Master's Thesis

Numerical model of lattice structure under dynamic loading made by Selective Laser Melting technology

Final Thesis 4.78 MB

Author of thesis: Ing. Ondřej Červinek, Ph.D.

Acad. year: 2017/2018

Supervisor: Ing. Radek Vrána, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.

Abstract:

For the purpose of mechanical impact energy absorption in the transport industry are mainly used special profile absorbers. For highly specialized applications is required to use components that are designed for specific kind of deformation. Example of these parts are industrial-made metal foams or micro-lattice structures produced by SLM technology. This paper focuses on low-velocity dynamic loading prediction of BCC micro-lattice structure made of aluminum alloy AlSi10Mg by SLM technology (SLM 280HL). For this purpose dynamic FEM simulaton of the micro-lattice structure was developed, supplemented by model of BCC structure material obtained from mechanical testing. Real geometry of tested samples obtained from optical measurement (Atos Triple Scan III) was further implemented in the numerical model. Dynamic BCC structure load experiment was performed on a drop-weight tester. Behavior of structured material in drop-weight test was described by the course of deformation and reaction forces over time. Comparable results were obtained for flat loading of dynamic FEM simulation and experiment. Inclusion of production phenomena in simulation led to increased accuracy and compliance with experiment. Tool for testing the effect of geometry change on mechanical properties was created. To achieve more accurate results with puncture load, it is necessary to modify the material model with real material deformation at test sample failure.

Keywords:

Selective laser melting (SLM), drop-weight test, lattice structure, finite element method (FEM), mechanical testing, BCC structure

Date of defence

18.06.2018

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Mechanical Engineering Design (M-KSI)

Composition of Committee

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Marián Dzimko, CSc. (člen)
prof. Dr. Ing. Tomáš Vampola (člen)
prof. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. (člen)
Ing. Kateřina Dočekalová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Radek Vrána, Ph.D.

Práce se zabývá numerickým modelováním deformace strukturovaného materiálu vyrobeného technologií SLM při dynamickém zatěžování. Student v průběhu řešení diplomové práce pracoval velmi aktivně a prokázal znalosti z oblastí aditivních technologií, MKP, mechaniky a optické digitalizace. Práce je na velmi vysoké úrovni a její výsledky budou publikovány v impaktovaném časopise. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A - výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.

Práce je velmi zajímavá, velmi dobře navazuje na předcházející výzkum na ústavu. Za přínosné považuji především zjištění, že drobné odchylky v geometrii způsobené stavbou vzorků významně ovlivňují shodu výsledků simulace a experimentu. Trochu více by mohly být diskutovány důvody rozdílné úrovně shody výsledků simulace a experimentu u vzorků zatížených plošně a průrazným indentorem.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Popište přístupy k hodnocení spolehlivosti výsledků simulace a jejich shody s experimentálním měřením.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová