No (24735)
Number of found documents:
24735
Published from
to
Pokročilé výpočetní metody pro detekci CNV v bakteriálních genomech
Jugas, Robin; Bystrý, Vojtěch; Šafránek,, David; Vítková, Helena
2024 - English
Hlavní pozornost v oblasti strukturálních variací je zaměřena na lidské genomy. Detekce změny variace počtu kopií (CNV) u bakterií je tedy méně rozvinutou oblastí. Běžně používané metody detekce CNV neberou v úvahu specifika bakteriálních kruhových genomů a obecně existuje prostor pro zlepšení metrik výkonnosti. Tato práce představuje metodu detekce CNV nazvanou CNproScan zaměřenou na bakteriální genomy. CNproScan implementuje hybridní přístup kombinující signály hloubky čtení a párů čtení. Bere v potaz všechny vlastnosti bakterií a využívá pouze sekvenační data. Na základě výsledků ze srovnání dosáhl CNproScan velmi dobrých výsledků v různých podmínkách. Pomocí informací z párových čtení jsou CNV klasifikovány do několika kategorií. Ve srovnání s jinými metodami může CNproScan také detekovat mnohem kratší CNV. Vzhledem k nutnosti slučovat nejen signály různých přístupů, ale také výsledky různých algoritmů, dizertační práce také představuje pipelinu nazvanou ProcaryaSV vyvinutou k detekci CNV s využitim pěti nástrojů a slučování jejich výsledků. ProcaryaSV se stará o celý postup od kontroly kvality čtení, ořezávání konců čtení, zarovnání čtení až k detekci CNV. The focus in the field of structural variations is mainly focused on human genomes. Thus, detecting copy number variation (CNV) in bacteria is a less developed field. Commonly used CNV detection methods do not consider the features of bacterial circular genomes and generally, there is a space to improve performance metrics. This thesis presents a CNV detection method called CNproScan focused on bacterial genomes. CNproScan implements a hybrid approach combining read depth and read pair signals. It considers all bacteria features and depends only on NGS data. Based on the benchmarking results, the CNproScan achieved very well in various conditions. Using the read pair information, the CNVs are classified into several categories. Also, compared with other methods, CNproScan can detect much shorter CNV events. Because of the necessity of merging not only the various feature signals but also the results of different algorithms, the thesis also introduces a pipeline called ProcaryaSV developed to easily employ five CNV detection tools and merge their results. ProcaryaSV handles the whole procedure from quality check, reads trimming, and alignment to the CNV calling.
Keywords:
Next-generation sequencing; Structural variation; Copy number variation; Bacteria; sekvenování nové generace; strukturální variace; variace počtu kopií; bakterie
Available in a digital repository NRGL
Pokročilé výpočetní metody pro detekci CNV v bakteriálních genomech
Hlavní pozornost v oblasti strukturálních variací je zaměřena na lidské genomy. Detekce změny variace počtu kopií (CNV) u bakterií je tedy méně rozvinutou oblastí. Běžně používané metody detekce CNV ...
Computational and experimental assessment of natural frequencies in a bladed disk system
Mekhalfia, Mohammed Lamine; Procházka, Pavel; Maturkanič, Dušan; Voronova, Evgeniya; Hodboď, Robert
2024 - English
This paper examines the modal characteristics of a bladed disk in rotating machinery systems using a combination of analytical and experimental modal analysis methods. The analysis involves measuring natural frequencies and mode shapes under different operational conditions. A comparative analysis is conducted to assess modal properties obtained from both analytical and experimental approaches, while also considering the influence of rotation speed. Additionally, Finite Element Method (FEM) outputs are used to accurately position the strain gauge. Integrating these techniques provides a comprehensive understanding of the bladed disk's behaviour under varying rotational speeds, enhancing result accuracy and facilitating thorough investigation within rotating machinery systems.
Keywords:
natural frequencies; FEM; LDV; strain gauge
Available at various institutes of the ASCR
Computational and experimental assessment of natural frequencies in a bladed disk system
This paper examines the modal characteristics of a bladed disk in rotating machinery systems using a combination of analytical and experimental modal analysis methods. The analysis involves measuring ...
Influence of ball material on the resulting fatigue life of thermal sprayed HVOF coatings in dynamic impact testing
Duliškovič, J.; Daniel, Josef; Houdková, Š.
2024 - English
Dynamic impact wear, i.e. contact between two components in the presence of high cyclic local loads, is a challenging failure mode that occurs in many mechanical applications. Many previous studies have confirmed that dynamic impact testing is suitable for evaluating the contact fatigue of thermal sprayed coatings. However, the effect of the test parameters on the resulting lifetime is unclear. The aim of this study describes the effect of the ball material used in the dynamic impact test on the resulting fatigue life of the HVOF thermal sprayed coating. Three test balls made of WC/Co alloy, Si3N4 silicon nitride and 440 C steel were chosen for this study. Dynamic impaction testing was carried out on the Cr3C2-NiCr coating, which was sprayed by HVOF on a 1.2376 high-speed steel substrate. The impact lifetime was described by the number of critical impacts, i.e. the number of impacts before coating fatigue occurs. Furthermore, the depth and volume of impact craters were measured. Using scanning electron microscopy (SEM), the surface of the impacts as well as the microstructure of the coating on the cross-section in the region of the impacts were observed. Furthermore, the mechanism of crack propagation in the coating and the microstructure of the indentor were investigated.
Keywords:
dynamic impact test; HVOF; Cr3C2-NiCr; fatigue
Available at various institutes of the ASCR
Influence of ball material on the resulting fatigue life of thermal sprayed HVOF coatings in dynamic impact testing
Dynamic impact wear, i.e. contact between two components in the presence of high cyclic local loads, is a challenging failure mode that occurs in many mechanical applications. Many previous studies ...
Functional Tungsten-based thin films and their characterization
Košelová, Zuzana; Horáková, L.; Sobola, Dinara; Burda, Daniel; Knápek, Alexandr; Fohlerová, Z.
2024 - English
Anodizing is a technique by which thin oxide layers can be formed on a surface. Thin oxide layers have been found to be useful in a variety of applications, including emitters of electrons. Tungsten is still a common choice for cold field emitters in commercial microscopy applications. Its suitable quality can be further improved by thin film deposition. Not only the emission characteristic can be improved, but also the emitter operating time can be extended. Tungsten oxide is known for its excellent resistance to corrosion and chemical attack due to its stable crystal structure and strong chemical bonds between tungsten and oxygen atoms. Many techniques with different advantages and disadvantages have been used for this purpose. Anodization was chosen for this work because of the controllable uniform coverage of the material and its easy availability without the need for expensive complex equipment. The anodizing process involves applying an electrical potential to tungsten while it is immersed in an electrolyte solution. This creates a thin layer of tungsten oxide on the surface of the metal. The thickness and properties of the resulting oxide layer can be controlled by adjusting the anodization conditions, such as the electrolyte solution, voltage, and the duration of the process. In this work, H3PO4 was used as the electrolyte to test whether these tungsten oxide layers would be useful for electron emitters, for use in electron guns and other devices that require high-quality electron emitters. The properties were evaluated using appropriate techniques. In general, anodization of tungsten to form thin layers of tungsten oxide layers is a promising technique for producing high quality electron emitters.
Keywords:
cold-field emission; thin layer deposition; tungsten oxide; resonance enhanced tunneling; anodization
Available at various institutes of the ASCR
Functional Tungsten-based thin films and their characterization
Anodizing is a technique by which thin oxide layers can be formed on a surface. Thin oxide layers have been found to be useful in a variety of applications, including emitters of electrons. Tungsten ...
Microstructure modifications of Al-Si-coated press-hardened steel 22MnB5 by laser welding
Šebestová, Hana; Horník, Petr; Mika, Filip; Mikmeková, Šárka; Ambrož, Ondřej; Mrňa, Libor
2024 - English
Weld microstructure depends on the characteristics of welded materials and parameters of welding technology, especially on the heat input that determines the peak temperature and the cooling rate. When the coated sheets are welded, the effect of the chemical composition of the coating must be also considered even though its thickness is only a few tens of microns. During 22MnB5+AlSi laser welding experiments, the ferrite-stabilizing elements of coating modified the weld metal microstructure. Ferrite appeared in a quenched weld metal. The rapid cooling rate accompanying welding with a focused beam limited the homogenization of the weld metal which resulted in the formation of ferritic bands in the regions rich in Si and especially in Al. On the other hand, a high level of homogenization was reached when welding with the defocused beam. The ferritic islands uniformly distributed in the weld metal were formed at 0.4 wt% and 1.6 wt% of Si and Al, respectively. The doubled heat input reduced the Al content to 0.7 wt% insufficient for the ferrite formation at still relatively high cooling rates. Predicting the distribution of ferrite in the weld metal is challenging due to its dependence on various factors, such as cooling rate and the volume of dissolved coating, which may vary with any modifications made to the welding parameters.
Keywords:
laser welding; high-strength steel; microstructure; heat input; ferrite stabilization
Available at various institutes of the ASCR
Microstructure modifications of Al-Si-coated press-hardened steel 22MnB5 by laser welding
Weld microstructure depends on the characteristics of welded materials and parameters of welding technology, especially on the heat input that determines the peak temperature and the cooling rate. ...
Vývoj infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací v silných magnetických polích
Dubnická Midlíková, Jana; Marsik, Přemysl; Schnegg, Alexander; Neugebauer, Petr
2024 - English
Infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) v silných magnetických polích, zkráceně FTIR magnetospektroskopie, je výkonná spektroskopická technika používaná ke zkoumání mnoha důležitých jevů v materiálech, např. elektronové paramagnetické rezonance, cyklotronové rezonance a přechodů mezi Landauovými hladinami. Navzdory svému obrovskému potenciálu ve fyzice pevných látek jsou infračervené magnetospektrometry stále poměrně vzácné a vyráběné na zakázku, protože takové systémy obvykle vyžadují složitou infrastrukturu. Tato disertační práce podrobně popisuje návrh a realizaci univerzálního FTIR magnetospektroskopického zařízení pracujícího v rozsahu 50 – 10 000 cm-1, silném magnetickém poli až 16 T a teplotách mezi 2 – 320 K umístěné na Středoevropském technologickém institutu VUT v Brně. Toto zařízení nám umožňuje provádět různá magnetooptická měření v rozsahu od THz/vzdálené infračervené oblasti (FIR) až po blízkou infračervenou oblast (NIR). Skládá se z komerčního FTIR spektrometru spojeného s 16 T bezkryogenním supravodivým magnetem pomocí na míru navržené optické spojky a přenosových sond určených pro experimenty s více detektory a vzorky ve Faradayově geometrii. Novinka tohoto uspořádání spočívá v použití supravodivého magnetu bez kryogenu. Optimalizovali jsme a otestovali výkonnost FTIR magnetospektroskopického zařízení pro různé konfigurace a určili použitelný rozsah zařízení. Funkčnost FTIR magnetospektroskopického zařízení byla prokázána magnetooptickými měřeními štěpení při nulovém poli v jednoiontovém magnetu na bázi kobaltu(II) v oblasti FIR, nepřímých mezipásmových přechodů mezi Landauovými hladinami (LLs) v germániu v NIR oblasti a mezipásmových přechodů mezi LLs v grafenu v oblasti FIR. Kromě toho jsme změřili volt-ampérové charakteristiky grafenových bolometrických zařízení. Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy in high magnetic fields, concisely FTIR magneto-spectroscopy, is a powerful spectroscopic technique used to investigate many important effects in materials, e.g., electron paramagnetic resonance, cyclotron resonance, and transitions between Landau levels. Despite their enormous potential in solid-state physics, infrared magneto-spectrometers are still relatively rare and custom-made since such systems generally require complex infrastructure. This doctoral thesis describes in detail the design and implementation of a versatile FTIR magneto-spectroscopic setup operating in the range of 50 – 10 000 cm-1, high magnetic field up to 16 T and temperatures between 2 – 320 K located at the Central European Institute of Technology of Brno University of Technology. This setup allows us to perform a variety of magneto-optical measurements spanning the range from THz/far-infrared (FIR) to near-infrared (NIR). It consists of a commercial FTIR spectrometer coupled to a 16 T cryogen-free superconductive magnet by the custom-designed optical coupling and transmission probes designed for experiments with multiple detectors and samples in Faraday geometry. The novelty of the setup lies in the usage of a cryogen-free superconducting magnet. We have optimized and tested the performance of the FTIR magneto-spectroscopic setup for various configurations and determined a workable setup range. The functionality of the FTIR magneto-spectroscopic setup was demonstrated by the magneto-optical measurements of the zero-field splitting in cobalt(II)-based single ion magnet in the FIR region, indirect inter-band transitions between Landau levels (LLs) in germanium in the NIR region, and inter-band transitions between LLs in graphene in the FIR region. Moreover, we measured the I-V characteristics of graphene bolometer devices.
Keywords:
Fourier-transform infrared (FTIR) magneto-spectroscopy; FTIR magneto-spectroscopic setup; cryogen-free superconducting magnet; single-molecule magnets; electron paramagnetic resonance; Landau levels; infračervená magnetospektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR); FTIR magnetospektroskopické zařízení; supravodivý magnet bez kryogenu; jednomolekulové magnety; elektronová paramagnetická rezonance; Landauovy hladiny
Available in a digital repository NRGL
Vývoj infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací v silných magnetických polích
Infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) v silných magnetických polích, zkráceně FTIR magnetospektroskopie, je výkonná spektroskopická technika používaná ke zkoumání mnoha ...
Rentgenová počítačová tomografie měkkých tkání
Kavková, Michaela; Tromba, Giuliana; Szabo-Rogers, Heather; Zikmund, Tomáš
2024 - English
Abstrakt Průmyslová rentgenová počítačová mikro tomografie (mikro CT) je nedestruktivní zobrazovací technika používaná pro vizualizaci vnitřních struktur vzorků a tvorbu přesných 3D modelů. Jádro této práce se zaměřuje na praktickou implementaci průmyslového mikro CT v oblasti biologického výzkumu se zaměřením na zobrazování měkkých tkání. Cílem této práce bylo prozkoumat potenciál mikro CT zobrazování jako nedestruktivní metody pro vizualizaci měkkých tkání a navrhnout komplexní metodiku pro přípravu vzorků a analýzu získaných dat ve specializovaných programech. Na příkladu případových studií jsou prezentovány aplikace mikro CT zobrazování v různorodých oblastech výzkumu vývojové biologie, poskytující metodologii pro přesnou 3D analýzu vybraných struktur. V závěru práce je diskutován potenciál zobrazování průmyslovým mikro CT v biologickém výzkumu, zaměřeným na schopnosti identifikovat anatomické struktury, sledovat vývojové procesy a zlepšit naše chápání komplexních biologických systémů. Abstract Industrial X-ray micro computed tomography (micro CT) is a non-destructive imaging technique used for visualization of internal structures of samples and creation of precise 3D models. The core of this thesis revolves around the practical implementation of industrial micro CT in biological research with focus on the imaging of soft tissues. The aim of this study was to explore the potential of industrial micro CT as a non-destructive imaging tool for soft tissue visualization and to propose complex methodology for preparation of the sample and the analysis of obtained data in the specialized software. In the thesis the case studies showcasing the diverse applications of micro CT in various developmental biology research domains are presented, providing the methodology for precise 3D analysis of the selected structures. The thesis concludes by summarizing the transformative potential of industrial micro CT in biological research, highlighting its ability to unveil intricate anatomical structures, track developmental processes, and enhance our understanding of complex biological systems.
Keywords:
X-ray micro computed tomography; soft tissues; advanced 3D imaging; micro CT contrasting protocols; Rentgenová počítačová tomografie; měkké tkáně; pokročilé 3D zobrazování; kontrastovací protokoly pro mikro CT
Available in a digital repository NRGL
Rentgenová počítačová tomografie měkkých tkání
Abstrakt Průmyslová rentgenová počítačová mikro tomografie (mikro CT) je nedestruktivní zobrazovací technika používaná pro vizualizaci vnitřních struktur vzorků a tvorbu přesných 3D modelů. Jádro této ...
Měření ionizujícího záření v mobilní robotice
Lázna, Tomáš; Duchoň,, František; Janda, Jiří; Žalud, Luděk
2024 - English
Tato disertační práce se věnuje oblasti měření ionizujícího záření prostřednictvím autonomních robotických platforem, konkrétně pozemních robotů a bezpilotních leteckých systémů. Zaměřuje se na dva hlavní cíle, a to na radiační mapování a lokalizaci radioaktivních zdrojů. Autor představuje různé systémy pro detekci radiace a zabývá se jejich integrací na pozemní i vzdušné roboty. Nedílnou součástí výzkumu je vývoj metod pro zjištění pozic zářičů, a to nejen pomocí systematického průzkumu podél předem naplánované trasy, ale také s využitím aktivního upravování měřicí trajektorie za účelem zrychlení tohoto procesu. V rámci aktivní lokalizace jsou prověřovány také směrově citlivé senzory. Tato práce zkoumá i výhody spolupráce mezi pozemními a leteckými platformami, čímž demonstruje praktickou využitelnost prezentovaných postupů. Další oblastí využití robotů je trojrozměrné radiační mapování budov prostřednictvím bezpilotního letadla. Většina navržených algoritmů byla experimentálně ověřena v terénu. This thesis discusses ionizing radiation measurements conducted by autonomous robotic platforms, namely, unmanned ground vehicles and unmanned aircraft systems. The research comprises two fundamental tasks: radiation mapping and the localization of radioactive sources. The author introduces various radiation detection systems and explores their integrability into terrestrial and aerial robots. The experimentation is designed to develop methods for retrieving the positions of radiation emitters. The actual effort to produce such techniques embraces both systematic pre-planned surveys and active adjustment of the measurement trajectories to accelerate the process. Notably, this type of adjustment also involves directionally sensitive sensors. The thesis investigates the benefits of collaboration between ground and aerial platforms in detailed radiation mapping, exposing a practical application scenario. Furthermore, a possible use case rests in three-dimensional radiological characterization of a building via an unmanned aircraft. The majority of the proposed algorithms have been validated through real-world experiments that have confirmed their robustness and practicality.
Keywords:
Radiation mapping; radiation source search; mobile robotics; cooperative robots; environmental monitoring; Radiační mapování; vyhledávání zdrojů radiace; mobilní robotika; kooperativní roboti; monitorování prostředí
Available in a digital repository NRGL
Měření ionizujícího záření v mobilní robotice
Tato disertační práce se věnuje oblasti měření ionizujícího záření prostřednictvím autonomních robotických platforem, konkrétně pozemních robotů a bezpilotních leteckých systémů. Zaměřuje se na dva ...
Popis šíření creepové trhliny v polymerních materiálech
Trávníček, Lukáš; Nezbedová,, Eva; Padovec,, Zdeněk; Hutař, Pavel
2024 - English
Požadovaná životnost plastových trubek používaných v tlakových systémech je 50 let. Zároveň je však vyvíjen tlak na použití recyklovaných materiálů, které mají podstatně horší mechanické vlastnosti a samotné je pro výrobu tlakových polymerních potrubí nelze použít. Tyto dvě protichůdné podmínky jdou skloubit pomocí trubky vytvořené z více vrstev, kde pro kritické časti, kterými jsou vnější a vnitřní povrch, je použit moderní odolný materiál. Na druhou stranu pro střední vrstvu, jejíž mechanické vlastnosti nejsou tak důležité z pohledu dlouhodobé životnosti, je možno použit materiál recyklovaný. Hlavním cílem této práce je navrhnout geometrii popsaného vícevrstvého potrubí s využitím recyklovaného materiálu při zachování minimální požadované životnosti. Životnost polymerních trubek je poměrně náročné testovat za běžných provozních podmínek z časových důvodů. Je však možné ji odhadnout, neboť nejčastější mechanismus poškození je pomalé šíření trhliny. Metodika odhadu životnosti využívá parametrů lineární elastické lomové mechaniky pro popis šíření těchto trhlin. Důležitou součástí je pak simulace šíření trhliny v trubce metodou konečných prvků se zohledněním různých typů zatížení, kterým je trubka v provozu vystavena. Mezi tyto zatížení patří reziduální napětí a zatížení způsobené tíhou zeminy, dopravou nebo kameny, pokud je trubka zakopána. Pro určení reziduálního napětí byla vyvinuta metodika, která využívá kombinace experimentů a numerického modelování a která byla také použita. Případ zakopané trubky je také simulován pomocí metody konečných prvků. Část práce je věnována měření rychlosti šíření creepové trhliny pomocí CRB testů (cracked round bar) a následnému vyhodnocení experimentálních dat. Rychlost šíření creepové trhliny spolu s kombinací s výsledky numerického modelování bude použita pro stanovení odhadu životnosti vícevrstvé polymerní trubky obsahující recyklovaný materiál. The lifetime of plastic pipes for pressurized systems is demanded to be at least 50 years. At the same time, the potential for recycling plastic waste is unexploited, therefore, using recycled material in pressurized plastic systems might become a reality in the future. However, the recycled material has low mechanical properties compared to the virgin one, and is restricted for pressurized pipe applications. These two contradictory conditions can be combined using a pipe consisting of a few layers of different materials. It is necessary to use modern, durable material for the critical parts, which are inner and outer surfaces. On the other hand, for the main pipe, it is possible to use material with lower mechanical properties – recycled material. The main aim of the presented work is to design a multilayer polymer pipe, where the middle layer will contain recycled material and the demanded lifetime of 50 years will be met. The lifetime in operating conditions is difficult to prove by standard testing methods. However, it is possible to estimate the lifetime as the most frequently occurring damage mechanism is the slow crack growth. The methodology is based on the description of crack propagation by linear elastic fracture mechanics parameters. An important part of this methodology is a finite element simulation of crack propagation in a pipe loaded by different types of loads, such as residual stress, soil loading, loading from traffic, and point load caused by stones when a pipe is buried. For the determination of residual stress, a methodology taking advantage of experimental measurements and numerical modeling has been developed. The case of buried pipe is also studied by numerical modeling. Part of the presented work is dedicated to the experimental measurement of creep crack growth in CRB (cracked round bar) specimens with the necessary data evaluation. The creep crack growth combined with the results of numerical modeling will be implemented into an estimation of the lifetime of a multilayer pipe with recycled material content.
Keywords:
recycled material; multilayer polymer pipes; finite element method; creep crack growth; linear elastic fracture mechanics; lifetime estimation; recyklovaný materiál; vícevrstvé polymerní trubky; metoda konečných prvků; šíření creepové trhliny; lineární elastická lomová mechanika; odhad životnosti
Available in a digital repository NRGL
Popis šíření creepové trhliny v polymerních materiálech
Požadovaná životnost plastových trubek používaných v tlakových systémech je 50 let. Zároveň je však vyvíjen tlak na použití recyklovaných materiálů, které mají podstatně horší mechanické vlastnosti a ...
Polymerní metamateriály s pokročilými mechanickými vlastnostmi
Štaffová, Martina; Lehocký,, Marian; Kotoul, Michal; Jančář, Josef
2024 - English
Práce se zabývá 3D tištěnými polymerními auxetickými strukturami s důrazem na jejich mechanické vlastnosti. Pro zlepšení mechanických vlastností, zejména poměru schopnosti absorpce energie k hmotnosti při tlakovém zatížení, byly použity různé návrhy auxetických re-entrantních struktur. Struktury byly vytištěny pomocí stereolitografické 3D tiskárny. Byl vyvinut a systematicky demonstrován nový nástroj pro komplexní charakterizaci 3D tištěných těles s využitím komerční fotopolymerizační pryskyřice s volnými radikály. Metoda se opírá o statický a oscilační mechanický test kombinující měření teploty průhybu při zatížení (HDT) s dynamickou mechanickou analýzou (DMA) v jediném testu pro rychlou a spolehlivou charakterizaci parametrů určujících chování fotopolymeru při vytvrzování. Byly zkoumány podmínky tisku a doba vytvrzení, aby byl objasněn jejich vliv na vnitřní napětí v 3D tištěných tělesech. Auxetické struktury byly vytištěny pomocí flexibilní a tuhé pryskyřice a byl zkoumán vliv poréznosti, velikosti buněk a strukturálních gradientů na mechanické vlastnosti. Výsledky byly vyhodnoceny z konstrukčního a materiálového hlediska pro fotopryskyřice nad a pod Tg. Nejlepší účinnost absorbování energie byla zjištěna u biaxiálně orientované struktury s nejvyšší lokální porozitou umístěnou ve středu. Prezentovaná data přispívají k základnímu pochopení účinků designu buněk na deformační odezvu auxetických struktur a mohou pomoct při návrhu nových struktur s lepšími mechanickými vlastnostmi. Výsledky zároveň demonstrují všestrannost 3D tisku při realizaci komplexních, přírodou inspirovaných struktur. Thesis deals with 3D printed polymeric auxetic structures with an emphasis on their mechanical performance. Different designs of auxetic re-entrant cell architectures were used to enhance mechanical properties, especially the energy-absorption-to-weight ratio under compressive loading. The lattice structures were 3D printed by vat photopolymerization masked-stereolithography technique. A novel tool for the complex characterization of 3D printed bodies was developed and systematically demonstrated employing a commercial free-radical photopolymerization resin. The method relies on superimposed static and oscillatory mechanical test combining the heat deflection temperature (HDT) measurement with the dynamic mechanical analysis (DMA) in a single test for fast and reliable characterization of parameters determining the curing behavior of the photopolymer. The influence of printing conditions and post-curing time was investigated to elucidate their effects on residual stresses in 3D-printed cellular bodies. The auxetic architectures were printed using flexible and stiff resins, and the effect of porosity, cell size, and structural gradients was investigated. The results were evaluated from a structural and material point of view, comparing materials above and below Tg. The best energy-absorbing performance was found in a biaxially graded structure with a center-wise location of the highest local porosity. The presented data contribute to a fundamental understanding of the effects of lattice architecture on the deformation response of auxetic structures and identifies routes for structurally tuning the auxetic structures mechanical performance. In addition, the results demonstrate the versatility offered by additive manufacturing techniques in physically realizing complex nature inspired structural architectures.
Keywords:
3D printing; masked stereolithography; post processing; DMA; re-entrant auxetic structures; Poisson’s ratio; gradient; specific energy absorption; porosity; 3D tisk; stereolitografie; DMA; vytvrzení; re-entrantní auxetická struktura; Poissonův poměr; gradient; specifická absorpční energie; porozita
Available in a digital repository NRGL
Polymerní metamateriály s pokročilými mechanickými vlastnostmi
Práce se zabývá 3D tištěnými polymerními auxetickými strukturami s důrazem na jejich mechanické vlastnosti. Pro zlepšení mechanických vlastností, zejména poměru schopnosti absorpce energie k hmotnosti ...
NRGL provides central access to information on grey literature produced in the Czech Republic in the fields of science, research and education. You can find more information about grey literature and NRGL at service web
Send your suggestions and comments to nusl@techlib.cz
Provider
Other bases