bakalářská práce

Popis šíření creepové trhliny v elektrotvarovkách pro spojování polymerních trubek

Text práce 4.8 MB Příloha 64 kB

Autor práce: Ing. Petra Helešicová

Ak. rok: 2020/2021

Vedoucí: Ing. Lukáš Trávníček, Ph.D.

Oponent: doc. Ing. Jana Horníková, Ph.D.

Abstrakt:

Prezentovaná bakalářská práce je zaměřena na popis šíření trhliny mechanismem pomalého šíření v elektrotvarovkách, které se využívají pro spojování polymerních trubek. Práci lze rozdělit do několika částí. První částí je rešerše zaměřená na polymerní trubky, jejich materiály, typy porušování a metody spojování včetně detailního popisu procesu svařování s využitím elektrotvarovek. Další část je věnována oblasti lomové mechaniky, využité pro řešení praktické části práce. Blíže je popsána lineárně elastická lomová mechanika a napěťový přístup k popisu tělesa s trhlinou. Představeny jsou metody zjišťování velikosti součinitele intenzity napětí, který je hlavním parametrem pro popis napjatosti na čele trhliny. Praktická část práce je zaměřena na modelování šíření trhliny ve stěně elektrotvarovky a výpočet součinitele intenzity napětí v závislosti na délce trhliny. Je popsáno vytvoření numerického modelu a proces výpočtu simulujícího šíření trhliny. Směr šíření je stanoven pomocí kritéria MTS. Pro vytvoření modelu a simulaci je použito makro v jazyce APDL. Hlavním cílem práce je určení vlivu změny geometrie elektrotvarovky nebo pracovní konfigurace na hodnoty součinitele intenzity napětí. Závislosti součinitele intenzity napětí pro modifikované modely jsou porovnávány s původní konfigurací. Na závěr jsou vypočteny odhady životnosti elektrotvarovek s využitím vypočtených závislostí součinitele intenzity napětí.

Klíčová slova:

polymerní trubky, šíření trhliny, elektrofúzní svařování, elektrotvarovka, součinitel intenzity napětí, metoda konečných prvků, odhad životnosti

Termín obhajoby

10.06.2021

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Studentka prezentovala běhen asi 9 minut svoji bakalářskou práci. Následně odpověděla na všechny otázky oponenta i dalších členů komise: Jak vypadá creepová křivka a jaká má stádia? Liší se pro kovové materiály a pro polymery? Popište modifikovaný Paris-Erdoganův zákon používaný v práci? Popište, jak probíhá hydrostatická tlaková zkouška polymerních trubek? Proč hliník aplikovaný na povrchu trubky pomáhá zvýšit životnost? Proč byl v práci použit pro síť konečných prvků lineární prvek?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojírenství (B3S-P)

Studijní obor

Základy strojního inženýrství (B-STI)

Složení komise

Ing. Lubomír Junek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jana Horníková, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Vladimír Fuis, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D. (člen)
Ing. Oldřich Ševeček, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Vosynek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)

Bakalářská práce slečny Petry Helešicové se zabývá popisem šíření creepové trhliny v elektrotvarovkách, které se používají pro spojování polymerních trubek. Cílem práce bylo seznámit se s typy porušování polymerních trubek a elektrotvarovek, tyto poznatky aplikovat při numerických simulacích zkoušky hydrostatickým tlakem a pomocí nich pak určit závislost součinitele intenzity napětí na délce trhliny a vliv geometrických rozměrů elektrotvarovky na velikost součinitele intenzity napětí. Jedná se o velmi aktuální problematiku, což dokazuje i spolupráce s PCCL v Leobenu v rámci projektu COMET K1.

Studentka se svého úkolu zhostila velmi důstojně. V úvodní rešeršní části cituje z více než 60 zdrojů, a to převážně zahraničních, což svědčí o snaze pochopit danou problematiku. Rešerše je zpracována přehledně, věcně a velmi podrobně, za což musím autorku pochválit. V dalších kapitolách jsou detailně popsány numerické modely, pomocí kterých je iteračně simulováno šíření trhliny a určena závislost součinitele intenzity napětí na délce trhliny. Směr šíření je v každém kroku určen pomocí kritéria maximálního tangenciálního napětí. Stejný postup je opakován pro varianty s pozměněnou geometrií pro zjištění vlivu změny rozměrů elektrotvarovky na velikost součinitele intenzity napětí. Vytvořené modely jsou realizovány pomocí parametrických maker pro program ANSYS. Studentka se dokázala velmi rychle zorientovat v tvorbě maker v jazyce APDL, neboť simulovat šíření trhliny není zdaleka triviální. Výsledky z numerického modelování jsou následně použity pro predikci životnosti elektrotvarovky.

Celková práce působí uceleně a je vidět, že se autorka v dané problematice orientuje. Slečna Petra Helešicová se pravidelně účastnila online konzultací a postupovala systematicky a samostatně.

Závěrem konstatuji, že předloženou práci považuji za velice zdařilou a jednoznačně ji doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
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 A
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 A

Známka navržená vedoucím: A

Předkládaná bakalářská práce je zaměřena na popis šíření trhliny v elektrotvarovkách využívaných pro spojování polymerních trubek. Úvodní část je věnována popisu materiálů polymerních trubek a mechanismů jejich porušování. Dále jsou popsány používané testy životnosti.  V dalších kapitolách jsou popsány principy lineární lomové mechaniky a kritéria směrů šíření trhlin. Tvůrčí část práce je zaměřena na modelování pole napětí na čele šířící se trhliny a výpočet součinitele intenzity napětí. V závěru práce je posouzen vliv geometrických parametrů elektrotvarovky na součinitel intenzity napětí a životnost svarového spoje.
K formální úpravě práce mám připomínku k nestandardnímu citování literatury. Literatura je citována číselně, ale podle seznamu uspořádaného abecedně, tedy nikoliv podle pořadí užití v práci.
Závěr:
Předložená bakalářská práce převyšuje nároky na běžné bakalářské práce. Rozsah použité literatury je také silně nadstandardní. Cíle práce, tak jak jsou formulovány v zadání, byly splněny.
Předloženou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou: A/výborně
Kritérium hodnocení Známka
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 A
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 B
Otázky k obhajobě:
  1. 1. V kapitole 2.1 uvádíte, že „součinitel intenzity napětí K přesně popisuje podmínky na čele trhliny lineárně elastického materiálu“. Řekněte, jak je součinitel intenzity napětí K zaveden, a ukažte, zda opravdu zcela přesně popisuje stav napětí na čele trhliny.
  2. 2. Je možné materiál trubek považovat ve smyslu standardního použití lomové mechaniky pro kovové materiály za elasticko-plastický a creepovou viskózní složku tedy lze při šíření trhliny zanedbat?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová