Master's Thesis

Numerical analysis of bridge crane structure modification

Final Thesis 3.57 MB

Author of thesis: Bc. Radim Vagner

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vojtěch Klezla

Abstract:

This thesis deals with the computational analysis of modifications to the supporting structure
of a bridge crane. The main objective of the thesis is to comprehensively assess the impact
of various technological processes and structural modifications on the strength, stiffness, and
reliability of the bridge crane. The introduction includes a literature review and a description
of the current state of the field. The main part of the thesis consists of applying numerical
simulations to evaluate the stress and strain states of the structure. In the first phase of the
work, a simulation of the main girder welding is performed using the Simufact Welding
program. In the subsequent section, a simulation of the mechanical properties of the original
bridge is performed without any structural modifications. Subsequently, the properties of the
bridge after the application of the proposed modifications are simulated. In the conclusion of
the thesis, a comparison of the results of all simulated conditions is performed, based on
which an optimal modification of the structure is proposed and evaluated to ensure safe and
reliable operation of the equipment.

Keywords:

Bridge crane, supporting structure, beam, finite element method (FEM), welding simulation,
computational analysis, numerical simulation, stress state, strain state, strength and stiffness,
structural optimization, MSC Apex, Simufact Welding, Marc Mentat.

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval svou závěrečnou práci a odpověděl na otázky vedoucího i oponenta. Dále odpovídal na dotazy členů zkušební komise a to následovně: 1) Uvažoval jste i s dělením materiálu bez vnesení tepla, např. vodním paprskem - odpověděl 2) Uvažoval jste o možnosti experimentálního ověření navrženého řešení? - odpověděl 3) Modelování s ohledem na zbytkové napětí - částečně odpověděl

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automotive Engineering

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

prof. Štefan Čorňák, Dr. (místopředseda)
doc. Ing. Robert Brázda, Ph.D. (předseda)
Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D. (člen)
Ing. Antonín Šťastný, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Žlebek (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá výpočtovou analýzou úpravy konstrukce mostového jeřábu se zaměřením na posouzení vlivu řezání a následného svařování hlavního nosníku na jeho napěťově-deformační chování. Řešené téma vychází z reálné technické situace, kdy byl hlavní nosník mostového jeřábu zkrácen a následně opětovně svařen.

V úvodní části práce je zpracována rešerše mostových jeřábů, konstrukce jednonosníkových mostových jeřábů, svařování válcovaných profilů, tepelně ovlivněné oblasti, zbytkových napětí a deformací vznikajících při svařování. Pozitivně hodnotím, že student zpracoval poměrně rozsáhlý simulační postup zahrnující tvorbu geometrie v prostředí Autodesk Inventor, přípravu konečnoprvkové sítě v MSC Apex, simulaci svařování v Simufact Welding a následnou strukturální analýzu v MSC Marc/Mentat. Rozsah použitých výpočtových nástrojů je na úrovni diplomové práce technicky ambiciózní.

Student prokázal schopnost orientovat se v pokročilém simulačním prostředí a vytvořit funkční výpočtový řetězec pro analýzu technologicky upraveného nosníku. Přínosem práce je zejména metodický popis přípravy geometrie, síťování, simulace svařování a následného zatížení nosníku. Práce tak může sloužit jako základní podklad pro další rozpracování obdobných výpočtových úloh při posuzování vlivu svařovacích zásahů na nosné ocelové konstrukce.

K práci mám však drobné výhrady. U jednotlivých variant nebyla zachována zcela shodná modelovací metodika, a proto nelze některé rozdíly ve výsledcích jednoznačně přisuzovat pouze tvaru svarového řezu. Oboustranné vetknutí nosníku a zjednodušené zatížení mohou ovlivnit vypočtené průhyby a napjatost. Výsledková část je navíc poměrně stručná a některé závěry nejsou z uvedených hodnot dostatečně přesvědčivě odvozeny. Celkově práce splňuje základní požadavky zadání, avšak vzhledem k metodickým, interpretačním a formálním nedostatkům ji doporučuji k obhajobě s hodnocením B / velmi dobře.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Vojtěch Klezla

Diplomant ve své práci simuloval a analyzoval vliv svarového spoje na mostový jeřáb. Použitá metodika je na velmi dobré úrovni. Při simulaci postupoval logisky a velmi důkladně . Práce ukazuje, jaký vliv má svařování a tvar řezu na samotný nosník. V práci je dobře propojena teorie s praxí. Oceňuji použití několika různých programů pro dosažení požadovaných výsledků, zejména simulace svařování.

Celkový dojem z jinak výborné práce kazí někdy až hodně detailní popis nastavení výpočtového programu, kdy se práce jeví spíše jako návod na práci s daným programem. Obrázky jednotlivých nastavení a odstavce s poznámkami by také nemuseli být součástí. 

Dále bych vytknul:

- nestálé opakování popisování jednotlivých stavů a výrazů
- nečitelné obrázky (obr. 49) a obrázky s dvojím popisem (obr. 7,9,10)
- rozdílný formát rovnic a jejich neočíslování

- nesjednocené názvosloví (síť/mesh)
- pár gramatických a stylistických chyb


Práce má i přes nedostatky celkově dobrou úroveň a je splněno její zadání.

Práci celkově hodnotím velmi dobře a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jako metodou se provádí samotný řez nosníku? Pokud to bude tepelné dělení, jaký to bude mít vliv na svarový spoj?
  2. Jaký je rozdíl u metody MAG mezi koeficientem účinnosti a tepelnou účinností?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová