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.

The aim of this diploma thesis is to evaluate the potential of available methods for simplification and reduction of complex models of technical systems and their integration with experimental models. Finding methods, which would allow us to create models and run simulations in shorter periods of time, is key in design process of modern technical systems. In the beginning of this thesis, a theory necessary for understanding and application of presented methods is given. These methods can be separated into two groups, first as experiment related, second as simulation related. The first group contains methods for experimental evaluation of response and its use for dynamic system identification. The second group contains methods of finite element model creation, with the usage of standard structural elements as well as Component Mode Synthesis substructures, and these models are in the following step reduced into state space models. In the next step, all presented methods are applied on simple experimental structure. In conclusion, the results of simulations are the subject for comparison not only from quantitative point of view, but also, for the purpose of practical application, in terms of time, feasibility, versatility and accuracy. The system identification method along with state space method proved to be very suitable. The results presented in this thesis might help, by selecting the appropriate method, in simpler evaluation of dynamic properties of technical structures.

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.

Práce představuje nový přístup v automatizovaném vytváření uživatelských rozhraní. Na základě taxonomie pro charakterizaci dat byla vyvinuta nová taxonomie pro charakterizaci kódu. Tato taxonomie označuje významné vlastnosti dat a kódu tak, aby ji bylo možné použít v procesu automatického vytvoření uživatelského rozhraní. Taxonomie je platformově nezávislá a může být uložena jako součást metadat nebo v externím souboru. Na základě taxonomie je představený proces automatického vytvoření uživatelského rozhraní s detailnějším popisem jednotlivých kroků. Celý proces generování uživatelského rozhraní je demonstrován na příkladech.

Buňka tvoří složitý biologický systém vystavený mnoha mimobuněčným mechanickým podnětům. Hlubší pochopení jejího mechanického chování je důležité pro charakterizaci její odezvy v podmínkách zdraví i nemoci. Výpočtové modelování může rozšířit pochopení mechaniky buňky, která může přispívat k vytvoření vztahů mezi strukturou a funkcí různých typů buněk v různých stavech. Za tímto účelem byly pomocí metody konečných prvků (MKP) vytvořeny dva bendotensegritní modely buňky v různých stavech: model vznášející se buňky pro analýzu její globální mechanické odezvy, jako je protažení nebo stlačení, a model buňky přilnuté k podložce, který vysvětluje odezvu buňky na lokální mechanické zatížení, jako třeba vtlačování hrotu při mikroskopii atomárních sil (AFM). Oba zachovávají základní principy tensegritních struktur jako je jejich předpětí a vzájemné ovlivnění mezi komponentami, ale prvky se mohou nezávisle pohybovat. Zahrnutí nedávno navržené bendotensegritní koncepce umožňuje těmto modelům brát v úvahu jak tahové, tak i ohybové namáhání mikrotubulů (MTs) a také zahrnout vlnitost intermediálních filament (IFs). Modely předpokládají, že jednotlivé složky cytoskeletu mohou měnit svůj tvar a uspořádání, aniž by při jejich odstranění došlo ke kolapsu celé buněčné struktury, a tak umožňují hodnotit mechanický příspěvek jednotlivých složek cytoskeletu k mechanice buňky. Model vznášející se buňky napodobuje realisticky odezvu síla-deformace během protahování a stlačování buňky a obě odezvy ilustrují nelineární nárůst tuhosti s růstem mechanického zatížení. Výsledky simulací ukazují, že aktinová filamenta i mikrotubuly hrají klíčovou úlohu při určování tahové odezvy buňky, zatímco k její tlakové odezvě přispívají podstatně jen aktinová filamenta. Model buňky přilnuté k podložce dává odezvu síla-hloubka vtlačení ve dvou různých místech odpovídající nelineární odezvě zjištěné experimentálně při AFM. Výsledky simulací ukazují, že pro chování buňky je rozhodující místo vtlačení a její tuhost určují aktinová povrchová vrstva, mikrotubuly a cytoplazma. Navržené modely umožňují cenný vhled do vzájemných souvislostí mechanických vlastností buněk, do mechanické úlohy komponent cytoskeletu jak individuálně, tak i ve vzájemné synergii a do deformace jádra buňky za různých podmínek mechanického zatížení. Tudíž tato práce přispívá k lepšímu pochopení mechaniky cytoskeletu zodpovědné za chování buňky, což naopak může napomáhat ve zkoumání různých patologických podmínek jako je rakovina a cévní choroby.

The aim of this master thesis is to explore the influence of frictional forces to the stress and strain on the straight crack tip loaded in shear modes. The first section summarizes the most important things from the field of fracture mechanics. Especially theoretical knowledge about fracture parameters (stress intensity factor, J – integral) and their determination in computational environment ANSYS Workbench. The second part deals with computational modeling. At the beginning, is created the model of material, the model of geometry, the model of loads, etc. Then it is possible to solve the direct problem outlined in the introduction. A result of this thesis is the assessment of how the friction influences the fracture parameters in shear modes II and III.

Main goals of this master thesis are following: to perform the state of the art research of overpressure constructions (especially space habitats, plane fuselages); to create an own concept of the functional inside ending (hole) in the sandwich panel for a door; to perform stress-strain analysis of this concept; to perform the design optimalization of this concept in order to minimise the weight. To solve the problems above software Ansys 17.2 is chosen, because it allows to: model the material of the honeycomb core of sandwich panel as homogenous linear orthotropic material; evaluate reserve factors of all critical limit states; perform the design optimalization; perform Monte Carlo simulation. First and second design optimalizations discover, that with defined parameters: 0,635 mm width of aluminium sandwich face sheets and inner overpressure 0,1 MPa, a creation of the model, that would be safe by changing the values of design variables is not possible. Specifically, the maximum value of shear stress on the glued areas between aluminium face sheets and honeycomb core is higher than the shear strength of the glue. Therefore, two new concepts are created. First for inner pressure 0,03 MPa and bigger width of aluminium face sheets 3,175 mm, second for inner pressure 0,02 MPa and same width of aluminium face sheets 0,635 mm. For both these concepts, an overall reserve factor is calculated. First, the value of an overall reserve factor is calculated deterministically. Secondly, the value of an overall reserve factor is calculated stochastically considering the variance of material properties of the honeycomb core ± 10 % by Monte Carlo simulation. An overall reserve factor of the concept with inner pressure 0,02 MPa is determined as 1,21. An overall reserve factor of the concept with inner pressure 0,03 MPa is determined as 1,20. The weight of the concept for inner pressure 0,03 MPa is though 4 times bigger than the weight of the concept for inner pressure 0,02 MPa. In the concept for inner pressure 0,02 MPa the maximum value of HMH stress in aluminium components is critical, stochastically considered material properties of the honeycomb core don’t have a significant influence on this value. In the concept for inner pressure 0,03 MPa the value of maximum shear stress on the glued areas between aluminium face sheets and the honeycomb core is critical, stochastically considered material properties of the honeycomb core have a significant influence on this value. In the concept for inner pressure 0,03 MPa an absolute error of overall reserve factor is 8 % (overall reserve factor calculated deterministically was 1,28) which is significant. Monte Carlo simulation is also used to find that the value of Poisson ratio XY of the honeycomb core doesn’t have statistically significant influence on all limit states. Value of the reserve factor of the honeycomb core is higher than 2 in both concepts. Monte Carlo simulation discovers that this value can be significantly lower. Using Tsai-Wu failure criteria the reserve factor in the concept for inner pressure 0,02 MPa is determined as 2,72 deterministically x 2,41 stochastically (absolute error 31 %), in the concept for inner pressure 0,03 MPa the reserve factor is determined as 6,85 deterministically x 6,17 stochastically (absolute error 68 %).

Using circuit breakers as devices for protecting the circuit, equipment, property, and not least the people is an important part of the generation, transmission and distribution of electricity. This puts high demands on the design of complex devices such as circuit breakers. To ensure proper function is one of many parts and that is the trip unit. Trip unit is used to evaluate the current flowing through the breaker and respond to undesirable overcurrent. For these reasons, this work deals with electromagnetic analysis - specifically thermal magnetic trip unit. The focus will be on improving the actual situation and finding more suitable design solutions.

Title: Numerical solution of flows in time dependent domains with elastic walls Author: Martin Hadrava Department: Department of Numerical Mathematics Supervisor: prof. RNDr. Miloslav Feistauer, DrSc., dr. h. c. Supervisor's e-mail address: feist@karlin.mff.cuni.cz Abstract: This work is devoted to the numerical solution of flow in time dependent domains with elastic walls. This problem has several applications in engineering and medicine. The flow is described by the system of Navier-Stokes equations supplemented with suitable initial and boundary conditions. A part of the boundary of the region oc- cupied by the fluid is represented by an elastic wall, whose deformation is described by a hyperbolic partial differential equation with initial and boundary conditions. Its right- hand side represents the force by which the fluid flow acts on the elastic wall. The goal of this work is to elaborate a numerical method for solving this coupled problem based on the finite element method and the ALE formulation of the equations describing flow. A for- mulation and analysis of the problem together with discretization, algorithmisation and programming of modules, which were added to an existing software package, is presented. The method that was worked out is applied to solve test problems. Keywords: interaction of flow and an...

The thesis contains a survey of numerical tools for studying thermomechanical interactions of a two-phase system contained in a domain with an upper bound- ary that forms a free surface. The enthalpy diffused-interface formulation is used for an approximation of the phase change interface and the computing algorithm is benchmarked against an analytical solution of the Stefan problem. Arbitrary Lagrangian-Eulerian kinematical description of the continuum is applied to over- come the difficulty in the form of the free surface. The validity of the approach is examined on a thermal convection benchmark problem. 1