Národní úložiště šedé literatury

Efekt nanovlákenné struktury na proudění filtračních médií
Tomáš Jiříček; školitel Tomáš Lederer
English prostředí. Today, the combination of nanotechnology and membrane science had lead to the development of novel nanofiber membranes for membrane distillation that have unrivalled trans-membrane flux and show a promising future for application in the protection of our environment. Available to registered users in the Library of TUL Efekt nanovlákenné struktury na proudění filtračních médií

prostředí....

Tomáš Jiříček; školitel Tomáš Lederer
Technická univerzita v Liberci

Development of Coaxial Electrospinning Technology
Lucie Vysloužilová; školitel David Lukáš
English There is a growing interest in nanofibers for biomedical applications in the last years. Core-shell nanofibers have a high potential of use in tissue engineering to replace damaged tissue or as materials for a drug delivery system due to their structure mimic the extracellular matrix and the possibility of incorporation of the active substance as their core part. Generally, the needle is the most commonly used electrode for the electrospinning. This technology was investigated in this work and different needle coaxial spinning electrodes were developed and tested. A disadvantage of the needle technology is its very low productivity. Needleless coaxial spinning electrodes developed within this work allow the increase of productivity of core-shell nanofibers. The needleless coaxial electrospinning is a relatively new technology for production of core-shell nanofibers from a free surface of polymeric two-layer. This method was developed at Technical University of Liberec and patented in 2009 (Pokorný). The apparatus called the Weir spinner and the cylindrical coaxial spinning electrode were developed and tested within this work. There are just few companies offering equipment for production of core-shell nanofibers in the world. Unique equipments presupposing the industrial production of nanofibers and core-shell were developed at Department of Nonwovens and Nanofibrous materials and Department of Textile Machine Design at TUL in 2012 within this work and the cluster Nanoprogres. Theoretical relations of hydrodynamics for needleless electrospinning from a free liquid surface were derived in this work. They allow a determination of a relaxation time of electrospinning. This is the time of Taylor cone formation after HV switching. Dispersion relations were verified with experiment of needleless electrospinning of polyvinyl alcohol solutions. The dependence of the time delay T on the electrospinning number was found. The analysis of the core-shell structure of nanofibers is not easy. This work describes various methods leads to a detection of the core-shell nanofibrous structure. The phase contrast method developed within this work is relatively inexpensive and easy method allows proving the core-shell structure using elements with higher atomic number in the core. V posledních letech vzrůstá zájem o nanovlákan v biomedicínských aplikacích. koaxiální nanovlákna, připomínající svou strukturou extracelulární matrici a umožňující zapouzdření aktivních látek do své jádrové části, mají vysoký potenciál použití v oblasti tkáňového inženýrství, kde mohou nalézt uplatnění např. jako náhrada poškozené tkáně nebo jako materiál vhodný pro cílenou dopravu léčiv. Jehla je obecně nejpoužívanější elektrodou pro výrobu nanovláken. V rámci této práce byla tato technologie detailně zkoumána a bylo vyvinuto několik druhů jehlových elektrod. Limitujícím prvkem je jejich nízká produktivita. Vyšší výrobnosti lze docílit bezjehlovou technologií, což je poměrně velmi nízká produktivita. Vyšší výrobnosti lze docílit bezjehlovou technologií, což je poměrně nová metoda pro výrobu koaxiálních nanovláken z volného povrchu polymerní dvojvrstvy vyvinutá a patentovaná roku 2009 na Technické univerzitě v Liberci (Pokorný, 2009). V rámci této práce byly vyvinuty bez-jehlové koaxiální zvlákňující elektrody zvyšující výrobnost koaxiálních nanovláken-tzc. přeplavovací spinner a kruhová elektroda. V současné době je známo pouze malé množství společností nabízejících zařízení pro výrobu koaxiálních nanovláken. Ve spolupráci s Katedrou netkaných textilií a nanovlákenných materiálů a katedrou textilních a jednoúčelových strojů Technické univerzity v liberci byla v rámci klastru Nanoprogres a této práce vyvinuta zvlákňovací zařízení s předpokládaným použitím v průmyslovém měřítku. Teoretické vztahy hydrodynamiky popisující vznik bez-jehlového elektrostatického zválňování vedoucí k odvození tzv. relaxačního času byly odvozeny v tzeoretické části této práce. Relaxační čas je čas nezbytný k formování Taylorova kužele po sepnutí VN zdroje. Odvozené vztahy pro relaxační čas byly ověřeny experimentálně bez-jehlovou technologií elektrostatického zvlákňování polyvinyl alkoholu, přičemž byla nalezena závislost časového zpoždění T na elektrospinningovém čísle T. Analýza vnitřní struktury koaxiálních nanovláken není jednoduchou záležitéstí. Tato práce popisuje řadu metod vedoucích k detekci jádro-plášť struktury vyrobených nanovláken. Jednou s možných metod je metoda tzv. fázového kontrastu-poměrně snadná a finančně nenáročná metoda založená na látce vyššího atomového čísla v jádře vedoucí k prokázání koaxiální struktury nanovláken. Keywords: elektrostatické zvlákňování Available to registered users in the Library of TUL Development of Coaxial Electrospinning Technology

There is a growing interest in nanofibers for biomedical applications in the last years. Core-shell nanofibers have a high potential of use in tissue engineering to replace damaged tissue or as ...

Lucie Vysloužilová; školitel David Lukáš
Technická univerzita v Liberci

Reliability assessment and advanced measurements in modern nanoscale FPGAS
Petr Pfeifer; školitel Zdeněk Plíva
English This dissertation thesis (Thesis) deals with the study of possibilities to evaluate reliability of circuits based on modern nanostructures. It also presents a new way of measurement of various internal parameters of microelectronic circuits based on modern nanotechnologies. This thesis presents a new solution and methodology of utilization of BRAM in FPGA and utilization of this modern part in dependable systems, enabling a new easy way of implementation, reliability assessment methodology and measurements in modern nanoscale microelectronics, computer systems and architectures gaining from the amazing world of programmable technologies. Práce se zabývá studiem možností stanovení určitých spolehlivostních parametrů moderních obvodů a nanostruktur. v práci je prezentován nový způsob měření různých parametrů mikroelektronických obvodů moderních nanotechnologií. Zcela nové řešení a metodologie využívá BRAM bloků v programovatelných obvodech FPGA, jako běžnou součást moderních řešení použitých i v systémech se zvýšenou provozní spolehlivostí. Prezentované řešení je novou metodologií. Umožňuje nový jednoduchý způsob implementace, odhadu a stanovení spolehlivostních ukazatelů, včetně měření parametrů moderní mikro- a nanoelektroniky, počítačových systémů a architektur těžících z ohromujícího světa programovatelných technologií. Keywords: mikroelektronika; nanotechnologie Available to registered users in the Library of TUL Reliability assessment and advanced measurements in modern nanoscale FPGAS

This dissertation thesis (Thesis) deals with the study of possibilities to evaluate reliability of circuits based on modern nanostructures. It also presents a new way of measurement of various ...

Petr Pfeifer; školitel Zdeněk Plíva
Technická univerzita v Liberci

Nanofibrous vascular grafts
Jana Horáková; vedoucí práce David Lukáš
English There is a pressing need to develop vascular graft since no clinically available appropriate prosthesis with inner diameter less than 6 mm works in a long term after implantation. In the thesis, blood vessel substitutes made from biodegradable polymers were created and characterized as potential candidates for such a medical device. The idea of tissue engineering scaffolds is based on mimicking natural environment - extracellular matrix therefore ideal bypass graft was designed as double layered structure with defined morphology of each layer. The proposed structure was created by electrospinning of polycaprolactone (PCL). The morphology of the resulting fibers resembled inner and medial layer of native arteries suggesting that this similarity will help body to regenerate functional tissue after implantation. Besides PCL, novel polymer from the same group of polyester - copolymer polylactide-polycaprolactone (PLC 70/30) was electrospun into a tubular form. Vascular graft made from copolymer PLC created only single layered prosthesis. V současnosti není v klinické praxi cévní náhrada s vnitřním průměrem pod 6 mm, která by spolehlivě fungovala v dlouhodobém horizontu. Práce se zabývá přípravou maloprůměrných cévních náhrad z biodegradabilních polymerů, které jsou testovány jako potenciálně vhodné materály pro přípravu tkáňových nosičů pro vaskulární cévní systém. Hlavní myšlenkou tkáňového inženýrství je napodobování přirozeného prostředí-mezibuněčné hmoty. Proto byla ideální cévní náhrada navržena jako dvouvrstvá tubulární struktura s definovanou morfologií vláken. Tato definovaná struktura byla vytvořena elektrostatickým zvlákňováním polykaprolaktonu (PCL). Podobnost morfologie vláken s mezibuněčnou hmotou předpokládá, že po implantaci do organismu proběhne regenerace funkční tkáně. Kromě polymeru polykapronu byl testován polymer ze stejné třídy polyesteru-kopolymer polylatidu a polykaprolaktonu (PLC 70/30). Cévní náhrada připravená z toho polymeru byla tvořena pouze jednou vrstvou. Keywords: nanovlákna; elektrostatické zvlákňování; cévní protézy Available to registered users in the Library of TUL Nanofibrous vascular grafts

There is a pressing need to develop vascular graft since no clinically available appropriate prosthesis with inner diameter less than 6 mm works in a long term after implantation. In the thesis, blood ...

Jana Horáková; vedoucí práce David Lukáš
Technická univerzita v Liberci

Mechanical and thermo-acoustic characterization of barkcloth and its polymer reinforced composites
Samson Rwawiire; školitel Blanka Tomková
English Natural fiber reinforced composites have attracted interest due to their numerous advantages such as biodegradability and comparable mechanical strength. The desire to mitigate climate change due to greenhouse gas emissions has led to the utilization and development of sustainable and environmentally friendly raw materials. Plant fibers and biodegradable resins are explored as the alternative material selection for composite materials apart from their synthetic counterparts which are non-renewable. In this thesis, barkcloth, a naturally occurring non-woven fabric and its reinforced epoxy polymer composites are characterized for possible automotive applications. Since there have been no tangible scientific studies that have been made elsewhere on barkcloth except those published by the author, the thesis gives an in-depth analysis of the mechanical and thermo-acoustic properties of barkcloth and its polymer composites. The fabric microstructure and morphology were investigated using Scanning Electron Microscopy (SEM) whereas the Chemical constituent analysis and Surface functional group characterization was done using FTIR. To further understand the behavior of the fabric after surface modification, X-Ray Diffraction (XRD) characterization was done on alkaline treated fabrics. Surface modification of the fabric was done using the enzyme, plasma, and alkali treatment. The design of the composites utilized fabrics which were surface modified and used for reinforcement of synthetic and green epoxy polymer resins. In order to produce composites with required thickness as per the tensile testing standards (ASTM D3033), four barkcloth fabric layers were sufficient for the fabrication of composites. A hierarchal fabric architecture based on the micro-fiber angles was utilized in order to find out the best fabric layer design. Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding (VARTM) and hand layup were utilized in the production of the synthetic epoxy and green epoxy composites respectively. The composites produced as the effect of the hierarchal architecture were evaluated and the best set of composite layup was utilized to design green epoxy polymer composites utilizing green epoxy resin. The ply stacking sequence 90o, 0o, -45o, 45o had the best mechanical properties and, therefore, was the stacking sequence investigated for the production of biocomposites. Static and thermal mechanical analyses were done on the set of composites. In this investigation, for the first time, the thermo-acoustic properties of barkcloth and its polymer reinforced composites were investigated in order to study the potential of barkcloth as a sound absorption material. Theoretical empirical sound absorption models were employed to predict the behavior of the fabrics and the results were compared with commercially available products in automotive applications. Kompozity vyztužené přírodními vlákny dnes přitazují pozornost díky mnoha svým výhodám-jsou biologicky odbouratelné a mechanicky odolné.Potřeba zmírnit klimatické změny způsobené emisemi skleníkových plynů vedek vývoji udržitelných a environmentálně šetrných surovin. Rostlinná vlákna a biologicky odbouratelné pryskyřice jsou zkoumány jako alternativa pro kompozitní materiály, které jsou na rozdíl od svých syntetických protějžků recyklovatelné. V této práci je zkoumána netkaná textilie získaná z kůry (barkcloth) stromů z čeledi morůšovníkovitých rostoucí přirozenou cestou a tedy bez potřeby tovární výroby, která je použita jako výztuž epoxidových polymerů. Tato textilie se jeví jako výhodná výztuž pro aplikace v automobilovém průmyslu. protože dosud nebyly publikovány studie, které by se typem materálu zabývaly, krom těch, které publikoval autor, je součástí této práce podrobná analýza mechanických a tepelně-akustických vlastností studovaného materiálu a z něj vyrobených polymerových kompozitů. Mikrostruktura a morfologie materiálu byly zkoumány s využitím rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM), analýza chemického složení a charakteru funkčních skupin na povrchu proběhla s využitím FTIR. K hlubšímu porozumění chování materiálu po modifikaci povrchu byla využita rentgenová difrakce (XDR) na alkalicky ošetřeném povrchu. Modifikace povrchu byly provedeny enzymaticky, plazmaticky a vybranými alkalickými činidly. V navržených kompozitech byl použit povrchově upravených materiál, kterým byly vyztuženy jak syntetické tak biodegradabilní pryskyřice. Testovací vzorky kompozitů byly varobeny tak, aby jejich tloušťka odpovídala standardům používaných při zkoušce tahem (ASTM D3033). Pro jejich vyztužení byly použity čtyři vrstvy netkané textilie z kůry. Hierarchická architektura materálu založená na rozložení mikrovláken byla využita při návrhu orientace jednotlivých vrstev. Při výrobě kompozitů ze syntetické i bio- pryskyřice byly použity technologie VARTM a technologie ručního kladení. Nejprve byl analyzován vliv rozložení jednotlivých vrstev na vlastnosti kompozitu ze syntetické pryskyřice a následně bylo vybráno nejvhodnější rozložení vyztužujících vrstev. Takto rozložené vrstvy byly využity pro přípravu kompozitu z biologicky odbouratelnou pryskyřicí. Jako nejlepší se ukázalo následující kladení vrstev: 90°, 0°, -45°, 45°, které vykazovalo nejlepší mechanické vlastnosti, a proto byly pro další připravovány biokompozity s takto rozloženou výztuží. Statické a tepelně.mchanické analýzy byly dále provedeny pro tento soubor kompozitů. V provedeném výzkumu byly poprvé prozkoumány také tepelně-akustické vlastnosti textilie z kůry a z nich vyrobených kompozitů. Cílem studie bylo prozkoumat potenciál textilie bez kůry jako zvukově izolačního materiálu, zejména pro interiéry automobilů. Teoreticko-empirické modely zvukové izolace byly užity při predikaci chování materiálu a výsledky byly srovnány s komerčně dostupnými produkty v automobilovém průmyslu. Keywords: netkané textilie; polymerní kompozitní materiály; vlastnosti materiálů Available to registered users in the Library of TUL Mechanical and thermo-acoustic characterization of barkcloth and its polymer reinforced composites

Natural fiber reinforced composites have attracted interest due to their numerous advantages such as biodegradability and comparable mechanical strength. The desire to mitigate climate change due to ...

Samson Rwawiire; školitel Blanka Tomková
Technická univerzita v Liberci

Fatigue Properties of Shape Memory Alloys with Regard to Their Use in Medicine
Michal Ackermann; školitel Lukáš Čapek
English This work deals with characterization of Nickel-Titanium shape memory alloy which is used for production of cardiovascular stents. Material tests such as Differential Scanning Calorimetry and tensile tests carried out under different values of temperature allowed for precise description of material's pseudoelastic effect. Moreover, fatigue tests of the alloy were done under two different values of temperature and its corresponding S-N curves were constructed. On the basis of experimental data, full range of loads which are imposed on stent during its life are studied using finite element method. In this part, loading a stent into catheter and its subsequent deployment in blood vessel was simulated. Following simulation of pressure pulse offered data about cyclic loading to which the stent is exposed when implanted into an artery. Thanks to previous simulation and known S-N curve of the material, durability analysis of the stent was done with use of nominal stress approach. In last part of the work, a device dedicated to cyclic testing of the whole stent-graft structure is constructed. Concept of the machine, together with corresponding calculations are shown. Outcome of this work is a fully operational machine at which eight stent-grafts can be tested at the same time. Pressure characteristics which acts inside mock arteries was experimentally verified to be similar to conditions in human body. Práce se zabývá slitinou Nikkl-Titan, která patří do skupiny materiálů s tvarovou pamětí a která se využívá k výrobě kardiovaskulárních stentů. Pro přesné určení pseudoelastického efektu dané slitiny byly provedeny různé materiálové testy, jako například diferenční scanovací kalorimetrie a tahové zkoušky materiálu, prováděné za různé teploty okolního prostředí. Dalším významným bodem této části byly únavové testy dané slitiny za dvou teplot okolního prostředí a následná konstrukce odpovídajících S-N křivek materiálu. Na základě experimentálních dat byly poté zkoumány účinky různých zátěžových stavů, kterým je stent vystaven během implantace a jeho následné funkce. Tyto úlohy jsou řešeny za pomocí metody konečných prvků. Konkrétně je v této části řešeno zmáčknutí stentu do katetru a jeho následná expanze v tepně. Dále se simulace zabývají odvozením průběhu napětí ve stentu během systolického/diastolického tlakové pulzu. Na základě těchto dat a díky znalosti S-N křivek je poté provedena analáza životnosti stentu pomocí metody nominálních napětí. Poslední část práce se zabývá konstrukcí zařízení, které slouží k testování celé struktury stent-graftu. V práci je zmíněna koncepce zařízení a dále jsou uvedeny odpovídající výpočty vedoucí k odvození jeho potřebných součástí. Výsledkem je zařízení, na kterém je možné najednou testovat až osm vzorků. Po dikončení zařízení byl experimentálně ověřen průběh tlaku v modelech tepen. Keywords: biomechanika; slitiny niklu; strojní konstrukce Available to registered users in the Library of TUL Fatigue Properties of Shape Memory Alloys with Regard to Their Use in Medicine

This work deals with characterization of Nickel-Titanium shape memory alloy which is used for production of cardiovascular stents. Material tests such as Differential Scanning Calorimetry and tensile ...

Michal Ackermann; školitel Lukáš Čapek
Technická univerzita v Liberci

Diagnostic Tool for Initial Fixation of Acetabular Implant
Petr Henyš; školitel Lukáš Čapek
English Initial fixation of cementless components of Total Hip arthroplasty (THA) plays a crucial role for long term survival of implant and the overall success of the surgical procedure. Every year a million of THA is performed and objective intra operative assessment of initial fixation has not been available for clinical use yet. Currently, surgeons have to rely on their clinical experience, however they have a sophisticated screening method, but not suitable for intra operative assessment of initial fixation. They can use RSA, EBRA or the radiographic analysis for checking the healing process of implant, evaluating implant migration or bone resorption and osteolysis around the bone implant interface. These methods are suitable for follow - up studies, but do not assist the surgeon during implantation process. Vibrational analysis has been recognized as a promising tool in biomechanics to identify mechanical properties of bone structure, to assess the primary and secondary stability of dental implants and to evaluate fracture healing of bone. In literature some studies dealing with intra operative initial fixation assessment during THA can be found. Most of them are focused on femoral stem fixation, although acetabular component (AC) fails with the same rate as femoral stem or even frequently. The main objective of proposed work is to investigate the ability of vibrational methods reflect the initial fixation of acetabular implant in some measurable quantity. The bone - implant interface is recognized as one of the potential candidates that would explain the changes in dynamic response of bone - implant system undergoes an ambient excitation. The bone - implant interface is investigated trough numerical modeling. In the experimental part of thesis, different pres fitting forces are compared with the dynamic response of bone - implant system. From numerical analysis it follows that there is a different level of relation between shared contact area and modal parameters of system. Experimental part shows also the relation between evaluation of fixation of implant and its response parameters. Počáteční fixace aceletabulárního implantátu hraje důležitou roli v jeho dlouholetém přežití. Každý rok se provede milión implantací během níž neexistuje zatím žádná metoda jež podala informaci o tom jak je implantát zaveden. V současnosti se musí operatér spolehout na svoje zkušenosti, přestože má k dispozici celou řadu sofistikovaných zobrazovacích technik, které však nejsou vhodné k intra operativnímu posouzení fixace implantátu. Mohou být spíše použity pro post operativní hodnocení stavu implantátu. Vibrační metoda se dostala do popředí v oblasti diagnosticky fixace implantátu díky její úspěšné implementaci v dentální implantologii. Úspěšně se používá k hodnocení počáteční i průběžné fixace implantátu. V oblasti totální kyčelní náhrady existuje řada seriózních prací zabývající se implementací této metody pro femorální komponentu. Nicméně, klinické reální použití zatím ještě není k dispozici. Tato práce je zaměřena na implementaci této metody pro acetabulární komponentu, jejíž fixace nebyla zatím touto metodou vyšetřována. práce pojednává o rozhraní kosti a implantátu jako možném prediktoru počáteční fixace implantátu ve formě numerických simulací. Experimentální část je zaměřena na hledání vztahu mezi stupněm počáteční fixace a dynamickou odezvu soustavy kost-implantát. Simulace a experimenty ukazují, že dynamické parametry sopustavy jsou ovliňěny změnami počáteční fixace implantátu a mohou být potentiálními ukazately počátční fixace implantátu. Keywords: diagnostické nástroje; ortopedické implantáty; nástroje (technika) Available to registered users in the Library of TUL Diagnostic Tool for Initial Fixation of Acetabular Implant

Initial fixation of cementless components of Total Hip arthroplasty (THA) plays a crucial role for long term survival of implant and the overall success of the surgical procedure. Every year a million ...

Petr Henyš; školitel Lukáš Čapek
Technická univerzita v Liberci

Hybrid woven structures
Hafsa Jamshaid; školitel Rajesh Mishra
English This thesis conveys a better insight into characteristics of Basalt fibers specifically, alongside commonly used fibers to design and develop hybrid woven fabrics for TRC composite materials. Various combinations of basalt hybrid fabrics are investigated with respect to mechanical, thermal, acoustic, electrical and other functional properties. The influence of hybridization and structure of woven fabric is studied in detail. The tensile properties are predicted by using structural model and correlated to the results obtained through experiments. Práce poskytuje podrobnější informace o vlastnostech čedičových vláken vedle běžně používaných vláken, a to pro návrh a vývoj hybridních tkaných textilií určených pro výrobu kompozitních materiálů, zejména betonu vyztuženého textilií (TRC). Zkoumány jsou různé kombinace čedičové hybridní tkaniny s ohledem na mechanické, tepelné, akustické, elektrické a jiné vlastnosti, přičemž vliv hybridizace a struktury tkaných textilií je studován detailněji. Mechanické vlastnosti jsou predikovány s použitím a strukturální modely korelovány s výsledky získanými z provedených experimentů. Keywords: čedičová vlákna; struktura textilií; textilní vlákna; tkaniny Available to registered users in the Library of TUL Hybrid woven structures

This thesis conveys a better insight into characteristics of Basalt fibers specifically, alongside commonly used fibers to design and develop hybrid woven fabrics for TRC composite materials. Various ...

Hafsa Jamshaid; školitel Rajesh Mishra
Technická univerzita v Liberci

Tensile Behavior of Staple Spun Yarns
Muhammad Zubair; školitel Bohuslav Neckář
English V úvodu práce jsou popsány tahové křivky vlákna a příze. Vliv struktury příze na její pevnost může být charakterizován koeficientem využití pevnosti vláken v přízi. V práci jsou představeny a vysvětleny čtyři modely využití pevnosti vláken v přízi odvozené na základě šroubovicového modelu příze. Gegauffův model patří k nejjednodušším modelům a je popsaný rovnicí. Koeficient využití pevnosti vláken v přízi je dle tohoto modelu vypočten nezávisle na tahové deformaci příze. "Jednointegrálový" model je možné řešit numericky a může být využita pro predikci koeficientu využití pevnosti vláken v přízi za předpokladu malých deformací, konstantního zaplnění a konstantního poměru příčné kontrakce. "Dvouintegrální" model popisuje zobecněný šroubovicový model a lze jej využít pro predikci koeficientu využití pevnosti vláken ve staplových přízích s ohledem na náhodný charakter sklonu vláken v přízi. Tento model lze řešit na základě experimentálně stanovených hodnot počtu zákrutů příze, průměru příze, úhlu sklonu vláken a tahové křivky vláken. V této práce byla k řešení rovnice použita numerická integrace. Různé typy vláken (viskóza, bavlna, polyester, len, vlna a akrylové) a přízí vyrobených z různých technologií byly použity pro ověření navržených matematických modelů pro koeficientem využití napětí vláken. Viskózové, bavlněné a polyesterové příze byly vyrobeny jak prstencovou, tak rotorovou technologií, zatímco lněné, vlněné a polyakrylonitrilové příze byly vypředené pouze na prstencových dopřádacích strojích. Česané prstencové příze z dlouhovlákenné bavlny byly rovněž použity pro ověření modelu. Bylo zjištěno, že tahové křivky přízí leží vždy pod tahovými křivkami vláken. Experimentální koeficient využití napětí vláken byl ve srovnání se čtyřmi typy teoretických modelů. Dobře známá Gegauffova teorie nadhodnocuje koeficient využití pevnosti vláken v případě všech sledovaných přízí. Model s jednoduchým integrálem predikuje koeficient využití pevnosti vláken v každé hodnotě protažení. Výsledky jsou blízké koeficientům stanoveným na základě Gegauffova modelu, ale není mezi nimi lineární závislost. Částečné zobecnění šroubovicového modelu díky zahrnutí úhlu sklonu vláken přineslo uspokojivý soulad s experimentálními výsledky. Je zřejmé, že orientace vláken hraje důležitou roli při využití pevnosti vláken v přízi. Čím je nižší variabilita sklonu vláken vzhledem k odpovídajícímu sklonu vláken ve šroubovicovému modelu, tím vyšší je využití pevnosti vláken v přízi. Koeficient využití pevnosti vláken v prstencových přízích byl vyšší v porovnání s koeficientem u rotorových přízí díky lepšímu uspořádání a orientaci vláken v prstencové přízi. Polyesterové příze vykazovaly významně nižší koeficient využití pevnosti vláken díky vyššímu prokluzu a specifické struktuře vláken. Bavlna příze vykazovala vyšší koeficient využití napětí vláken v porovnání s mykanými bavlněnými přízemi z důvodu lepší orientaci vláken z procesu česání. Dále na základě odvozených vztahů byly predikovány tahové křivky prstencových a rotorových přízí. Křivky byly porovnávány s experimentálně zjištěnými tahovými křivkami. Ukázalo se, že v oblasti před přetrhem příze predikované tahové křivky odpovídají křivkám experimentálním u všech testovaných přízí. Rovněž v případě viskózových prstencových přízí byl navržený matematický model porovnáván s modelem. The current study starts with a description of stress-strain curves of fiber and yarn. The effect of yarn structure can be characterized by coefficient of fiber stress utilization in yarn. The four types of models for coefficient of fiber stress utilization in yarn are being explained based on idea of helical fibers in the yarn. The Gegauff's model is simplest of all models which can calculate coefficient of fiber stress utilization independent of yarn axial strain assuming linear stress-strain relationship. The solution of "single integral" equation is possible numerically and can be used to predict coefficient of fiber stress utilization as function of yarn axial strain assuming small deformation, constant packing density and contraction ratio. The "single integral" model explains the generalized helical model and it is used to predict the coefficient of fiber stress utilization in staple spun yarns considering also random character of fiber inclination in the yarn. The fiber stress-strain function, yarn twist, yarn diameter, and fiber orientation are required for solution of this model which can be determined experimentally. The numerical integration was used to solve this equation. The different types of fibers (viscose, cotton, polyester, linen, wool and acrylic) and yarns produced from different technologies were used for validation of proposed mathematical models for coefficient of fiber stress utilization before the breaking process of yarn. Viscose, cotton and polyester yarns were produced from both ring and rotor technologies while linen, wool and acrylic yarns were made from ring spun technology. Combed cotton ring spun yarns from long staple cotton fiber were also used for verification of the model. It was observed that the stress-strain curve of yarn always lies under stress-strain curve of fiber. The experimental coefficient of fiber stress utilization was compared with four types of coefficient of fiber stress utilization. The well-known Gegauff's theory overestimated the coefficient of fiber stress utilization in all studied yarns. The "single integral" model predicted the coefficient of fiber stress utilization at each value of strain and it was near the Gegauff's model but not linear. The empirical constant (k) times coefficient of fiber stress utilization from "single Integral" model was observed near the experimental coefficient of fiber stress utilization but have no logical interpretation. The predicted coefficient of fiber stress utilization from "double integral" model considering fiber orientation resulted in satisfactory agreement with the experimental results. It was evident that fiber orientation plays an important role in deciding the fiber stress utilization in yarns. The lower is the variability of fiber direction in relation to the corresponding helical direction of fibers, the higher is the fiber stress utilization in yarn. The coefficient of fiber stress utilization in the ring yarns was observed higher as compared with the rotor yarns due to better fiber orientation in ring yarns. Polyester yarn produced significantly low coefficient of fiber stress utilization due to higher slippage and specific fiber structure. The combed cotton yarn exhibited higher coefficient of fiber stress utilization as compared with carded cotton yarns due to better fiber orientation from combing process. Further, the yarn specific stress-strain curves for each type of material, ring, rotor and combed yarns were predicted and compared with the experimental yarn specific stress-strain curves. It was revealed that for all type of yarns the predicted yarn specific stress-strain curves captured well the experimental yarn specific stress-strain curves before the process of yarn break. Keywords: předení Available to registered users in the Library of TUL Tensile Behavior of Staple Spun Yarns

V úvodu práce jsou popsány tahové křivky vlákna a příze. Vliv struktury příze na její pevnost může být charakterizován koeficientem využití pevnosti vláken v přízi. V práci jsou představeny a ...

Muhammad Zubair; školitel Bohuslav Neckář
Technická univerzita v Liberci

Characterization of Mechanical and Thermomechanical Behavior of Sustainable Composite Materials Based on Jute
Abdul Jabbar; školitel Jiří Militký
English Mechanické vlastnosti kompozitů byly stanoveny podle doporučených mezinárodních norem. Tečení a dynamické mechanické zkoušky byly prováděny v režimu tříbodového ohybu pomocí dynamického mechanického analyzátoru (DMA). Tři modely tečení materiálu, tj. Burgerův model, model Findleyho zákona a jednoduchý dvouparametrový mocninový model byly použity k modelování tečení materiálu (creep) v této studii. Princip časově teplotní superpozice (TTSP) byl použit k predikci dlouhodobého tečení. Výsledky ukázaly zlepšení modulu v tahu, ohybových vlastností, doby do únavy materiálu a odolnosti v lomu, s výjimkou poklesu pevnosti v tahu u nanocelulózou potažené jutové tkaniny/ekologického epoxidového kompozitu ve srovnání s kompozitem s nepotaženou jutou. Inkorporace PJF a nových povrchových úprav výrazně zvyšuje odolnost proti tečení kompozitů. Burgerův model byl dobře použitelný k modelování tečení v krátkodobém horizontu, zatímco Findleyho model byl uspokojivý při předvídání chování dlouhodobého tečení. DMA ukázala, že u všech tří kategorií kompozitů došlo ke zvýšení paměťového modulu a ke snížení výšky tangentových píků. The mechanical properties of composites were determined according to recommended international standards. The creep and dynamic mechanical tests were performed in three-point bending mode by dynamic mechanical analyzer (DMA). Three creep models i.e. Burger's model, Findley's power law model and a simpler two-parameter power law model were used to model the creep behavior in this study. The time temperature superposition principle (TTSP) was applied to predict the long-term creep performance. The results revealed the improvement in tensile modulus, flexural properties, fatigue life and fracture toughness except the decrease in tensile strength of only nanocellulose coated woven jute/green epoxy composites as compared to uncoated jute composite. The incorporation of PJF and novel surface treatments were found to significantly improve the creep resistance of composites. The Burger's model fitted well the short term creep data. The Findley's power law model was found to be satisfactory in predicting the long-term creep behavior. Dynamic mechanical analysis revealed the increase in storage modulus and reduction in tangent delta peak height of all three composite categories. Keywords: juta; mechanické vlastnosti materiálů; kompozitní materiály Available to registered users in the Library of TUL Characterization of Mechanical and Thermomechanical Behavior of Sustainable Composite Materials Based on Jute

Mechanické vlastnosti kompozitů byly stanoveny podle doporučených mezinárodních norem. Tečení a dynamické mechanické zkoušky byly prováděny v režimu tříbodového ohybu pomocí dynamického mechanického ...

Abdul Jabbar; školitel Jiří Militký
Technická univerzita v Liberci