Pracovní tým PT4

Pracovní skupina PT4 je zaměřena na analýzu a optimalizaci mechanických vlastností kompozitů a na jejich porušování. V roce 2011 pokračoval výzkum optimalizace mechanických vlastností kompozitů a jejich porušování.

  • V oblasti porušování kompozitních materiálů vlivem cyklického zatěžování se výzkum zaměřil směrem k modelování namáhání a poškození na úrovni vlákno-matrice. Byly vytvořeny MKP modely respektující reálnou strukturu materiálu.  V oblasti experimentálního výzkumu proběhly zkoušky cyklického namáhání vzorků vyrobených z tkaninového kompozitu E-sklo/epoxy. Zkušební sestava je znázorněna na obrázku. Vzorky byly namáhány míjivým tahem. Byly sestaveny e-N křivky pro dva druhy těchto vzorků a zároveň byl sledován pokles zbytkové pevnosti s rostoucím počtem zatěžujících cyklů. Výsledky poslouží ke kalibraci a validaci výše zmíněných simulací.

                                            [phd_grant/PT_4/PT4-zkusebni-stand.png]

  • V roce 2011 pokračoval výzkum v oblasti porušení kompozitních materiálů při nízkorychlostním rázu (jednosměrový dlouhovláknový kompozit). Materiálové parametry a pevnosti kompozitu byly určeny z experimentálně získaných dat z tahových zkoušek a tříbodového ohybu zkušebních vzorků pomocí numerických simulací. Při výzkumu bylo využito nového experimentálního zařízení - padostroje, umožňujícího naladění výpočtového modelu plně kontaktní úlohy "kompozitová deska - impaktor + podpory" (deska byla volně položená) pro případ nízkorychlostního rázu bez porušení. Naladění se týkalo hlavně nastavení jednotlivých parametrů zvoleného kontaktu, velikostí penalt kontaktu a parametrů materiálového modelu. Zde bylo využito poznatků získaných v roce 2010. Chování kompozitní desky bylo validováno i pro případ statického zatížení. Na výpočtovém modelu byla následně pomocí numerických simulací provedena analýza závislosti velikosti dopadové rychlosti na velikosti vzniklého porušení kompozitní desky. Výsledky průběhů kontaktních sil, průhybů a velikostí porušení byly porovnány s výsledky získanými experimentálně pomocí padostroje. Rázové události na kompozitní desky byly navíc zaznamenávány pomocí rychlokamery.

             [phd_grant/PT_4/PT4-padostroj.png]    [phd_grant/PT_4/PT4-vysledky-zkousek-laminatu.png]    [phd_grant/PT_4/PT4-vysledky-zkousek-laminatu-2.png]

 

  • Další výzkum byl zaměřen na chování a porušování tkaninových laminátů. Byl vytvořen výpočtový model laminátové desky s možností modelování delaminace, naladěný na případ nízkorychlostního rázu bez porušení. Pomocí numerických simulací byla zjištěna, a následně i experimentálně ověřena, nedostatečná dopadová energie impaktoru padostroje pro způsobení porušení laminátových vzorků. Byla realizována přestavba experimentálního zařízení pro možnost porušování laminátových vzorků s možností zjišťování odezvy a porušení na větších kompozitových konstrukcích.

          [phd_grant/PT_4/PT4-impakt-simulace.png]       [phd_grant/PT_4/PT4-impakt-experiment.png]

 

 

  • V oblasti pasivně tlumených hybridních kompozitních struktur byly v návaznosti na předešlou činnost provedeny optimalizace složitějšího tvaru – čtvercového profilu. Profil byl tvořen 13 vrstvami tvořenými uhlíkovým kompozitem (vlákna K63712) v kombinaci s tlumicími mezivrstvami z korkové kompozice ACM 87FR. V první fázi byly vstupními parametry optimalizace pouze počet a umístění tlumicích vrstev; tloušťky vrstev i jejich orientace byly uvažovány konstantní (sklon vláken 0°). Cílem optimalizace metodou Pareto fronty bylo získat maximální vlastní frekvenci pro ohybový tvar kmitu a maximální hodnotu poměrného útlumu pro jednostranně vetknutý nosník. Ačkoliv se jednalo o pouze fiktivní studii (struktura s tímto složením by nebyla z technologických důvodů vyrobitelná), posloužila k pochopení principů podílejících se na obohaceném tlumení u hybridních struktur. V následující optimalizaci již byly uvažovány proměnné orientace kompozitních vrstev. Pro snížení celkového počtu vstupních proměnných byly vrstvy uloženy symetricky kolem středové vrstvy. Opět byla hledána skladba s co nejvyšší vlastní frekvencí pro ohybový tvar kmitu a maximální hodnotou poměrného útlumu. Po analýze výsledků byly vybrány dvě varianty (označeny zeleně) vhodné pro výrobu skutečných vzorků, jež byla následně realizována ve spolupráci s firmou CompoTech spol.

                             [phd_grant/PT_4/PT4-pareto-analyza.png]

Aktuality

16.3.2017 12:43:30

Referáty PP1 pro 2. zápis

1. referát tah/tlak
6.3.2017 12:17:01

Referáty PPT

1. referát tah/tlak

Více v záložce předmětu.
24.2.2017 10:00:00

Referáty PP1

1. referát tah/tlak
2. referát tah/tlak prutovky
3. referát napjatost
4. referát krut
5. referát ohyb nosníku
6. referát ohyb nosníku (průhyb, natočení)
7. referát kombinované namáhání
Pro studenty 2. zápisů budou k dispozici jiná zadání. Více v záložce předmětu.
10.1.2017 09:20:46

Výsledky 3. postupového testu z PP2

Výsledky   3. postupové testu z PP2. Zápis známky proběhne v rámci k tomu určených termínů vypsných v KOSu. Každý termín zapisuje příslušný učitel. V případě odmítnutí známky nebude termín počítán.
2.1.2017 14:26:19

Testy z přednášek PP2

Hodnocení  testů z přednášek PP2.
9.12.2016 14:41:27

Doplňující studijní podklady PP2

Na stránku předmětu PP2 byly přidány odkazy na doplňující studijní podklady.