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.

Presented diploma thesis is concerned with problems of a stress singularity exponent and a generalized stress intensity factor determination, by dint the stress field in the vicinity of the stress concentrator can be consecutively determined. This task is possible to sectionalize into three parts. The first part summarizes basic information about linear anisotropic materials, deals with fundamentals of the linear elastic fracture mechanics and introduces its generalization to the case of the generalized stress intensity factors. The second part is dedicated to a special theory of anisotropic elasticity - Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism (LES). Furthermore, a theory of the psi-integral is introduced, by dint the stress intensity factor is determined. The final part applies the LES theory and the psi-integral to the concrete material configuration of a crack on the bimaterial interface, a special example of a sharp bimaterial notch. By means of analytical-numerical algorithm in ANSYS and Silverforst FNT95 software the stress singularity exponents and generalised stress intensity factors are consecutively computed.

Es werden hydrostatisch stranggepresste Aluminium/Magnesium-Verbunde untersucht. Mittels verschiedener Rissdetektionsmethoden wird die Beschaffenheit des Interface analysiert. Es erfolgt die Bestimmung von Fließkurven der verpressten Einzelwerkstoffe bei Raumtemperatur. Des Weiteren erfolgen Eigenspannungsanalysen mit dem Bohrlochverfahren und einer speziellen numerischen Auswertungsmethode, welche den Entstehungsprozess der Eigenspannungen berücksichtigt. Zur Analyse der Festigkeitseigenschaften und des Deformationsverhaltens des Interface werden Biegeversuche in einem erweiterten Temperaturbereich durchgeführt. Die Deformationsanalyse erfolgt mittels Digital Image Correlation. Des Weiteren finden in den Festigkeitsuntersuchungen Push-Out-Versuche Anwendung. In bruchmechanischen Analysen wird die Interfacerissspitze von speziell entwickelten Proben unter Mode I-Bedingungen, bezogen auf den homogenen Fall, beansprucht. Die bruchmechanischen Größen – kritischer betragsmäßiger Spannungsintensitätsfaktor und kritische Energiefreisetzungsrate – werden auf Basis der Experimente, der numerischen Simulation der Rissspitzenbeanspruchung sowie der für die linear-elastische Bruchmechanik des Interfacerisses geltenden Nahfeldgleichungen berechnet. / Hydrostatic coextruded aluminum/magnesium compounds are analyzed. By means of different methods of crack detection, the quality of the interface is investigated. Plastic behavior of the basic materials at room temperature is determined. Furthermore, residual stress analyses are performed using the hole drilling method and a special numerical evaluation procedure, which considers the formation process of the residual stresses. The strength and deformation behavior of the interface are determined by means of bending tests in an extended temperature range. Digital Image Correlation is used to analyze the deformation. Furthermore, push out tests are performed to determine the interface strength. In the course of fracture mechanical analyses, the crack tip of specially developed specimens is stressed under Mode I conditions (relating to homogeneous material). The fracture mechanical values – critical absolute value of the stress intensity factor and critical energy release rate – are determined by the use of experiments, numerical analyses of the crack tip fields as well as the equations of the linear elastic near field equations of interface fracture mechanics.

The purpose of dissertation is the analysis of the calculation of fracture parameters using Double-K fracture model for quasi-brittle specimens with the stress concentrator loaded by three-point bending or wedge splitting. To calculation of these parameters was used the developed DKFM_BUT software in Microsoft Excel application with using of Visual Basic programming language. Furthermore, the adequate shape functions and compliance functions were introduced for the selected wedge splitting test configurations. Main part of this dissertation is the series of comprehensively implemented and evaluated fracture experiments on specimens from advanced building materials, while the attention was paid to the analysis of experimental data. Finally, the selected results obtained using mentioned software support were presented and discussed.

No description available.

The aim of the thesis is the investigation of fracture-mechanics parameters on specimens made of quasi-brittle materials. The principles of two-parameter fracture mechanics are used. Couple of numerical simulations were done and their outputs are used for two main analysed specimen geometries. For simulations the finite element method software ANSYS is used. In the first part, the thesis focuses on bended specimens. The influence of different geometric parameters on fracture mechanics behaviour of cracked specimen is investigated. For model calibration the outputs of other authors are used. In the second part the specimens for modified compact-tension test (CT test) are analysed. Similar to the first part, the influence of geometric parameters of the specimen (in this case, the specimen size) on fracture mechanics parameters were investigated. The modified CT test was derived from CT test which is commonly used for metal materials testing as the suitable geometry for cement-based composite materials testing. The outputs of both parts are calibration polynomials, which are expressions obtained for different specimen geometries, giving the value of fracture mechanics parameter as the function of specimen geometry. As the example, calibration curves are used to obtain fracture toughness of tested material using the outputs from recent experiment.