Master's Thesis

Stress-strain analysis of elastomer components of flexible coupling

Final Thesis 3.16 MB

Author of thesis: Ing. Daniel Láštic, Ph.D.

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D.

Reviewer: Ing. Zdeněk Majer, Ph.D.

Abstract:

The diploma thesis deals with computational modelling of stress-strain states in elastomeric components of a flexible coupling. The first part of the thesis is dedicated to research about usage and designs of flexible coupling and about fatigue of elastomers. The second part of the thesis concerns creation of the computational model. The model of material is determined based on uniaxial tension test of a specimen produced from a real elastomer component. The results are presented in the form of comparison of two designs of elastomer component with respect to fatigue behaviour based on a maximum principal strain range. The results of computational modelling in the viewpoint of crack initiation site are in good agreement with the results from the component used in operation and dif-ferences between the two designs are negligible. The quantitative difference of the two designs is 15 %.

Keywords:

Flexible coupling, elastomer segment, fatigue of elastomers, computational modelling, stress-strain states, systems methodology

Date of defence

13.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student ve vymezeném čase prezentoval svoji závěrečnou práci. Poté byly předneseny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Následně byly pokládány další otázky vztahující se k diplomové práci: Proč jste použil zrovna uvedené modely materiálu? Prováděl jste i zkoušku tlakem elastomeru? Bylo uvažováno šíření trhliny v elastomeru? Zabýval jste se rozkmitem přetvoření? Zjišťoval jste i odstředivé síly při otáčení? Řešil jste modální analýzu a kmitání? Co je to vlastní pevnost? Co je charakteristické pro izolovanou entitu? Po zodpovězení všech dotazů bylo vystoupení hodnoceno jako velmi dobré.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (M2A-P)

Field of study

Engineering Mechanics and Biomechanics (M-IMB)

Composition of Committee

prof. Ing. Vladislav Laš, CSc. (předseda)
prof. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vladimír Fuis, Ph.D. (člen)
Ing. David Zalaba (člen)
prof. Ing. Jaroslav Zapoměl, DrSc. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D.

Problematika DP byla zvolena s ohledem na řešení projektu TAČR, do kterého je diplomant průběžně zapojen i nad rámec DP. Celkový přístup diplomanta ke zpracování tématu a řešení problému byl aktivní, tvůrčí a z velké míry samostatný. Sám aktivním způsobem přistoupil k rešeršní studii a tvorbě výpočtového modelu. Na vysoké úrovni má zvládnuto zpracování dat v prostředí MATLAB, což tvůrčím způsobem využil při vyhodnocování nestandardních výsledků výpočtového nástroje (ANSYS), které si vyžádalo analýzu uživatelsky definovaných veličin. Interpretace výsledků vyžadovala vyšší míru podpory ze strany vedoucího DP. Na rozsahu analýzy a diskuze výsledků a jejich interpretační hloubce se bohužel projevila časová tíseň v závěru vypracování práce. Cíle DP byly však beze zbytku naplněny; diplomová práce poskytla cenné výsledky, které budou dále sloužit jako referenční data při navazujícím vývoji nové spojky v rámci pokračujícího projektu.
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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Zdeněk Majer, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním deformačně-napěťových stavů elastomerových komponent flexibilní spojky. Práce je rozdělena celkově do šesti kapitol včetně úvodu, závěr a 2 seznamy jsou samostatně a je zpracována celkově na 68 stranách.
Diplomant provedl rozsáhlou rešeršní studii týkající se jak samotné flexibilní spojky, tak i různých přístupů k řešení či měření různorodých problémů a situací. Velká část práce byla rovněž věnována analýze okrajových podmínek a s tím spojenému problému vhodného zatěžování.
Jako velké plus u práce oceňuji přítomnost experimentu, což samotné diplomové práci dodá vždy na kvalitě. I když mi trochu chybí popis experimentu a pár slov o zapojení diplomanta (jestli nějaké bylo).
Z diplomové práce, tak jak je napsána, vyplývá, že samotná početní část (numerické modelování a výpočet) byla zpracována velmi stručně. Vzhledem k velmi rozsáhlým úvodním kapitolám mi přijde počet stran věnovaný výsledkům nepřiměřený. Nicméně diplomant splnil všechny předem vytýčené cíle.
Z hlediska formální stránky by se dala diplomová práce charakterizovat jako lehce nadprůměrná. Obsahuje několik formálních chyb, ze kterých bych především zmínil nutnost psát veličiny v textu kurzívou, což diplomant zcela ignoroval. Jako nešťastnou variantu bych označil prezentaci výsledků, kdy jedna kapitola prezentuje grafy, obrázky a tabulky a v následující kapitole jsou teprve popsány. Z hlediska čtení a analýzy výsledků je toto velice nepohodlné a velmi snadno se může čtenář splést (či unavit) neustálým listováním dopředu a dozadu.
Závěrem konstatuji, že dle mého názoru, předložená práce i přes uvedené formální výhrady splňuje veškeré požadavky kladené na diplomovou práci a s kvalifikací "B" ji doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1) Vrátil bych se k experimentu, mohl by diplomant popsat experiment, kterým byly zjištěny materiálové vlastnosti a dále říci svůj podíl na tomto experimentu.
  2. 2) Poprosil bych vysvětlit obrázek 4.10 a rozvést zdůvodnění volby použití modelu Yeoh.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová