Cílem diplomové práce je vytvorení výpoctového modelu piezoelektrického
prevodníku, který je klícovou soucástí systému monitorování stavu konstrukcí.
Na zacátku je úvod do problematiky chytrých materiálu a chytrých konstrukcí,
soucasný stav jejich vývoje a využití. Dále jsou uvedeny teoretické
základy pro modelování piezoelektrických materiálu.
Nejdríve je popsáno experimentální merení kmitání vetknutého nosníku
s piezoelektrickými prevodníky. Tyto prevodníky jsou složené z vrstvy piezoelektrického
materiálu a ochranné fólie. Výpoctový model heterogenního
piezoelektrického prevodníku použitého pri experimentálním merení byl vytvoren
v systému ANSYS a parametry dílcích materiálu byly identifikovány
optimalizacním procesem.
Model prevodníku byl využit pro simulaci kmitání nosníku a výsledky
numerické analýzy byly porovnány s namerenými hodnotami. Také byla navržena
homogenní struktura prevodníku s efektivními materiálovými parametry.
S využitím tohoto modelu byla prezentována metoda aktivního monitorování
konstrukcí pro izotropní i kompozitní materiál.
Anotace v angličtině
The aim of this diploma thesis is to create numerical model of piezoelectric
transducer, that is key component of the system for structural health
monitoring. At the beginning there is an introduction to the problem of
smart structures and smart materials, their contemporary state of art and
application. Theoretical basics for modelling of piezoelectric materials are
presented in the next chapter.
At first there is experimental measurement of vibration of a clamped beam
with piezoelectric transducers described. These transducers consist of thin
piezoelectric layer and protective foil. Computional model of piezoelectric
used in the experiment was created in ANSYS software and the parameters
were identified by optimization loop.
The numerical model of the transducer was used in simulation of beam
vibration and the results were compared with experimental values. Also a
homogenous structure of the transducer with effective material parameters
was designed. With application of this model the method of active structural
health monitoring for isotropic and composite materials is presented.
Piezoelectric materials, adaptive structures, structural health
monitoring, FEM, vibration, identification of material parameters, composite
materials
Rozsah průvodní práce
58 s
Jazyk
CZ
Anotace
Cílem diplomové práce je vytvorení výpoctového modelu piezoelektrického
prevodníku, který je klícovou soucástí systému monitorování stavu konstrukcí.
Na zacátku je úvod do problematiky chytrých materiálu a chytrých konstrukcí,
soucasný stav jejich vývoje a využití. Dále jsou uvedeny teoretické
základy pro modelování piezoelektrických materiálu.
Nejdríve je popsáno experimentální merení kmitání vetknutého nosníku
s piezoelektrickými prevodníky. Tyto prevodníky jsou složené z vrstvy piezoelektrického
materiálu a ochranné fólie. Výpoctový model heterogenního
piezoelektrického prevodníku použitého pri experimentálním merení byl vytvoren
v systému ANSYS a parametry dílcích materiálu byly identifikovány
optimalizacním procesem.
Model prevodníku byl využit pro simulaci kmitání nosníku a výsledky
numerické analýzy byly porovnány s namerenými hodnotami. Také byla navržena
homogenní struktura prevodníku s efektivními materiálovými parametry.
S využitím tohoto modelu byla prezentována metoda aktivního monitorování
konstrukcí pro izotropní i kompozitní materiál.
Anotace v angličtině
The aim of this diploma thesis is to create numerical model of piezoelectric
transducer, that is key component of the system for structural health
monitoring. At the beginning there is an introduction to the problem of
smart structures and smart materials, their contemporary state of art and
application. Theoretical basics for modelling of piezoelectric materials are
presented in the next chapter.
At first there is experimental measurement of vibration of a clamped beam
with piezoelectric transducers described. These transducers consist of thin
piezoelectric layer and protective foil. Computional model of piezoelectric
used in the experiment was created in ANSYS software and the parameters
were identified by optimization loop.
The numerical model of the transducer was used in simulation of beam
vibration and the results were compared with experimental values. Also a
homogenous structure of the transducer with effective material parameters
was designed. With application of this model the method of active structural
health monitoring for isotropic and composite materials is presented.
Berthelot, J. M.: Composite Materials. New York, Springer - Verlag, 1999
Waanders J. W.: Piezoelectric ceramics. Properties and Applications. Philips Components, Philips, 1991
Manuál k programu ANSYS
Odborná časopisecká literatura, internet
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Hodnocení z obhajoby práce
Výborně
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Model piezoelektrického senzoru - aktuátoru pro monitorování chytrých kompozitových konstrukcí.
vedoucí DP: Ing. Robert Zemčíl, Ph.D.: navrhovaná známka výborně
oponent DP: Ing. Karel Dooubrava, Ph.D.: navrhovaná známka výborně
Doc. Krátký: posuzováné materiály, optimalizace materiálových parametrů
prof. Růžička: Konstitutční vztahy, prvky matice
ak. mal. Pelikán: reakční doba