This work deals with properties of electro insulating varnishes and composite materials. The general aim is to study the influence of nanoparticles on dielectric properties of electro insulating varnishes.

The objective of this diploma thesis is the stress-strain analysis of the crack terminating at the orthotropic bi-material interface suggested as the plane problem of the linear fracture mechanics. The first part is engaged in basic relations of the linear fracture mechanics. The second part is focused on the singularity exponent evaluation for the crack impinging and generally inclined with respect to the bi-material interface. It follows the determination of the generalized stress intensity factors applying the analytical-numerical approach represented by the finite element analysis. The last part of this work is focused on the testing of algorithms applied to the specific crack and bi-material interface configurations. A conclusion discusses the influence of the bi-material mechanical properties and the angel of the crack inclination to the obtained numerical results.

Cílem této diplomové práce je lépe porozumět konceptu únavového poškození damage tolerance zmapováním všech možných vlivů na lomovou houževnatost vláknového kompozitu s polymerní matricí. Toho je dosaženo provedením zkoušek za různých podmínek (např. změna parametrů měření, mód zatížení, pořadí vrstev a materiál) a monitorováním odlišností v šíření trhliny. Na základě dat získaných během těchto testů je určena lomová houževnatost. Potenciální rozdíly jsou zkonzultovány a porovnány s ostatními vzorky.

The diploma thesis is focused on the behaviour of natural and synthetic aggregates and their behaviour in polymer – cement composites, while being exposed to high temperature. The processes, happening in aggregates and mortar under the thermal load, were described in the theoretical part of the thesis same as the testing of heat effects on the aggregates and mortar. Further, the influence of high temperature on each component of concrete was described, followed by the suggestion of the appropriate components for concrete exposed to high temperature. Various aggregates were tested in the experimental part of the thesis. The basic physical and mechanical properties of aggregates were examined same as their mineralogical composition with using XRD, DTA and SEM methods. At the mortar, the influence of high temperature on the concrete density, compressive strength and tensile strength was defined. The gained knowledge was evaluated in the final part of the thesis

The thesis deals with study of mechnochemical activation of chemical reactions at interphase of MDF composites. MDF composites are high-perspective composite materials on polymer-cement base. They excel especially in terms of flexural strengths. High flexural stregth is caused by binding interactions between the polymer and the cement. This interactions arise due to mechanochemical activation of raw material mixture at the stage of production. This work focuses on the creation of artificial cement-polymer interphase by contacting the surfaces of two molded tablets (polyvinyl alcohol and monocalcium aluminate), activation of chemical reactions at interphase by means of specially designed appartus, which achieves good plane-parallelism of activation surfaces and good definability of activation conditions (shear rate, pressure). After experiments under different conditions, the activated surfaces are analyzed by SEM, EDS, XPS and FT-IR.

V současnosti jedna z metod spojování zejména tlustých a vysoce zatížených kompozitních komponent je šroubový spoj, který je možné rozebrat pro případ opravy na rozdíl od lepeného spoje. Kompozitní konstrukce se tradičně dimenzují tak, aby během provozu nedošlo k porušení první vrstvy laminátu, nicméně důležité je taky poznat chování laminátu po porušení první vrstvy. Pro strukturální analýzu nejenom spojů, ale také dalších komponent se používá metoda konečných prvků a protože moderní nelineání řešiče jsou schopné modelovat chování laminátu po porušení první vrstvy, tato schopnost jednoho z nich byla využita v této práci při zkoumaní chování sklolaminátu spojeného s hliníkovou částí šrouby. Konečno-prvkové modely dvou spojů kovové a kompozitní části konstrukce schopné popsat progresivní porušování laminátu byly postaveny s využitím tří různých poruchových kritérií – kritéria maximálního napětí, kritéria Hill a kritéria Tsai-Wu. Problém byl řešen s využitím řešiče Nastran. Křivky síla-posuv, tuhost-posuv a hodnoty zatížení při hraničním posuvu byly porov-nány s výsledky experimentů. Jelikož faktor zbytkové tuhosti ovlivňuje výsledky ana-lýzy progresivního porušování, byly provedeny citlivostní studie zkoumajíci vliv faktoru na přesnost a stabilitu výpočtu. Shoda výpočtu s experimentem v případe prvního šroubového spoje je méně uspokojivá, nicméně shoda v případě druhého spoje, který má zesilující tenkou ocelovou destičku na spodní straně, je podstatně lepší. Vý-borná shoda je zejména při použití interaktivních kritérií Hill a Tsai-Wu.

Kompozitní materiály se projevují komplexním způsobem porušování, které může být dále ovlivněno přítomností různých poruch plynoucích z výrobních processů nebo se vyskytujících v průběhu života součásti. Důkladné porozmění procesů porušování a jejich okolností je nezbytné pro navrhování kompozitních konstrukcí, jenž budou bezpečnější, trvanlivější a ekonomičtější. V první části disertační práce jsou popsány způsoby porušování kompozitů a uvedeny současné matematické metody pro analýzu a výpočet únosnosti. Dále jsou zde vyjmenovány hlavní druhy vad a stručně diskutován jejich vliv na vlastnosti kompozitních materiálů. Zvláštní důraz je kladen na delaminace, společně se základními principy lomové mechaniky a jejich uplatnění při výpočtech a zkoušení kompozitů. Druhá část je zaměřena na delaminace na rozhranní dvou různých materialů. Lomová houževnatost byla experimantálně měřena ve třech typech zatížení za účelem stanovení poruchového kritéria založeného na podílu módu I a módu II. Během tohoto experimentu byla vyvinuta nová metoda měření délky trhliny pomocí digitáního zpracování obrazu a rovněž byla navržena nová definice počátku šíření trhliny. Analytické vztahy pro výpočet míry uvolnění deformační energie z naměřených dat byly rozšířeny o vliv rozdílných elastické parametrů materiálů na rozhranní. Podrobnější prozkoumání analytických vztahů a výpočet metodou konečných prvků odhalil, že podíl módu I a módu II je závislý na vzdálenosti od čela trhliny a poruchové kritérium založené na podílu smíšenosti tak nemůže být použito.

The master thesis is focused on current issues of concrete behaviour under high temperatures. In the theoretical part, a search of knowledge about changes in concrete, which take place when exposed to thermal loads, which simulates the effect of fire, is performed, and summarized. It is also important to summarize the changes in the individual components that are used to produce concrete. This work describes the effect of high temperatures on mechanical and physical properties as well. There is an information about the most used fibres and their function in concrete. Emphasis is placed on describing the possibility of using recycled PET or cellulose fibres due to the positive environmental impact. In the experimental part, recipes with different types and amounts of fibres are proposed. The subject of the research was to determine how individual types and amounts of fibres affect the physical mechanical properties of concrete and their suitability for use at high temperatures. Microscopic scanning and study of changes in the structure of concrete was also performed.

Electroconductive composites are modern materials that are commonly used in many industries such as the construction industry among others. For example these materials can be useful as sensors for monitoring changes in constructions. The aim of this thesis is the research of electrically conductive silicate composite based on secondary raw materials. The design of this composite is based on the development of its own mixtures and experimental verification of the effect of the structure. The introduction part consists of a detailed analysis of 15 materials. Samples of the 5 fine and 2 coarse electrically conductive fillers were tested. Composite with filler Condufit C4 was selected as representative for type of fine fillers. Composite with filler Supragraphite C300 was selected as representative for type of coarse fillers. The selection of the composites was based on the impedance of the fabricated composites with these fillers. Subsequently, the individual components of the primary mixture were substituted. The cement was replaced by high-temperature fly ash in the amount of 20, 30, and 40 %, the aggregate of a similar fraction was replaced by steel sawdust, and the primary electrically conductive fillers were replaced by secondary ones in the amount of 30 and 50 %. All proposed replacements reduced the impedance of the composite. The most effective replacement for impedance reduction was replacement with waste graphite (up to 92 % reduction), which also slightly improved the mechanical properties of the composite. The result of this thesis is an optimized electrically conductive composite based on secondary raw materials with a fine type of filler with 30 % replacement by waste graphite "odpad vysavač"which achieves an impedance of 5 ohms. The partial goal of this thesis is a verification of the influence of moisture on the impedance of composites. Results are significantly affected by moisture when using the coarse type of filler, when using the fine type are not.

Concrete has many advantageous properties as regards resistance to fire. It is non-flammable and it has a low thermal conductivity. However, concrete structures, which are not designed for resistance against fire, show significant damage after heating. In particular, the explosive flaking with the consequence of weakening the reinforced concrete cross-section and exposing the steel reinforcement to the temperatures higher than critical temperature of reinforcement. There are only a few possible measures of preventing or mitigating the effects temperature load used. Ways of protection can be divided into two systems: active and passive. Active systems are designed to ensure the greatest possible reduction of temperatures the concrete is exposed to. Passive systems directly resist to high temperatures and fire. Design of composition of concrete with the aim of higher resistance to exposition to high temperatures belongs among the passive systems. A part of the work focuses on summary searches of the problems of concrete and reinforced concrete structures exposed to high temperatures and fire. The goal of the work is defining requirements for cement matrix based composite material and its design ensuring the highest possible resistance to high temperatures or direct fire.