Šíření elastických vln v jednorozměrných homogenních a heterogenních prostředích

Ondřej KÁBA

Bakalářská práce

Anotace:

Tato bakalářská práce se zaměřuje na problematiku šíření nestacionárních vln v tenkých tyčích buzených rázovou silou. Pomocí Laplaceovy transformace, reziduové věty a věty o konvoluci je odvozeno analytické řešení odezvy homogenní a heterogenní tyče na zadané buzení. V rámci práce je dále vytvořen program umožňující vyčíslení odvozených vztahů a zobrazení analytických výsledků. V dalším kroku je provedeno řešení stejných úloh pomocí metody konečných prvků ve zvoleném softwaru a diskutován vliv některých parametrů vytvořených modelů na přesnost numerického řešení. V další části práce je představen experiment provedený za účelem verifikace odvozených vztahů a jejich vyčíslení. Jsou zde diskutovány některé aspekty ovlivňující přesnost měření a jejich vliv na získané výsledky. Analytické a experimentální výsledky byly následně využity k řešení inverzních úloh identifikace materiálových parametrů a průběhu rázové síly a byla diskutována přesnost a efektivita použité metody identifikace.

Abstract:

This Bachelor Thesis is aimed at the problems of nonstationary stress wave propagation caused by an impact in thin rods. Analytical solution for the response to an impact force of both homogeneous and heterogeneous thin rods is derived using the Laplace transform, the theorem of residue and the convolution principle. An in-house code with GUI created for an easy calculation of these solutions and for analysing the rods' responses is presented. This work also contains the solution of the same problem using the finite element method in a professional software and a discussion of the effect of some FE model parameters on the accuracy of the results. An experiment which was carried out to verify the analytical solution is presented and the effect of some aspects of the experiment realization on the results is examined. In the last part, the experimental data and the analytical solution are used to solve inverse problems of identification of material parameters and of impact force reconstruction. The efficiency of the used procedure is discussed.

Klíčová slova

elastodynamika, 1D, elastické vlnění, homogenní prostředí, heterogenní prostředí, parametrická optimalizace, MKP, reziduová věta, tenká tyč

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 5. 2018

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 25. 6. 2018
• Vedoucí: Ing. Vítězslav Adámek, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta aplikovaných věd

Bakalářský studijní program / obor:
Počítačové modelování v technice / Počítačové modelování