Určení zbytkových napětí pomocí odvrtávací metody při uvažování konečných rozměrů měřeného tělesa
Loading...
Date
Authors
Began, Jakub
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Diplomová práca sa zaoberá skúmaním vplyvu konečných rozmerov telesa na vyhodnocovanie zvyškových napätí pomocou odvŕtavacej metódy, ktorá bola odvodená pre telesá s dostatočne veľkými rozmermi na to, aby neovplyvňovali meranie. Na posúdenie vplyvu konečných rozmerov telesa na vyhodnocované zvyškové napätia bol pomocou metódy konečných prvkov vytvorený výpočtový model simulujúci odvŕtavaciu metódu. Pri tvorbe výpočtového modelu boli zavedené predpoklady zahŕňajúce požadovaný tvar geometrie a homogénny priebeh zvyškových napätí po hĺbke vyvŕtavanej diery. Výpočtový model bol následne parametrizovaný, aby mohli byť pomocou neho nasimulované rôzne kombinácie konečných rozmerov telesa, na základe ktorých sa skúmal ich vplyv na vyhodnocované zvyškové napätia. V ďalšej časti práce bol skúmaný vplyv biaxiality zvyškových napätí na presnosť ich vyhodnocovania. Následne boli navrhnuté tri korekčné algoritmy, ktorých úlohou bolo chyby vyhodnocovaných zvyškových napätí spôsobené konečnými rozmermi telesa minimalizovať. Prvý korekčný algoritmus pozostával z korekcie kalibračných koeficientov, druhý z korekcie vstupných pomerných deformácií a tretí z korekcie vyhodnotených zvyškových napätí. V poslednej časti práce boli jednotlivé korekčné algoritmy testované a navzájom porovnané. Na základe výsledkov práce je možné korigovať vyhodnotené zvyškové napätia zaťažené chybou spôsobenou konečnými rozmermi telesa, a to za predpokladu splnenia požadovaného tvaru geometrie a homogénneho priebehu zvyškových napätí po hĺbke vyvŕtavanej diery.
The diploma thesis analyses the impact of the finite dimensions of a body on residual stresses by means of the hole-drilling method which was derived for bodies of dimensions large enough not to affect the measurement. To assess the impact of the finite dimensions of a body on measured residual stresses, a computational model simulating the hole drilling method was created using the finite element method. The assumptions made during the creation of the computational model included a desired geometric shape and an uniform residual stresses along the depth of the drilled hole. The computational model was subsequently parameterised so that it could be used to simulate different combinations of the finite dimensions of a body, whose impact on measured residual stresses was analysed. In the next part of the thesis, the impact of the biaxiality of residual stresses on the accuracy of their measurement was assessed. Subsequently, three correction algorithms were proposed to minimise the errors of measured residual stresses caused by the finite dimensions of a body. The first correction algorithm is supposed to correct calibration coefficients, the second one to correct input strains, and the third one to correct the assessed residual stresses. In the last part of the thesis, the individual correction algorithms were tested and compared. The outcomes of the diploma thesis suggest the possibility to correct the errors in the analysed residual stresses due to finite dimensions of a body, on the condition of a desired geometric shape and an uniform stresses along the depth of the drilled hole.
The diploma thesis analyses the impact of the finite dimensions of a body on residual stresses by means of the hole-drilling method which was derived for bodies of dimensions large enough not to affect the measurement. To assess the impact of the finite dimensions of a body on measured residual stresses, a computational model simulating the hole drilling method was created using the finite element method. The assumptions made during the creation of the computational model included a desired geometric shape and an uniform residual stresses along the depth of the drilled hole. The computational model was subsequently parameterised so that it could be used to simulate different combinations of the finite dimensions of a body, whose impact on measured residual stresses was analysed. In the next part of the thesis, the impact of the biaxiality of residual stresses on the accuracy of their measurement was assessed. Subsequently, three correction algorithms were proposed to minimise the errors of measured residual stresses caused by the finite dimensions of a body. The first correction algorithm is supposed to correct calibration coefficients, the second one to correct input strains, and the third one to correct the assessed residual stresses. In the last part of the thesis, the individual correction algorithms were tested and compared. The outcomes of the diploma thesis suggest the possibility to correct the errors in the analysed residual stresses due to finite dimensions of a body, on the condition of a desired geometric shape and an uniform stresses along the depth of the drilled hole.
Description
Keywords
zvyškové napätia, odvŕtavacia metóda, výpočtové modelovanie, metóda konečných prvkov, chyby vyhodnotených zvyškových napätí, korekcia vyhodnotených zvyškových napätí, konečné rozmery telesa, residual stresses, hole-drilling method, numerical simulation, finite element method, errors in assessed residual stresses, correction of assessed residual stresses, finite dimensions of a body
Citation
BEGAN, J. Určení zbytkových napětí pomocí odvrtávací metody při uvažování konečných rozměrů měřeného tělesa [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
prof. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
doc. Ing. Stanislav Věchet, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jaroslav Zapoměl, DrSc. (člen)
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
Ing. László Iván, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-11
Defence
Při obhajobě student nejprve prezentoval svoji diplomovou práci, následně byly přečteny posudky a student odpovídal na dotazy oponenta. Poté členové komise položili následující dotazy k diplomové práci:
Ve vaší práci se snažíte korigovat skutečnost, že volné povrchy ovlivňují samotné měření odvrtávací metodou. Lze tyto korekce zobecnit pro jiné případy?
Jak lze využít výsledky vaší práce?
Jak se lze zbavit zbytkových napětí v kovových materiálech?
Co kdyby růžice nebyla umístěna ve směrech hlavních napětí?
Jak si vysvětlujete, že jste nenašel žádné zdroje, s nimiž by vaše výsledky mohly být srovnatelné?
Jak pro konkrétní rozměr tělesa určíte míru ovlivnění?
Kde se používají nekonečně velká tělesa?
Dovedete formulovat nějaké doporučení, pro jaké rozměry je vaše metoda použitelná?
Jaké jsou rozměry tenzometrické růžice?
Na jaké oblasti vlastně vyhodnocujete přetvoření? Jaké přetvoření vyhodnocujete? Jsou to lokální hodnoty nebo nějak zprůměrované?
Náhodný charakter
Proč jste zvolil hladké rozložení zbytkových napětí? Nebudou napětí u reálných těles rozložena náhodně?
Komise na neveřejném zasedání obhajobu zhodnotila známkou B (velmi dobře).
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení