Bachelor's Thesis

Design of a Fixture for Determining the Coefficient of Friction

Final Thesis 3.59 MB Appendix 1.63 MB

Author of thesis: Bc. Dominik Jopek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Řiháček, Ph.D.

Reviewer: Ing. Michaela Císařová, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the development of a universal testing fixture that utilizes tensile test modification to measure and describe the frictional effects between a set of testing specimens. The thesis includes literature review focused on the theoretical description of friction and the principles of underlying frictional effects, including classification of individual friction types according to various criteria. The thesis also lists selected, frequently used friction models, including a description of their principles and applications. Furthermore, the thesis lists frequently used experimental methods for measuring and describing friction effects, with a particular focus on technological testing methods applicable in the field of forming. Their principles and specifics are discussed, and the most suitable method for modifying the tensile test is selected from the available friction measurement methods. Based on this method, a test fixture design is developed, upon which additional components and equipment for measuring and recording experimental data are selected. The construction and operating principle of the fixture are described, as well as the procedure for its operation and methods used for evaluating the experimentally collected data. The thesis also includes documentation of the experimental verification of the fixture’s functionality, including a description and measurement of selected characteristics of the test specimens. The measured data are evaluated in accordance with the selected friction model, and the friction coefficients for the test specimens are calculated.

Keywords:

Friction, friction coefficient, testing fixture development, forming, experimental determination of friction coefficient, tensile test modification, strip drawing test

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval komisi svou závěrečnou práci, její výstupy a závěry a zodpověděl dotazy oponenta. Dále byly studentovi položeny následující dotazy: Dr. Peterková – Uveďte konkrétní aplikaci Vašeho měření pro konkrétní proces tváření. (otázka byla plně zodpovězena); Dr. Peterková – Jsou upínací čelisti vyměnitelné? (otázka byla plně zodpovězena); Dr. Peterková – Použil jste různé rychlosti pro testy? (otázka byla plně zodpovězena); doc. Lidmila – Závisí velikost soudečkovitosti na velikosti součinitele tření? (otázka byla plně zodpovězena); doc. Lidmila – Jakým vztahem lze vypočítat součinitel tření při pěchovací zkoušce? (otázka byla plně zodpovězena); Ing. Staněk – Z jakého materiálu jsou vyrobeny upínací čelisti? (otázka byla plně zodpovězena); Ing. Staněk – Nedojde k vydření upínacích čelistí, když jsou vyrobeny pouze z materiálu S235? (otázka byla plně zodpovězena); Ing. Staněk – Jaký lepší materiál byste použil pro výrobu upínacích čelistí? (otázka byla plně zodpovězena); Dr. Peterková – Váš návrh není originál, jak se liší od originálu? (otázka byla plně zodpovězena); Dr. Peterková – Co je přínosem Vaší práce? (otázka byla plně zodpovězena);

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Manufacturing Technology

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdeněk Lidmila, CSc. (předseda)
Ing. Eva Peterková, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Michaela Císařová, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Staněk (člen)
Ing. Jan Řiháček, Ph.D. (člen)
Ing. Miroslav Šlais, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Řiháček, Ph.D.

Hlavním cílem bakalářské práce pana Dominika Jopka byl návrh a realizace přípravku pro zjišťování koeficientu tření, který by následně mohl sloužit i jako nástroj pro zpřesnění vstupů analytických či numerických výpočtů tvářecích procesů se zaměřením na metody plošného tváření. Student přistupoval k řešení závěrečné práce aktivně. Velmi kladně hodnotím jeho samostatnost, kterou prokázal zejména při realizaci návrhu testovacího přípravku, jenž byl následně podroben experimentálnímu testování za účelem ověření jeho funkčnosti. Zde je třeba zmínit šíři práce, která zahrnovala nejen návrh vlastního přípravku, ale též jeho zakomponování do celého měřicího řetězce, optimalizaci funkčnosti a následné testování spolehlivosti navrhovaného řešení. Celkově oceňuji vysoké pracovní nasazení, snahu a invenci, se kterými student neúnavně na zadaném úkolu pracoval. Výsledkem je zdařilé dílo s nesporným praktickým přínosem.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Michaela Císařová, Ph.D.

Literární rešerše předložené bakalářské práce pojednává o teorii tření, rozdělení jednotlivých typů tření dle různých kritérií, modelech tření, které se doposud používají a experimentálních metodách používaných k jeho měření. Práce je zaměřena zejména na modely tření využívané pro účely technologie tváření. V první kapitole se student věnuje popisu známých metod zjišťování koeficientu tření včetně pojednání o jejich principech a specifikách v dostatečném rozsahu. Další kapitola se věnuje zvolené testovací metodě Strip drawing test, kterou student vyhodnotil jako nejvhodnější ze všech porovnávaných metod pro využití modifikace tahové zkoušky. Na základě provedené rešerše zaměřené na její princip fungování, vyhodnocení experimentálně naměřených dat, a aktuálního stavu vývoje byl navržen testovací přípravek určený k měření třecích účinků mezi testovacími vzorky. Dle konstrukčního návrhu byl přípravek vyroben, smontován, nainstalován na zkušební vybavení v laboratoři ÚST a byla experimentálně ověřena jeho funkčnost na pěti zkušebních vzorcích z hliníkové slitiny ENAW 3005 H47 s povrchovou úpravou v podobě lakového povlaku, které byly sevřeny ocelovými deskami. Bakalářská práce je zpracována na velmi dobré úrovni, oceňuji podrobný popis kompletace zkušebního zařízení včetně jeho zhotovení doplněné přehlednými schématy a fotografiemi. Celkový dojem kazí množství drobných překlepů, opakující se použité symboly ve vztazích a dále nebyla využita doporučená literatura. Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Z jakého důvodu byly v přípravku pro ověření jeho funkčnosti testovány vzorky z hliníkové slitiny ENAW 3005 H47 tloušťky 0,4 mm opatřené lakovým povlakem.
  2. Doložte měření drsnosti z tab. 6 naměřenými R profily; v jakých místech testovaných vzorků bylo měření drsnosti realizováno.
  3. Jakým způsobem byly testované vzorky upnuty v horním příčníku trhacího stroje, nedocházelo během testování k prokluzu?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová