Práce se zabývá aktuální problematikou návrhu více-materiálových keramických struktur vyráběných 3D tiskem a využívající zbytkové napjatosti pro zvýšení jejich odolnosti vůči iniciaci a šíření trhlin. Řešené téma navazuje na současné trendy v oblasti pokročilých keramických materiálů, aditivní výroby a lomové mechaniky. Student po celou dobu řešení práce pracoval velmi aktivně, samostatně a systematicky. Pravidelně a věcně konzultoval dosažené výsledky s vedoucím práce. Prokázal schopnost samostatně nastudovat obsáhlé množství literárních zdrojů z nichž čerpal jak při zpracování přehledné rešeršní části, tak při samotné tvorbě výpočetních modelů. Oceňuji zejména jeho pečlivý přístup k řešení jednotlivých dílčích problémů, kritické vyhodnocování získaných výsledků a schopnost navrhovat vlastní postupy vedoucí k efektivnějšímu řešení. Přínos práce spočívá především v návrhu metodiky pro vývoj zmíněných kompozitních keramických struktur a v možnosti predikce jejich pevnosti při mechanickém zatěžování. Získané poznatky mohou sloužit rovněž jako podklad pro další výzkum v oblasti keramických meta-materiálů a vícekomponentních struktur vyráběných aditivními technologiemi. Práce je zpracována z mého pohledu nadstandardním způsobem, má logickou strukturu, splňuje všechny zadané cíle a v některých aspektech je i překračuje. Dílčí výsledky jsou v plánu publikovat i v rámci odborného článku v impaktovaném vědeckém časopisu. S prací studenta jsem byl velmi spokojen, práci tedy hodnotím výslednou známkou „A“ a doporučuji ji k obhajobě.

Diplomová práce se věnuje návrhu a numerické analýze keramických kompozitních 3D buněčných struktur s  pravidelnou mřížkou tvořenou Kelvinovými buňkami. Téma práce navazuje na aktuální vývoj v oblasti aditivních technologií výroby pokročilých keramických materiálů a cílí na zvýšení jejich mechanické odolnosti vůči křehkému porušení. Autor provedl komplexní rešeršní studii zaměřenou na buněčné keramické struktury, kompozitní keramiky a příslušné výrobní technologie. Následně nastínil teoretické základy lomové mechaniky a použil metodu konečných prvků (FEM) k analýze vlivu geometrie, použitých materiálů a reziduálního napětí na deformačně-napěťový stav analyzované struktury zatížené tlakem. Pro predikci stádia iniciace trhliny použil sdružené energeticko-napěťové kritérium. Vzhledem k vysoké výpočetní náročnosti numerického řešení autor navrhl škálovací algoritmus, který umožňuje efektivní extrapolaci výsledků na jiné keramické materiály z hlediska určení kritického zatížení analyzované struktury a hloubky iniciace trhliny. V závěru práce jsou prezentovány a diskutovány výsledky výpočtového modelování, přičemž autor kriticky analyzuje příčiny zjištěných rozporů s experimentem.


Diplomová práce je zpracována srozumitelně a věcně. Text je logicky strukturován, což čtenáři usnadňuje orientaci v použitém postupu při řešení problému. Grafické podklady a tabulky jsou přehledné a adekvátně popsané. Autor práce prokázal schopnost výpočtově modelovat a pracovat s pokročilými výpočetními nástroji (ANSYS, MATLAB). Přístup k řešení problému je systematický, výpočtová část je metodicky v pořádku a výsledky jsou interpretovány v širším odborném kontextu. Předložená práce splňuje všechny náležitosti a cíle stanovené v zadání DP. Autor úspěšně navázal na aktuální výzkumné trendy, aplikoval moderní numerické metody a přinesl nové poznatky do oblasti výroby keramických kompozitů.

Práci doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:

1. V práci je uvedeno srovnání numericky odhadované pevnosti v tlaku (8,5 MPa) s experimentálně určenou hodnotou (15,8 MPa) pro jedno-komponentní pravidelnou 3D strukturu z Kelvinových buněk. Autor v závěru práce vysvětluje možné příčiny tohoto rozdílu (např. idealizace geometrie, redistribuce napětí, ...), avšak mohla by hodnotu pevnosti v tlaku ovlivnit i vnitřní porozita jednotlivých trámečků Kelvinových buněk? Jakým způsobem by bylo možné tento vliv kvantifikovat a zahrnout do výpočtového modelu?
2. Při ochlazování vzorku z 1300 °C na 20 °C může docházet ke vzniku delaminace na rozhraní použitých materiálů, a to v důsledku jejich rozdílné teplotní roztažnosti. Jakým způsobem by vznik delaminace na rozhraní materiálů kompozitu ovlivnil deformačně-napěťový stav v kritických oblastech analyzované struktury a jaké dopady by měl na predikci kritického zatížení a hloubky iniciace trhliny?
3. Můžete uvést, jaké jsou limity a předpoklady použité metodiky pro určení kritického zatížení a hloubky iniciace trhliny?
4. Můžete uvést, jaký vliv má velikost buňky na hloubku iniciace trhliny a kritického zatížení působícího na buňku za předpokladu konstantního objemového podílu materiálu při proporcionální změně měřítka Kelvinovy buňky?