In this thesis large deformation behavior of shell structures under high intensity transient loading conditions is investigated by means of finite element method. For this purpose an explicit finite element program is developed with interactive user interface. The developed program deals with geometric and material nonlinearities which stem from large deformation elastic - plastic behavior. Results of the developed code are compared with the experimental data taken from the literature and simulation results of the commercial finite element program Ls-Dyna. Moreover, sensitivity study is carried out for mesh size, element type and material model parameters. After the comparison and verification of the obtained results, it is concluded that converged and reasonable results are achieved.

Táto diplomová práca sa zaoberá možnosťami výpočtového modelovania valcovania v kalibroch pomocou metódy konečných prvkov. Na začiatku je formulovaná motivácia pre písanie práce a problémová situácia, nasledovaná zostavením systému podstatných veličín. Ďaľšia kapitola popisuje rôzne spôsoby valcovania ako aj samotný valcovací proces. Dôraz je kladený na popis tradičného návrhu kalibrov. Nasledujúca kapitola sa zaoberá teóriou plasticity, plastickým chovaním materiálu a jeho modelovaním v konečnoprvkovom prostredí Abaqus, ktoré je použité vo výpočtovej časti práce. Predstavené sú viaceré modely plasticity, ako aj modely tvárneho porušovania, používané na posúdenie tvárniteľnosti či simuláciu šírenia tvárnej trhliny v materiáli. Práca pokračuje kapitolou zameranou na metódu konečných prvkov, najmä jej explicitný algoritmus, využívaný vo výpočtovej časti práce. Ďaľšia časť je venovaná popisu základných princípov fotoelasticimetrie, tradičnej experimentálnej metódy. Tieto kapitoly zahŕňajú aj popis konečnoprvkovej a experimentálnej fotoplastickej analýzy konkrétneho prípadu valcovania v kalibroch, riešené v predchádzajúcom článku. Použitý výpočtový model je základom nového konečnoprvkového modelu, ktorého tvorbe je predmetom nasledujúcej kapitoly. Naviac sú vytvorené aj dve varianty pôvodného, zjednodušeného výpočtového modelu. S použitím vytvorených výpočtových modelov sú vykonané štrukturálne analýzy a vyhodnotené viaceré výsledky, následne zhrnuté a porovnané s pôvodnými výpočtovými a experimentálnymi výsledkami. Rozbor porovnania výsledkov a zhodnotenie použiteľnosti a spoľahlivosti jednotlivých výpočtových modelov tvoria záver práce.

Práce se zabývá tvárným lomem, který je výsledkem víceosého kvazi-statického monotónního namáhání doprovázeného rozsáhlými plastickými deformacemi, přičemž pro degradaci materiálu je uvažován lokální přístup. Ve výpočtech o rozvoji poškození rozhodují použité mezní podmínky tvárného lomu. Tyto byly teoreticky studovány v úvodu práce a po výběru vhodné mezní podmínky byl stanoven postup kalibrace. Dále byl rozpracován plán měření a realizovány zkoušky při pokojové teplotě na slitině hliníku 2024-T351, zahrnující tah, krut a tlak, pro studium rozvoje poškození a věrohodnou kalibraci vybraného fenomenologického modelu tvárného porušování, vyjádřeného pomocí lomového přetvoření a závislého na hydrostatickém tlaku a deviátoru tenzoru napětí. Mezní podmínka tvárného lomu byla posléze svázána s podmínkou plasticity. Plasticita byla pro zkoumaný materiál uvažována ve tvaru zohledňujícím i stav třetího invariantu deviátoru tenzoru napětí. Celý navržený přístup, plně aplikovatelný na víceosé úlohy, byl implementován pomocí uživatelské rutiny do komerčního programu založeného na explicitní variantě metody konečných prvků. V závěru práce je předložena aplikace navrženého přístupu k modelování tvárného porušování v podobě verifikace na vybraných zkušebních testech, z níž plynou závěry a doporučení pro další práci.

During the insert process when the windings of an electric motor are pushed into the stator slots, some detrimental phenomena can occur that affect the efficiency and life of the motor. To detect these phenomena and optimize the process, a simulation would be useful. An investigation of the possibility to perform a simulation, using an appropriate numerical method for the insert process of distributed windings in a permanent magnet synchronous motor, was performed. During the project, a literature study was carried out to investigate existing methods and key-parameters for the simulation of the process. Explicit finite element method has been shown to be a suitable numerical method for simulating another winding process. An explicit finite element analysis was performed with a simplified model of the stator, the wires, the transmission tool and the needles by using the software Abaqus/CAE. In order to reduce the computational time, beam elements were used to model the wires and the other parts as rigid bodies. The model accounted for example contact and provided numerical results. The result was a suitable model. However, it needs to be developed further.

This diploma thesis is concerned with the numerical analysis of welded aluminim structures. In these structures, there are significant decreases in the mechanical properties at the area of the weld and in the heat affected zone as a result of welding. Within this thesis, simulations of quasi-statically loaded welded joints made from EN AW-6082 T6 alloy were performed to investigate the load capacity and ductility of these joints. Computations were performed using a programme system based on an explicit finite element method. To describe material anisotrophy, a nonlinear material model called the Weak texture model was chosen. Material properties of the weld and the heat affected zone were considered to be different from base material. The required material parameters were adopted from available literature, however, material tests and indetification procedure of these parameters were described. In comparison with the experimental data, the results of the numerical simulations showed a relatively good ability of models to capture load capacity of studied welded joints. Nevertheless, due to mesh sensitivity of models caused by localization of deformation, it was not possible to determine ductility of these joints.

This master thesis deals with stress-strain analysis of simplified model of the thin wall transformer case subjected to impact load of electrical blast. Electrical blast is replaced by chemical blast (detonation of high explosive). The problem is solved using computational modeling utilizing the Finite Element Method (FEM) and LS-DYNA solver. After the introduction where detonation and shock wave propagation is explained the analytical approach is presented. This approach serves to results verification. In the next chapter is conducted research of applicable methods from which ALE method is chosen. In preliminary study is performed the mesh size analysis that is focused on finding the size of element which is both computational effective and gives accurate results. Next the infulence of input conditions (shape, location and parametres of high explosive, location of detonation point, boundary conditions) on distribution and time progress of pressure is investigated. Then influence of the opening on upper side of the case on overall pressure redistribution and strain and stress of the case is analysed. The stress-strain analysis of the case´s door which are connected to case by various types of contact models is performed as well as stiffness analysis of these types of contact.

Práce se zabývá tvárným lomem, který je výsledkem víceosého kvazi-statického monotónního namáhání doprovázeného rozsáhlými plastickými deformacemi, přičemž pro degradaci materiálu je uvažován lokální přístup. Ve výpočtech o rozvoji poškození rozhodují použité mezní podmínky tvárného lomu. Tyto byly teoreticky studovány v úvodu práce a po výběru vhodné mezní podmínky byl stanoven postup kalibrace. Dále byl rozpracován plán měření a realizovány zkoušky při pokojové teplotě na slitině hliníku 2024-T351, zahrnující tah, krut a tlak, pro studium rozvoje poškození a věrohodnou kalibraci vybraného fenomenologického modelu tvárného porušování, vyjádřeného pomocí lomového přetvoření a závislého na hydrostatickém tlaku a deviátoru tenzoru napětí. Mezní podmínka tvárného lomu byla posléze svázána s podmínkou plasticity. Plasticita byla pro zkoumaný materiál uvažována ve tvaru zohledňujícím i stav třetího invariantu deviátoru tenzoru napětí. Celý navržený přístup, plně aplikovatelný na víceosé úlohy, byl implementován pomocí uživatelské rutiny do komerčního programu založeného na explicitní variantě metody konečných prvků. V závěru práce je předložena aplikace navrženého přístupu k modelování tvárného porušování v podobě verifikace na vybraných zkušebních testech, z níž plynou závěry a doporučení pro další práci.