Témata prací (Výběr práce)Témata prací (Výběr práce)(verze: 290)
Detail práce
   Přihlásit přes CAS
Numerické modelování vlastností vícefázových materiálů připravených plazmovými technologiemi
Název práce v češtině: Numerické modelování vlastností vícefázových materiálů připravených plazmovými technologiemi
Název v anglickém jazyce: Numerical modeling of multiphase materials properties prepared by plasma technologies
Klíčová slova: Vícefázové materiály, numerické modelování, plazmové technologie
Klíčová slova anglicky: Multiphase materials, numerical modelling, plasma technologies
Akademický rok vypsání: 2011/2012
Typ práce: bakalářská práce
Jazyk práce: čeština
Ústav: Katedra fyziky materiálů (32-KFM)
Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Miloš Janeček, CSc.
Řešitel:
Zásady pro vypracování
1. Seznamte se se základními poznatky o plasmovém stříkání a o „spark plasma sintering“ (SPS).
2. Seznamte se se základy objektově orientované metody konečných prvků pro modelování vlastností vícefázových materiálů.
3. Vypracujte stručnou literární rešerši z bodů 1 a 2.
4. Navrhněte metodiku modelování mechanických příp. teplotních vlastností vícefázových materiálů.
Seznam odborné literatury
[1] LANGER, S. A. - FULLER JR., E. R. - CARTER, W. C. OOF: An Image-Based Finite-Element Analysis of Material Microstructures. Computing in Science and Engineering, 2001, vol. 3, no. 3. pp. 15-23. ISSN 15219615.
[2] CHAWLA, N., et al. Microstructure-Based Simulation of Thermomechanical Behavior of Composite Materials by Object-Oriented Finite Element Analysis. Materials Characterization, 2002, vol. 49, no. 5. pp. 395-407. ISSN 10445803.
[3] CHAWLA, N. - SIDHU, R. S. - GANESH, V. V. Three-Dimensional Visualization and Microstructure-Based Modeling of Deformation in Particle-Reinforced Composites. Acta Materialia, 2006, vol. 54, no. 6. pp. 1541-1548. ISSN 13596454.
[4] AMSELLEM, O., et al. Two-Dimensional (2D) and Three-Dimensional (3D) Analyses of Plasma-Sprayed Alumina Microstructures for Finite-Element Simulation of Young's Modulus. Journal of Materials Science, 2008, vol. 43, no. 12. pp. 4091-4098. ISSN 00222461.
[5] ASGHARI, S. - SALIMI, M. - SALEHI, M. Modeling Nonlinear Elastic Behavior of Plasma Sprayed Ceramics and its Evolution with Sintering. Materials Science and Engineering: A, 6/25, 2010, vol. 527, no. 16-17. pp. 4241-4249. ISSN 0921-5093.
[6] DAVIS, J. R. Handbook of Thermal Spray Technology. . DAVIS, J. R. ed., Materials Park, OH, USA: ASM International, 2004. ISBN 0-87170-795-0.
[7] Další literatura doporučená vedoucím resp. konzultantem práce.
Předběžná náplň práce
Současným trendem ve vývoji progresivních vícefázových materiálů je optimalizace jejich mikrostruktury takzvaně „na míru“ pro zamýšlenou aplikaci a předpokládaný způsob namáhání. Rozvoj počítačové techniky v posledních desetiletích umožnil vlastnosti materiálů simulovat, na základě výsledků pak vybírat kandidáty s potenciálně nejvhodnější mikrostrukturou a teprve na nich provádět často časově a finančně náročné experimenty.
V poslední době se značně rozvíjí tzv. objektově orientovaná metoda konečných prvků, kdy se typicky na základě metalografických snímků reálné mikrostruktury nebo idealizovaného modelu sestaví konečno-prvková síť. Následně se pak jednotlivým prvkům sítě přiřadí materiálové vlastnosti. Po zadání okrajových podmínek se provede výpočet a vyhodnotí se odezva materiálu na předepsaný způsob zatížení. Výsledkem může být například předpověď efektivní tuhosti či teplotní vodivosti materiálu v různých směrech, lokalizace napětí či deformací v blízkosti defektů, model šíření tepla materiálem apod. Výhodou tohoto přístupu oproti klasickým analytickým modelům je, že může realisticky zohledňovat vzájemné zastoupení a vzájemnou orientaci různých strukturních fází, přítomnost trhlin a pórů, fázových rozhraní, degradaci materiálu apod.
Cílem práce je seznámit se s objektově orientovanou metodu konečných prvků a jejím možným využitím na různé typy vícefázových materiálů a různé způsoby zatížení (např. prostý tah/tlak, indentace, tepelné zatěžování apod.). S ohledem na potřeby zadávajícího pracoviště (Ústav fyziky plazmatu AV ČR) půjde zejména o vícefázové materiály připravené metodou plasmového stříkání a metodou SPS (Spark Plasma Sintering).
Předpokládá se tématické navázání na diplomovou práci. V rámci magisterského studia se očekává zahraniční spolupráce s Universitou Stony Brook v USA včetně stáže na tamním pracovišti.
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK