Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze

Vosáhlo, Josef

EN SKPřihlásit se Přihlásit se (EduID)

Theses 5a6uhf

Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze – Ing. Josef Vosáhlo

Ing. Josef Vosáhlo

Disertační práce

Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze

Anotace:

Disertační práce se zaměřovala na problematiku popisu a využití tvorby pokročilého numerického modelu vlákenné příze, který bude respektovat složité geometrické uspořádání vláken příze, dále nelineární vlastnosti příze, které jsou ovlivněné zákrutem vláken, kontakty mezi vlákny a přeuspořádáním struktury během namáhání. Byla provedena experimentální měření pro stanovení mechanických vlastností příze z vybraného materiálu příze, které byly důležité pro stanovení vybraných mechanických vlastností a tvorbu materiálového modelu. Pro tvorbu 3D modelu vlákenné příze byla využita pokročilá obrazová analýza výpočetní tomografie, která umožnila vytvoření rekonstruované trajektorie vláken příze. Na základě obrazové analýzy byla provedena úprava získaných snímků v softwaru Matlab, který poskytuje širokou škálu nástrojů pro detekci, segmentaci a kvantifikaci vlastností obrazu. Tímto způsobem se získaly informace o struktuře příze pro následnou tvorbu 3D geometrie vlákenné příze. Následně byl představen postup tvorby 3D geometrie modelu příze, který byly následně použity pro sestavení numerické simulace, kde byly uvedeny vhodné softwary, nástroje a funkce, aby se vytvořila odpovídající konstrukce 3D modelu vlákenné příze včetně odpovídajících zákrutů a zaplnění. Další část práce se věnovala způsobu vytvoření samostatného numerického modelu, který by kvalitativně odpovídal reálné 3D geometrii vlákenné příze. Pro tvorbu numerického modelu byla využita metoda konečných prvků, přičemž byl vytvořen strukturní model s kontakty mezi vlákny umožňující studovat a vizualizovat rozložení deformace a napětí v přízi i mezi jednotlivými vlákny. Dále bylo porovnáno chování vytvořených numerických modelů a experimenty s reálnými vzorky ve zvolených úsecích včetně řezů vlákenné příze. Z těchto vytvořených řezů byly vytvořeny procesní analýzy vlákenného zaplnění, jak pro zatěžování v tahu, tak následně pro model stlačování. Vytvořený numerický model vlákenné příze umožňuje identifikovat vliv intenzity zákrutů, na silové a deformační odezvy v závislosti na přetvoření při tahovém nebo tlakovém namáhání v závislosti na vlastnostech vláken a kontaktů. V disertační práci byly představeny různé metody modelování vlákenné příze, včetně způsobů, jakými lze získat informace o struktuře a vlastnostech příze. Vytvořené numerické simulace umožnily popsat chování příze za vybraných podmínek zatěžování a mohou být použity také pro optimalizaci struktury příze s cílem dosažení požadovaných vlastností. V závěru disertační práce byla představena příkladová studie aplikace pokročilého numerického modelu vlákenné příze s nanovlákenou strukturou, kde s ohledem na okrajové podmínky lze stanovovat vliv použitého materiálového modelu na mechanické vlastnosti a optimalizovat tím změny geometrie příze a použité technologie výroby. …více

Abstract:

The dissertation is, was focused on the problem of describing and using the creation of an advanced numerical model of fibre yarn, which will respect the complex geometric arrangement of the yarn fibres, as well as the non-linear properties of the yarn, which are influenced by the twist of the fibres, the contacts between the fibres and the rearrangement of the structure under stress. Experimental measurements were carried out to determine the mechanical properties of the selected yarn material and to develop the material model. Advanced computed tomography image analysis was used to create a 3D model of the yarn fibers, which allowed the creation of a reconstructed yarn fiber trajectory. Based on the image analysis, modification of the acquired images was performed in Matlab software, which provides a wide range of tools for detection, segmentation and quantification of image features. In this way, information about the structure and quality of the yarn was obtained for the subsequent creation of 3D fiber yarn geometry. Subsequently, the procedure for creating the 3D yarn model geometry was presented and then used to build a numerical simulation where appropriate software, tools and features were presented to create the appropriate 3D fiber yarn model structure including appropriate twists and fills. The next part of the thesis focused on how to create a stand-alone numerical model that would qualitatively match the real 3D geometry of the fibre yarn. The finite element method was used to create the numerical model, and a structural model with fiber-to-fiber contacts was created to study and visualise the distribution of strain and stress in the yarn and between the fibres. Furthermore, the behaviour of the numerical models developed and experiments with real samples were compared in the selected sections, including yarn fibre sections. From these generated sections, procedural analyses of the fibre fill were made, both for the tensile loading and subsequently for the compression model. The developed numerical model of the fibre yarn allows the identification of the effect of twist intensity on, force and strain responses as a function of overfilling under tensile or compressive loading, depending on the properties of the fibres and contacts. The dissertation presented different methods of modelling fibre yarns, including the ways in which information can be obtained about the structure and properties of the yarn. The numerical simulations developed allowed to describe the behaviour of the yarn under selected loading conditions and can also be used to optimise the yarn structure in order to achieve the desired properties. At the end of the dissertation, a case study of the application of an advanced numerical model of a nanofibrous yarn structure was presented, where the influence of the used material model on the mechanical properties can be determined with respect to the boundary conditions and thus the changes in the yarn geometry and the used production technology can be optimized. …více

Klíčová slova

Příze numerický model tvorba modelu 3D geometrie zákrut zaplnění kontakty řezy obrazová analýza výpočetní tomografie měření CAD MKP napětí deformace

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 6. 2024

Obhajoba závěrečné práce

Vedoucí: Ing. Ondřej Novák, Ph.D.

