Tvorba a deformačně-napěťová analýza meta-materiálových struktur s proměnnou tloušťkou stěn buněk

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá tvorbou a deformačně-napěťovou analýzou auxetických metamateriálových struktur s proměnnou tloušťkou stěn buněk. Úvodní část práce nabízí stručný přehled mechanických metamateriálů s důrazem na jejich neobvyklé vlastnosti. Dále je stanovena metodika a spolehlivý postup tvorby výpočtových modelů s následným převodem geometrie do ANSYS Mechanical APDL, kde jsou prováděny veškeré výpočtové simulace. Výpočtové modely jsou tvořeny postupně v těchto programech: SolidWorks, nTopology a nakonec ANSYS SpaceClaim. V praktické části práce je provedena deformační a napěťová analýza dvou 2D struktur – typu reentrant honeycomb a dále struktury typu double arrowhead. Pro obě struktury jsou vždy definovány tři varianty gradientní tloušťky stěn buněk. Závěrečná část práce prezentuje výsledky analýz, zejména silovou reakci struktur na deformační zatížení a dále napjatost v kritických místech. Tyto výsledky demonstrují vliv geometrických modifikací na mechanickou odezvu struktur.

This thesis focuses on the creation and stress-strain analysis of auxetic metamaterials with variable cell wall thickness. The introductory part provides a brief overview of mechanical metamaterials, with an emphasis on their unusual properties. The methodology and a reliable procedure for creating computational models are then described, including their export to ANSYS Mechanical APDL, where all simulations are performed. The computational models are gradually created using SolidWorks, nTopology, and ANSYS SpaceClaim. The practical part analyzes two 2D structures – a reentrant honeycomb and a double arrowhead structure, each designed in three variants of gradient cell wall thickness. The final part of the thesis presents the results of the analysis, especially the force reaction of the structures and stress distribution in critical areas and demonstrates how geometric modifications influence the mechanical response of the structures.