Poměr kompozitních materiálů ku konvenčním v průmyslu stále narůstá. Existuje mnoho
konstrukcí, kde je zapotřebí tyto dva odlišné materiály spojit. Tato práce částečně navazuje na
disertační práci vedoucího práce. Ta se zabývala ovíjenými spoji, které mohou přenášet vysoká
tahová zatížení bez zásahu do struktury materiálu.
Tyto perspektivní spoje, které vynikají svojí vysokou pevností, ale nebyly schopny přenášet
jiné, než tahové zatížení. Tato práce se zaměřuje na analýzu ovíjených spojů, umožňujících přenos
více typů zatížení, zvláště pak tlakového. Tyto spoje lze nazvat kompozitní ojnicí.
První část práce se zabývá návrhy ojnic z hlediska statické pevnosti, verifikací
parametrických modelů, vlivem rozměrových parametrů a vlivem různých způsobů navíjení na
pevnost spoje.
Velmi velký podíl mají kompozitní materiály i na trhu se sportovním vybavením. I když se
nejedná o extrémě složité a drahé konstrukce, jejich význam pro společnost je též značný. Výrobci
se předhánějí v originalitě a přínosnosti nových konstrukcí, či v optimalizaci stávajících.
Cyklistika je odvětvím, kde mají kompozity stálé místo a pronikají stále hlouběji. S masivním
rozšířením celoodpružených kol nastala poptávka po lehčích řešeních. Klíčovým produktem
každého výrobce je vždy rám. U celoodpružených variant se skládá z více částí. Vahadlo umožňuje
přenos sil ze zadní stavby do tlumiče. Druhá část této práce se zabývá návrhem a výrobou vahadla z
jednosměrového kompozitu pro česká kola značky Agang.
Výpočtové modely pro obě části práce byly vytvořeny v konečněprvkovém systému
MSC.Marc.
Anotace v angličtině
Ratio of the composite materials to the conventional materials in industry is still growing.
There exist many constructions where is necessary to join these two different materials. This thesis
particullary connects to doctoral thesis of supervisor, which dealt with wrapped joints, which can
transfer high tension loads without changing of material structure and fiber breaking.
These perspective joints which exceed in high strength were not able to transfer different
loads, only the tension. This thesis is focused on the analysis of the wrapped joints enables
transfering of more types of load, especially the compression. It's possible to call this joints onedirectional
composite rod.
The first part of the work deals with design of the rods with focus on static strength,
parametrical models verification, influence of measure parametres and influence of different ways
of wrapping on the joint strength.
Composite materials have very high share also in sport equipmnet market. In spite of not
being extremely complex or expensive, the importance of this constructions for society is also
considerable. Producers compete in originality and contribution of new solutions or in
optimalization of existing ones.
Bicycling is a branch where composites have pernament place. With massive expansion of the
full suspension bikes there were market requisition for lighter constructions. The key product of
every producer is always the bike frame. Full suspension frames consist of more parts. The linkage
enables transmission of forces from the rear triangle to the rear shock. The second part of this thesis
deals with design and manufacturing of linkage made by unidirectional composite for czech Agang
bikes.
Numerical models for both parts of the work were created in final element method software
MSC.Marc.
Poměr kompozitních materiálů ku konvenčním v průmyslu stále narůstá. Existuje mnoho
konstrukcí, kde je zapotřebí tyto dva odlišné materiály spojit. Tato práce částečně navazuje na
disertační práci vedoucího práce. Ta se zabývala ovíjenými spoji, které mohou přenášet vysoká
tahová zatížení bez zásahu do struktury materiálu.
Tyto perspektivní spoje, které vynikají svojí vysokou pevností, ale nebyly schopny přenášet
jiné, než tahové zatížení. Tato práce se zaměřuje na analýzu ovíjených spojů, umožňujících přenos
více typů zatížení, zvláště pak tlakového. Tyto spoje lze nazvat kompozitní ojnicí.
První část práce se zabývá návrhy ojnic z hlediska statické pevnosti, verifikací
parametrických modelů, vlivem rozměrových parametrů a vlivem různých způsobů navíjení na
pevnost spoje.
Velmi velký podíl mají kompozitní materiály i na trhu se sportovním vybavením. I když se
nejedná o extrémě složité a drahé konstrukce, jejich význam pro společnost je též značný. Výrobci
se předhánějí v originalitě a přínosnosti nových konstrukcí, či v optimalizaci stávajících.
Cyklistika je odvětvím, kde mají kompozity stálé místo a pronikají stále hlouběji. S masivním
rozšířením celoodpružených kol nastala poptávka po lehčích řešeních. Klíčovým produktem
každého výrobce je vždy rám. U celoodpružených variant se skládá z více částí. Vahadlo umožňuje
přenos sil ze zadní stavby do tlumiče. Druhá část této práce se zabývá návrhem a výrobou vahadla z
jednosměrového kompozitu pro česká kola značky Agang.
Výpočtové modely pro obě části práce byly vytvořeny v konečněprvkovém systému
MSC.Marc.
Anotace v angličtině
Ratio of the composite materials to the conventional materials in industry is still growing.
There exist many constructions where is necessary to join these two different materials. This thesis
particullary connects to doctoral thesis of supervisor, which dealt with wrapped joints, which can
transfer high tension loads without changing of material structure and fiber breaking.
These perspective joints which exceed in high strength were not able to transfer different
loads, only the tension. This thesis is focused on the analysis of the wrapped joints enables
transfering of more types of load, especially the compression. It's possible to call this joints onedirectional
composite rod.
The first part of the work deals with design of the rods with focus on static strength,
parametrical models verification, influence of measure parametres and influence of different ways
of wrapping on the joint strength.
Composite materials have very high share also in sport equipmnet market. In spite of not
being extremely complex or expensive, the importance of this constructions for society is also
considerable. Producers compete in originality and contribution of new solutions or in
optimalization of existing ones.
Bicycling is a branch where composites have pernament place. With massive expansion of the
full suspension bikes there were market requisition for lighter constructions. The key product of
every producer is always the bike frame. Full suspension frames consist of more parts. The linkage
enables transmission of forces from the rear triangle to the rear shock. The second part of this thesis
deals with design and manufacturing of linkage made by unidirectional composite for czech Agang
bikes.
Numerical models for both parts of the work were created in final element method software
MSC.Marc.
Pro návrh ojnice uvažovat vláknový kompozit s uhlíkovými vlákny a epoxidovou pryskyřicí.
Navrhnout několik variant ojnice lišících se různým způsobem navinutí vláken.
Provést pevnostní analýzu navržených variant pomocí experimentů a numerických simulací.
Vybrat variantu vhodnou pro použití ve vahadlech celoodpružených cyklistických kol.
Zásady pro vypracování
Pro návrh ojnice uvažovat vláknový kompozit s uhlíkovými vlákny a epoxidovou pryskyřicí.
Navrhnout několik variant ojnice lišících se různým způsobem navinutí vláken.
Provést pevnostní analýzu navržených variant pomocí experimentů a numerických simulací.
Vybrat variantu vhodnou pro použití ve vahadlech celoodpružených cyklistických kol.
Seznam doporučené literatury
Berthelot, J. M.: Composite Materials. Springer-Verlag New York, 1999.
Kottner, R.: Joining of Composite and Steel Machine Parts with Special Focus on Stiffness and Strength (in Czech). Doctoral thesis, University of West Bohemia, Plzeň, 2007.
Kottner, R., Laš, V.: Aplikovatelnost kompozitních materiálů na dvojkolí kolejového vozidla. Výzkumná zpráva č. H1-01/2009, VCKV, ZČU v Plzni, 2009.
Laš V., Zemčík R., Kroupa T., Kottner R.: Failure prediction of composite materials. Bulletin of Applied Mechanics. Bulletin of Applied Mechanics, Vol. 4, No. 14, 2008, ISSN 1801-1217.
Seznam doporučené literatury
Berthelot, J. M.: Composite Materials. Springer-Verlag New York, 1999.
Kottner, R.: Joining of Composite and Steel Machine Parts with Special Focus on Stiffness and Strength (in Czech). Doctoral thesis, University of West Bohemia, Plzeň, 2007.
Kottner, R., Laš, V.: Aplikovatelnost kompozitních materiálů na dvojkolí kolejového vozidla. Výzkumná zpráva č. H1-01/2009, VCKV, ZČU v Plzni, 2009.