Projekt studuje porušování kvazikřehkých materiálů na silikátové bázi. Využívá kombinace analytických a soft-computing metod, programování, numerických analýz (MKP, fyzikální diskretizace) a širokého spektra experimentálních technik. Budou vypracovány a experimentálně ověřeny postupy k určování čistě materiálových hodnot lomových parametrů, nezávislých na geometrii testu a velikosti zkušebního tělesa, resp. na jeho volných okrajích. Tyto hodnoty budou relevantními vstupy pro výpočty stavebních konstrukcí s pomocí nelineární lomové mechaniky a reálným podkladem pro klasifikaci lomového chování konstrukčních materiálů. Určování lomových parametrů bude založeno na vztahu mezi energií disipovanou v lomové procesní zóně (LPZ) a objemem LPZ, jejíž velikost a tvar bude konstruován na přístupech: 1) multi-parametrové lineární elastické lomové mechaniky, 2) klasických nelineárních lomových modelů, 3) modelů plasticity/poškození. Predikovaná intenzita porušování v LPZ, její tvar a hodnoty otevření trhliny budou ověřovány v objemu těles radiografickými a na jejich povrchu optickými metodami.

Description in English
The project focuses on fracture of quasi-brittle silica-based materials. It combines analytical and softcomputing methods, programming, numerical analysis (FEM, physical discretization) and a wide range of experimental techniques. Procedures determining pure material values of fracture parameters independent of the test geometry and specimen size (specimen free boundaries) will be developed and experimentally verified. These values can serve as relevant inputs for structural analyses using nonlinear fracture mechanics and as the real basis for the material failure classification. Determination of fracture parameters is based on the relationship between the energy dissipated in the fracture process zone (FPZ) and its volume. The FPZ size and shape will be constructed using approaches: i) Multi-parameter linear elastic fracture mechanics, ii) Classical non-linear fracture models, iii) Plasticity/damage theory. Predicted failure intensity in the FPZ, its shape and the crack opening will be measured by using radiographic methods in the volume of solids and optical ones on their surface.

Keywords
silikátové kompozity;lom;lomová procesní zóna;disipace energie;vliv velikosti;vliv geometrie;vliv okrajů tělesa;constraint;víceparametrová lomová mechanika;plasticita;poškození;radiografie;digital image correlation;měření polí posunů

Key words in English
silicate composites;fracture;fracture process zone;energy dissipation;size effect;geometry effect;boundary effect;constraint;multi-parameter fracture mechanics;plasticity;damage;radiography;digital image correlation;displacement field measurement

GAP105/11/1551

Czech

Veselý Václav, doc. Ing., Ph.D. - principal person responsible

Institute of Structural Mechanics
- responsible department (1.1.2011 - not assigned)
Institute of Structural Mechanics
- beneficiary (1.1.2011 - not assigned)

SOBEK, J.; VESELÝ, V.; SEITL, S.; ŠESTÁKOVÁ, L. Study on determination of accurate approximation of near-crack-tip stress and displacement fields in cracked bodies. In Book of extended abstracts of conference Computational Mechanics 2011. Plzeň: 2011. p. 1-2. ISBN: 978-80-261-0027-0.
Detail

VAVŘÍK, D.; FÍLA, T.; JANDEJSEK, I.; VESELÝ, V. X-ray observation of the loaded silicate composite. In 18th International Conference Engineering mechanics 2012. Svratka, Česká republika: 2012. p. 1485-1491. ISBN: 978-80-86246-40-6.
Detail

VESELÝ, V.; SOBEK, J. Numerická studie porušování těles z cementových kompozitů při modifikaci lomového testu excentrickým tahem. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava, 2013, roč. 13, č. 2, s. 209-216. ISSN: 1213-1962.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V.; SEITL, S. Studie závislosti hodnot tvarových funkcí pro tělesa s trhlinou na tvaru příložky při modelování testu klínovým štípáním. In Juniorstav 2012. Brno, Česká republika: 2012. s. 1-7. ISBN: 978-80-214-4393-8.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V. Určení pole napětí a deformací v okolí kořene trhliny v tělesech pro wedge-splitting test. In Sborník doktorské konference Víceúrovňový design pokrokových materiálů 2011. Brno: 2011. s. 177-184. ISBN: 978-80-87434-04-8.
Detail

VOŘECHOVSKÁ, D.; TEPLÝ, B. Limit states of RC structures: Reinforcement corrosion, reliability and modelling. In Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures. Toledo, Španělsko: 2013. p. 1-12. ISBN: 978-84-941004-0-6.
Detail

VISZLAY, V.; HOLUŠOVÁ, T. Numerická analýza vplyvu modifikácie skúšky excentrickým ťahom na hodnoty súčiniteľov biaxiality. In Juniorstav 2014. Brno: 2014. s. 1-6. ISBN: 978-80-214-4851-3.
Detail

HOLUŠOVÁ, T.; SEITL, S. Numerická studie vlivu kvality MKP sítě v okolí bi-materiálového rozhraní na průběh zatěžovací síly: Push-out test. In Sborník rozšířených abstraktů vědecké konference Modelování v mechanice 2012. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2012. s. 1-7. ISBN: 978-80-248-2694-3.
Detail

HAVLÍKOVÁ, I.; MAJTÁNOVÁ, R.; ŠIMONOVÁ, H.; LÁNÍK, J.; KERŠNER, Z. Comparison of Double-K Fracture Model Results of Three-point Bending Tests of Concrete with and without Polypropylene Fibres. In 10th International Conference NDT 2012 Non-Destructive testing in Engineering Practice. Brno: 2012. p. 28-35. ISBN: 978-80-7204-823-6.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V. Numerical simulations of tests on atypical specimens for estimation of fracture parameters of quasi brittle materials. Computational Mechanics 2012. Špičák, Česká republika: 2012. p. 1-2. ISBN: 978-80-261-0157-4.
Detail

MALÍKOVÁ, L.; VESELÝ, V.; SOBEK, J.; FRANTÍK, P. Accuracy of approximation of stress field in cracked bodies for failure zone extent estimation. In Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures. Toledo, Španělsko: 2013. p. 1-10. ISBN: 978-84-941004-0-6.
Detail

FRANTÍK, P.; VESELÝ, V.; KERŠNER, Z. Parallelization of lattice modelling for estimation of fracture process zone extent in cementitious composites. ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, 2013, vol. 2013, no. 60-61, p. 48-57. ISSN: 0965-9978.
Detail

SEITL, S.; SÁNCHEZ BERMEJO, C.; SOBEK, J.; VESELÝ, V. Wedge splitting test: Influence of wedge angle on fracture parameters. In Structural and Physical Aspects of Civil Engineering. Košice: Technical University of Košice, 2013. p. 1-5. ISBN: 978-80-553-1488-4.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V. Numerická studie porušování atypických zkušebních těles při lomových zkouškách. In Víceúrovňový design pokrokových materiálů 2012. Brno, Česká republika: 2012. s. 73-80. ISBN: 978-80-87434-06-2.
Detail

SOBEK, J. Analýza tvarových funkcí pro tělesa s trhlinou pro varianty rovinné úlohy. In Modelování v mechanice 2014. Ostrava, Česká republika: 2014. s. 1-6. ISBN: 978-80-248-3320-0.
Detail

VESELÝ, V.; FRANTÍK, P.; SAGAR, R.; ŠTAFA, M.; PAIL, T. Balanced energy dissipation at propagating crack tip in quasi-brittle materials? – Analysis via soft-computing methods. In 12th International Conference on Fracture and Damage Mechanics. Key Engineering Materials (print). 2014. no. 2014, p. 269-272. ISBN: 978-3-03785-830-1. ISSN: 1013-9826.
Detail

VAVŘÍK, D.; JANDEJSEK, I.; FÍLA, T.; VESELÝ, V. Radiographic observation and semi-analytical reconstruction of fracture process zone in silicate composite specimen. Acta Technica ČSAV, 2013, vol. 58, no. 3, p. 315-326. ISSN: 0001-7043.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V.; SEITL, S. Lomový test se zatěžováním kombinací štípání a ohybu − analýza napjatosti u čela trhliny a rozsahu lomové procesní zóny. In Structural and Physical Aspects of Civil Engineering. Košice, Slovenská republika: 2013. s. 1-6. ISBN: 978-80-553-1488-4.
Detail

SEITL, S.; VESELÝ, V. Wedge splitting test: Analýza vlivu proporcí válcového zkušebního tělesa na lomové parametry. Bratislava: 2011. s. 1-10.
Detail

HOLUŠOVÁ, T.; SEITL, S. Push-out test: Numerical study of the influence of the steel plates thicknesses on load test process. 28th conference with international participation Computational Mechanics 2012. Pilsen: University of West Bohemia, 2012. p. 1-2. ISBN: 978-80-261-0157-4.
Detail

PAIL, T.; FRANTÍK, P. Extension of semi-analytical fracture model based on the cohesive crack approach. In Engineering Mechanics 2013. Svratka, Česká republika: 2013. p. 419-425. ISBN: 978-80-87012-47-5.
Detail

VESELÝ, V.; SOBEK, J. Numerická studie porušování těles z cementových kompozitů při modifikovaném CT lomovém testu. In Modelování v mechanice 2013. Ostrava, Česká republika: 2013. s. 1-8. ISBN: 978-80-248-2985-2.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V. Přesná aproximace polí napětí a posunů v tělese s trhlinou. In Modelování v mechanice. Ostrava, Česká republika: 2012. s. 1-8. ISBN: 978-80-248-2694-3.
Detail

FRANTÍK, P.; VESELÝ, V. Simulation of the fracture process in quasi-brittle materials using a spring network model. In Proceedings of 17th International Conference Engineering mechanics 2011. Svratka: 2011. p. 147-150. ISBN: 978-80-87012-33-8.
Detail

VESELÝ, V.; FRANTÍK, P. An application for the fracture characterisation of quasi-brittle materials taking into account fracture process zone influence. ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, 2014, vol. 2014, no. 72, p. 66-76. ISSN: 0965-9978.
Detail

CHUDOBA, R.; SADÍLEK, V.; RYPL, R.; VOŘECHOVSKÝ, M. Using Python for scientific computing: Efficient and flexible evaluation of the statistical characteristics of functions with multivariate random inputs. COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS, 2013, vol. 184, no. 2, p. 414-427. ISSN: 0010-4655.
Detail

HOLUŠOVÁ, T.; KLUSÁK, J.; SEITL, S. Protlačovací zkouška: Numerická studie vlivu velikosti betonové části na průběh zatěžovací zkoušky. In Víceúrovňový design pokrokových materiálů 2012. Brno: Ústav fyziky materiálů, 2012. s. 87-94. ISBN: 978-80-87434-06-2.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V. Accurate near-tip fields description in cracked body – preparation for inelastic zone extent estimation. In Experimental Methods and Numerical Simulation in Engineering Sciences. Proceedings of XIIIth Bilateral Czech/German Symposium. Telč, Česká republika: 2012. p. 51-54. ISBN: 978-80-01-05062-0.
Detail

VESELÝ, V.; ŠESTÁKOVÁ, L.; SEITL, S. Influence of boundary conditions on higher order terms of near-crack-tip stress field in a WST specimen. Key Engineering Materials (print), 2011, vol. 2012, no. 488-489, p. 399-402. ISSN: 1013-9826.
Detail

ŠEJNOHA, M.; BROUČEK, M.; NOVOTNÁ, E.; KERŠNER, Z.; LEHKÝ, D.; FRANTÍK, P. Fracture properties of cement and alkali activated fly ash based concrete with application to segmental tunnel lining. ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, 2013, vol. 2013, no. 62-63, p. 61-71. ISSN: 0965-9978.
Detail

PAIL, T.; FRANTÍK, P. Implementace semianalytického modelu lomu na bázi kohezivní trhliny. In Juniorstav 2013. Brno, Česká republika: 2013. s. 1-6. ISBN: 978-80-214-4669-4.
Detail

SEITL, S.; VESELÝ, V.; ŘOUTIL, L. Analýza vlivu proporcí válcového zkušebního tělesa na lomové parametry při zkoušce klínovým štípáním. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava, 2011, roč. XI, č. 1, s. 299-308. ISSN: 1213-1962.
Detail

VESELÝ, V.; SOBEK, J.; ŠESTÁKOVÁ, L.; SEITL, S. Accurate description of near-crack-tip fields for the estimation of inelastic zone extent in quasi-brittle materials. Key Engineering Materials (web), 2012, vol. 525-526, no. 1, p. 529-532. ISSN: 1662-9795.
Detail

VESELÝ, V.; HOLUŠOVÁ, T.; SEITL, S. Numerical prediction of parasitic energy dissipation in wedge splitting tests on concrete specimens. In 18th International Conference Engineering mechanics 2012. Svratka, Česká republika: 2012. p. 368-369. ISBN: 978-80-86246-40-6.
Detail

SOBEK, J. Využití metody přeurčitosti pro zisk tvarových funkcí atypických lomových zkušebních těles z kvazi-křehkých materiálů. In Juniorstav 2013. Brno, Česká republika: 2013. s. 1-4. ISBN: 978-80-214-4669-4.
Detail

VESELÝ, V.; FRANTÍK, P.; PAIL, T.; KERŠNER, Z. Modelling of fracture process zone and related energy dissipation during quasi-brittle fracture. In Brittle Matrix Composites BMC-10. Warsaw, Poland: 2012. p. 355-365. ISBN: 978-0-85709-988-4.
Detail

VESELÝ, V.; SOBEK, J.; MALÍKOVÁ, L.; FRANTÍK, P.; SEITL, S. Multi-parameter crack tip stress state description for estimation of fracture process zone extent in silicate composite WST specimens. Fracture and structural integrity, 2013, vol. 2013, no. 25, p. 69-78. ISSN: 1971-8993.
Detail

SOBEK, J.; VESELÝ, V.; SEITL, S. Combination of wedge splitting and bending fracture test − crack tip stress field and nonlinear zone extent analysis. In Advanced Materials Research. Advanced Materials Research. 2014. no. 2014, p. 67-72. ISBN: 978-3-03835-147-4. ISSN: 1022-6680.
Detail

VAVŘÍK, D.; FÍLA, T.; JANDEJSEK, I.; VESELÝ, V.; FRANTÍK, P.; KERŠNER, Z. Fracture process in silicate composite specimens – X-ray dynamic observation and numerical modelling. In 19th European Conference on Fracture – Fracture Mechanics for Durability Realiability and Safety (ECF19). Kazan, Rusia: 2012. p. 566-573. ISBN: 978-5-905576-18-8.
Detail

HAVLÍKOVÁ, I.; PAIL, T.; ŠIMONOVÁ, H.; KERŠNER, Z.; VESELÝ, V. Iniciace lomu kvazikřehkých materiálů v simulovaném štípacím testu krychle se zářezem. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava, 2012, roč. 12, č. 2, s. 305-312. ISSN: 1213-1962.
Detail

Responsibility: Veselý Václav, doc. Ing., Ph.D.