda využívá řešení inverzního problému kmitání. Přímý problém kmitání, který je také označován jako problém vlastních hodnot, používá jako vstupy pro řešení matice hmotnosti, tuhosti a tlumení, které jsou dohromady označovány jako koeficientové matice, na základě kterých je v nejobecnějším případě stanovena Jordanovská matice a také modální matice pravostranných a levostranných vlastních vektorů. Při řešení inverzního problému kmitání jsou stanoveny koeficientové matice na základě Jordanovské matice a modálních matic pravostranných a levostranných vlastních vektorů. Existují dva případy inverzního problému kmitání. V případě, že jsou známy všechny vstupní vlastní čísla a vlastní vektory, pak se jedná o tzv. plný problém. Naopak v případě, že alespoň 1 mód kmitání soustavy není znám, tak se jedná o tzv. částečný problém. V této práci je prezentováno 5 algoritmů pro řešení inverzního problému v kmitání. Nicméně pro každý typ inverzního problému kmitání je prezentován jeden univerzální algoritmus. Algoritmus pro řešení plných problémů byl poprvé prezentován v roce 1979 Otakarem Daňkem. Algoritmy pro řešení částečných problémů, které jsou prezentovány v této práci, jsou vůbec prvními algoritmy pro řešení tohoto typu inverzního problému kmitání. Univerzální algoritmus pro řešení částečných problémů je označován jako algoritmus pro řešení částečných problémů s volbou doplňkových vlastních hodnot. Aplikace těchto dvou univerzálních algoritmů pro řešení inverzního problému kmitání pro případ plných i částečných problémů je ukázána na řešení dvou případů interakce pružného tělesa s kapalinou.

Browse

Recent Submissions