This diploma thesis deals with transferring the risk of a insurance company to another subject. The basic requirement is to homogenize the selected insurance portfolio. The amount of capital required is determined by identifying and quantifying the risk. Adjusted indicator of Economic value added (EVA) determines the optimal ratio of the retention and the risk transferred. There are several factors that can affect the amount of the retained risk. The main objective is to determine the amount of the optimal retention itself and select the appropriate type of reinsurance. The recommendation is based on the current development of expenses on insurance claims.

Geometrical discontinuities, like sharp notches, appear in constructions and engineering structures and lead to stress concentrations. These technical objects are very dangerous due to the fact that they reduce the structural conformity and can lead to crack initiation. Technical objects are not always designed as homogenous bodies but can consist of two or more materials with sharp notches on the interface of these materials. The influence of free surface on crack initiation conditions is studied and assessed by means of 3D model of sharp and bi-material notches with finite thickness. Stress fields around the singular stress concentrators are calculated with finite element method and the results are evaluated by means of criterion of critical quantity. This approach is easy applicable and can be used in combination with the knowledge of basic material properties and results of finite element analysis of the assessed notches. In order to estimate weather crack will initiate from the middle of the observed notched specimen or from its free surface, the value of averaged critical applied stress was introduced. With this value it’s possible to determine the location of crack initiation thru the sample thickness. Thru the ratio of values of critical applied stress in the middle and on the free surface of the observed specimen it’s possible to quantify the influence of the free surface on the location of crack initiation. With the use of this approach it’s shown, that the location of crack initiation depends on more parameters, loading direction, the notch opening angle and the sample thickness. In case of bi-material notches it depends also on the ratio of young modulus.

Předkládaná disertace se zabývá obecnými singulárními koncentrátory napětí a to zejména ostrým vrubem neboli V-vrubem, ostrým bi-materiálovým vrubem a ostrou materiálovou inkluzí. V první části práce je stručně nastíněna Kolosovova-Muschelišviliho teorie komplexních potenciálů rovinné pružnosti aplikovaná na problémy lomové mechaniky. Dále je diskutována lineární elastická lomová mechanika trhlin, V-vrubů, bi-materiálových vrubů a bi-materiálových spojů. V rešerši jsou dále zahrnuta kritéria směru iniciace trhliny i její stability a to kritérium maximálního tečného napětí, faktor hustoty deformační energie a sdružené napěťově-energetické kritérium. Následují text uvádí omezení jednoparametrové lomové mechaniky a výhody její multiparametrové formy. Další část představuje metody pro určení nezbytných parametrů pro popsání pole napětí a posuvů v blízkosti obecného singulárního koncentrátoru napětí. Tyto parametry zahrnují vlastní číslo a zobecněný faktor intenzity napětí. Vlastní číslo je určeno jako řešení problému vlastních hodnot zatímco metody pro určení zobecněného faktoru intenzity napětí tvoří Psi-integrál a metoda přeurčitosti. Obě zmiňované metody jsou aplikovány na zde studované obecné singulární koncentrátory napětí a vzájemně porovnány. Kritéria pro vznik trhliny v obecném singulárním koncentrátoru napětí jsou navržena. V rámci numerických příkladů jsou předpovězeny směry iniciace trhliny a podmínky stability pro konkrétní problémy. Kritické síly pro V-vrub jsou předpovězeny pomocí výše zmíněných kritérií a srovnány s experimentálními daty v literatuře. V následující části jsou ukázány metody analýzy multi-materiálového problému. V závěru práce jsou shrnuty způsoby iniciace a šíření trhliny v blízkosti ostré materiálové inkluze.

In the range of linear elastic fracture mechanics, the conditions for critical loading assessment of structures made of two dissimilar materials are usually based on the assumptions of prevailing normal mode of loading. The same assumption is usually applied to the stability criterion of bi-material notches. However, in engineering practice there are cases of loading and failure closed to the shear mode. The aim of the work is the assumption of the stability criterion of bi-material notches subjected to combination of normal and shear loading. The FEM model of the bi-material notch under combination of normal and shear loading mode is created and solved and evaluated as well.

This Ph.D. thesis deals with modeling of compound structures containing defects such as cracks or notches. Attention was mainly focused on structures manufactured out of metals and polymers. Presented results were obtained from experimental measurements, which were compared with theoretical estimations of the ultimate states of the compound structures. Theoretical estimations were obtained by the application of the generalized fracture mechanics, whose integral part is based on numerical solution provided by finite element method. The results of the Ph.D. thesis contribute both to prediction of the limit states of compound objects, and to verification of the validity of the generalized fracture mechanics.

The presented diploma thesis deals with the problem of determining the stress singularity exponent of the V-notch. This task can be divided into two parts. The first deals with the theoretical background, that means the basic relations of mechanics and the basic concepts of fracture mechanics. The second part deals with the elaboration of the Williams method and the creation of a program for calculating the stress singularity exponent.

The presented diploma thesis deals with a problem of a generalized stress intensity factor determination and a consecutive study of stress distribution around the bimaterial notch tip, combining analytical and numerical methods. This task is possible to sectionalize into three parts. The first part is dedicated to the fundamentals of the linear fracture mechanics and the mechanics of composite materials. The second part deals with methods of anisotropic plane elasticity solution. Pursuant to the solution the computational models in the third part are created. The first model makes for determination of a singularity exponent eigenvalue by dint of Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism. The second model makes for determination of the generalized stress intensity factor using psi-integral method, which is based on the Betti reciprocal theorem. All needed calculation are performed in the software ANSYS 12, Maple 12 and Silverforst FTN95. Results will be compared with the values obtained from a direct method of the generalised stress intensity factor determination.

The master thesis is focused on estimation of crack propagation origin from sharp V-notch. Stress distribution around the tip of the V-notch is described on the base of generalized linear elastic fracture mechanics. The change of the stress singularity exponent caused by geometry of the V-notch and the vertex singularity is taken into account. The first part of the work is devoted to the estimation of the stress singularity exponent of the V-notch either from stress distribution around the tip of the V-notch or by using analytical solution. Formerly derived stability criteria are applied in the second part of the work. The origin of the crack propagation is estimated for several experimental specimens. The aim of this thesis is to compare the available experimentally observed data with results obtained using those criteria based on the application of generalized linear elastic fracture mechanics developer at the Institute of Physics of Materials Academy of Sciences of the Czech Republic. The finite element code Ansys and mathematical software Matlab were used for the necessary calculations.

This Ph.D. thesis was written under the supervision of Assoc. Prof. Luboš Náhlík, Ph.D. and Assoc. Prof. Pavel Hutař, Ph.D. Thesis is focused mainly on application of generalized linear elastic fracture mechanics, which allows description of crack behaviour propagating from general singular stress concentrators, such as material interfaces or sharp V-notches, and verification of validity of used fracture criteria. The obtained results were used in the next part of the thesis, which deals with the issue of crack propagating in ceramic composites, where the stress distribution field is strongly influenced by the existence of material interface and presence of residual stresses, that arise during manufacturing process of composite.

Předkládaná dizertační práce se zabývá stanovením hlavních členů Williamsova asymptotického rozvoje popisujícího rovinné elektro-elastické pole v okolí piezoelektrických bi-materiálových vrubů a trhlin na rozhraní za použití rozšířeného Lechnického-Eshelbyho-Strohova formalismu v návaznosti na čistě anizotropní pružnost. Je ukázáno, že rozšířený Lechnického-Eshelbyho-Strohův formalismus představuje spolu s moderními programovacími koncepty v jazyku Python efektivní a také praktický nástroj pro lomovou analýzu piezoelektrických bi-materiálů. Teoretická část práce popisuje aspekty anizotropní pružnosti a její návaznost na piezoelektrické materiály. Základní rovnice zaměřené na speciální typy monoklinických materiálů, které umožňují oddělení rovinného a anti-rovinného problému, jsou vyjádřeny pomocí komplexních potenciálů. V praktické části práce je sestaven problém vlastního hodnot pro bi-materiálový vrub, na jehož základě jsou stanoveny exponenty singularity a pomocí dvoustavového -integrálu také zobecněné faktory intenzity napětí. Veškeré vztahy a numerické procedury jsou následně rozšířeny na problém piezoelektrických bi-materiálových vrubů a podrobně prozkoumány v uvedených příkladech. Zvláštní pozornost je věnována přechodu asymptotického řešení téměř zavřených vrubů a trhlin na rozhraní. Vliv směru polarizace na asymptotické řešení je také zkoumán. Přesnost stanovení zobecněných faktorů intenzity napětí je testována srovnáním asymptotického řešení a řešení získaného pomocí metody konečných prvků s velmi jemnou sítí konečných prvků. Na závěr je formalismus modifikován pro nepiezoelektrické materiály.