Citační záznam

Citovat tuto práci

Citace dle ISO 690:

VOSÁHLO, Josef. \textit{Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze}. Online. Disertační práce. Liberec: Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní. 2024. Dostupné z: https://theses.cz/id/5a6uhf/.

@PhdThesis{Vosahlo2024thesis,
AUTHOR = "Vosáhlo, Josef",
TITLE = "Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze [online]",
YEAR = "2024 [cit. 2024-11-14]",
TYPE = "Disertační práce",
SCHOOL = "Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilníLiberec",
NOTE = "SUPERVISOR: Ing. Ondřej Novák, Ph.D.",
URL = "https://theses.cz/id/5a6uhf/",
}

@PhdThesis{Vosahlo2024thesis,
AUTHOR = {Vosáhlo, Josef},
TITLE = {Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze},
YEAR = {2024},
TYPE = {Disertační práce},
INSTITUTION = {Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní},
LOCATION = {Liberec},
SUPERVISOR = {Ing. Ondřej Novák, Ph.D.},
URL = {https://theses.cz/id/5a6uhf/},
URL_DATE = {2024-11-14},
}

{{Citace kvalifikační práce
 | příjmení = Vosáhlo
 | jméno = Josef
 | instituce = Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní
 | titul = Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze
 | url = https://theses.cz/id/5a6uhf/
 | typ práce = Disertační práce
 | vedoucí = Ing. Ondřej Novák, Ph.D.
 | rok = 2024
 | počet stran =
 | strany =
 | citace = 2024-11-14
 | poznámka =
 | jazyk = 
}}

Jak správně citovat práci

Vosáhlo, Josef. Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze. Liberec, 2024. disertační práce (Ph.D.). Technická univerzita v Liberci. Fakulta textilní

Plný text práce

Obsah online archivu závěrečné práce

Zveřejněno v Theses:

světu

Jak jinak získat přístup k textu

Instituce archivující a zpřístupňující práci: Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní

Odkaz na soubor do lokálního úložiště instituce

Technická univerzita v Liberci

Fakulta textilní

Doktorský studijní program / obor:
Textilní inženýrství / Textilní technika a materiálové inženýrství

Práce na příbuzné téma

Navigace ve snímcích břišní dutiny z výpočetní tomografie
Václav JAVOREK
Analýza cévního systému jater v obrazech z výpočetní tomografie
Jiří KUNEŠ
Využití skiagrafie a výpočetní tomografie při diagnostice poranění krční páteře u kraniotraumat
Olga PÁNKOVÁ
Výpočetní tomografie s vysokým rozlišením - jeho úloha a postavení v radiodiagnostice
Renáta CHYLÍKOVÁ
Numerický model vrstveného kompozitového profilu
Petr Novák
Numerický model akustických vlastnosti dělící konstrukce dřevostavby
Samo Štěpánek
Numerický model spoje s využitím lana jako spojovacího prostředku
Martin Kuchař
Numerický model sjezdové lyže s dřevěným jádrem a vrstvou laminátu
Petra BOUŠKOVÁ

Všechny práce

Název

Vložil

Vloženo

Práva

Theses 5a6uhf 5a6uhf/2

11. 6. 2024

Složky

Soubory

thesis Makroskopicke_modelovani_vlakennych_struktur___pokrocile_.pdf

Šmída, J.

12. 6. 2024

Co je jinak přidání souboru

Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
Co je jinak další operace se soubory

Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
Co je jinak pohled pro experty

Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
Co je nové vyhledávání souborů

Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
Co je nové rychlý přístup k souborům

Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.
Co se chystá

Připravujeme další vylepšení pro mobilní zařízení.

Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze – Ing. Josef Vosáhlo

Ing. Josef Vosáhlo

Disertační práce

Makroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze

Anotace:

Abstract:

Klíčová slova

Obhajoba závěrečné práce

Citační záznam

Citace dle ISO 690:

Jak správně citovat práci

Plný text práce

Obsah online archivu závěrečné práce

Jak jinak získat přístup k textu

Technická univerzita v Liberci

Práce na příbuzné téma

Složky

Soubory

Co je jinak přidání souboru

Co je jinak další operace se soubory

Co je jinak pohled pro experty

Co je nové vyhledávání souborů

Co je nové rychlý přístup k souborům

Co se chystá