1. Sledenje spremembam impulznih odzivov v nestacionarnih večkanalnih konvolutivnih mešanicah impulznih izvorov, uporabljeno pri analizi površinskih elektromiogramov : doktorska disertacijaMatej Kramberger, 2022, doktorska disertacija Opis: V doktorski disertaciji obravnavamo sledenje in napovedovanje sprememb impulznih odzivov v nestacionarnih konvolutivnih mešanicah impulznih izvorov in njun vpliv na uspešnost razpoznave impulznih izvorov. Pri tem izhajamo iz lastnosti večkanalnih površinskih elektromiogramov (EMG), v katerih predstavljajo impulzni odzivi akcijske potenciale motoričnih enot (APME), impulzni izvori pa nosijo informacije o trenutkih proženja posameznih motoričnih enot (ME). Med dinamičnimi ali utrujajočimi skrčitvami skeletnih mišic se APME v času zvezno spreminjajo in v doktorski disertaciji pokažemo, da je to spreminjanje vsaj odsekovno linearno, torej lahko spreminjanje APME obravnavamo kot zaporedje linearnih sprememb. Ker so APME bistven gradnik filtrov ME, s katerimi iz večkanalnih površinskih signalov EMG ocenimo vlake impulzov ME, nam napovedovanje sprememb APME omogoča dekompozicijo večkanalnih površinskih signalov EMG v prožilne trenutke ME.
V doktorski disertaciji omenjeno spoznanje vgradimo v Kalmanov filter za napovedovanje sprememb APME v posameznem kanalu signalov EMG, rezultate Kalmanovega napovedovanja posameznih kanalov pa združimo v celovito napoved filtra ME v danem časovnem trenutku. Omenjeno rešitev ovrednotimo na sintetičnih in eksperimentalnih večkanalnih površinskih signalih EMG, ki so posneti iz dvoglave nadlahtne mišice (biceps brachii) ter mišice palca roke (abductor pollicis brevis). Skrbno preučimo vpliv parametrov Kalmanovega filtra na uspešnost filtrov ME in predlagamo njihove optimalne vrednosti. Ker se med posameznimi mišicami in eksperimentalnimi protokoli razlikujejo dinamike spreminjanja APME, se med posameznimi eksperimentalnimi protokoli razlikujejo tudi optimalne vrednosti Kalmanovega filtra.
Statistična primerjava z ostalimi obstoječimi metodami za dekompozicijo večkanalnih površinskih signalov EMG, predvsem s predhodno objavljeno ciklostacionarno kompenzacijo konvolutivnih jeder (angl. cyclostationary Convolution Kernel Compensation - csCKC), pokaže, da daje opisan način sledenja in napovedovanja APME statistično značilno boljše rezultate od obstoječih metod. Na sintetičnih dinamičnih večkanalnih površinskih elektromiogramih dvoglave nadlaktne mišice zazna nova metoda 9,9 ± 2,2 ME, in sicer s senzitivnostjo 93,1 ± 7,8 % in preciznostjo 98,2 ± 2,6 %. V enakih razmerah zazna metoda csCKC 3,8 ± 1,8 ME, in sicer s senzitivnostjo 78,7 ± 15,1 % in preciznostjo 97,6 ± 3,4 %. V sintetičnih večkanalnih površinskih elektromiogramih mišice palca roke, tvorjenih med izdatnim izometričnim utrujanjem mišice, zazna prestavljena metoda 10,4 ± 2,3 ME, in sicer s senzitivnostjo 89,3 ± 23,6 % in preciznostjo 90,0 ± 18,9 %. V enakih razmerah zazna metoda csCKC 5,4 ± 1,1 ME, in sicer s senzitivnostjo 61,3 ± 41,2 % in preciznostjo 66,0 ± 36,9 %.
Metodo ovrednotimo tudi na eksperimentalnih signalih z neznanimi trenutki proženj motoričnih enot. V tem primeru kot referenčne vrednosti vzamemo rezultate metode csCKC, ki jih je dodatno pregledal in uredil ekspert. V primeru utrujanja mišice palca roke nam novo predlagana metoda zazna 10,6 ± 5,5 ME, in sicer s senzitivnostjo 91,8 ± 15,9 % in preciznostjo 92,7 ± 10,7 %. V enakih razmerah zazna metoda csCKC 3,6 ± 3,0 ME, in sicer s senzitivnostjo 69,5 ± 30,2 % in preciznostjo 74,0 ± 26,0 %.
Predstavljena metoda torej statistično značilno (p<0,01) presega učinkovitost do sedaj razvitih metod za dekompozicijo nestacionarnih večkanalnih površinskih elektromiogramov in je primerna tudi za preučevanje skrčitev, v katerih se oblike akcijskih potencialov motoričnih enot ne ponavljajo v ciklih. Med takšne primere sodijo samo enkrat izvedeni gibi in utrujanja skeletnih mišic. S tem predlagana metoda bistveno nadgrajuje prej objavljeno metodo csCKC, ki gradi ravno na ciklostacionarnosti površinskih elektromiogramov med ponavljajočimi neutrujajočimi meritvami.
Ključne besede: Motorične enote, akcijski potencial motorične enote, večkanalni površinski elektromiogram, dinamične skrčitve skeletnih mišic, utrujanje, dekompozicija sestavljenih signalov, prožilni trenutki motoričnih enot
Objavljeno v DKUM: 09.03.2023; Ogledov: 129; Prenosov: 19
 Celotno besedilo (13,88 MB) |
2. Razvoj hitre simulacijske metode za ocenitev utrujenosti motorne gredi : magistrsko deloRok Tumpej, 2023, magistrsko delo Opis: V magistrskem delu je predstavljen razvoj nove simulacijske metode, ki je namenjena za programski paket AVL ExciteTM Power Unit. Delo je nastalo v sodelovanju s podjetjem AVL-AST, d. o. o. Metoda je namenjena za ocenitev utrujenosti materiala motorne gredi. Razvoj je potekal v programskem jeziku Python, za izračun simulacij pa je bilo uporabljeno računsko jedro programa Abaqus. Pravilnost končnih rezultatov je potrjena s primerjavo rezultatov iz programskega orodja FEMFAT. V primerjavi z ustaljeno metodo ta prinaša precej hitrejše računske čase in poenostavljeno predpripravo simulacije s prijaznim uporabniškim vmesnikom.
Ključne besede: numerične simulacije, dinamične simulacije, utrujanje materiala, ročična gred, motor z notranjim izgorevanjem, razvoj programske opreme
Objavljeno v DKUM: 28.02.2023; Ogledov: 359; Prenosov: 44
Celotno besedilo (4,04 MB) |
3. |
4. Malociklično utrujanje avksetičnih celičnih struktur : doctoral disertationBranko Nečemer, 2021, doktorska disertacija Opis: V doktorski disertaciji sta predstavljena razvoj in potrditev računskega modela za napovedovanje življenjske dobe 2D-avksetičnih celičnih struktur, katerih karakteristična lastnost je negativno Poissonovo razmerje. Predstavljeni računski model temelji na energijskem pristopu in sestoji iz določitve števila ciklov za iniciacijo in širjenje poškodbe do končne odpovedi.Raziskovalno delo je obsegalo mehansko karakterizacijo aluminijeve zlitine 5083-H111, razvoj in potrditev računskega modela ter analiziranje avksetičnih celičnih struktur z numeričnim in eksperimentalnim pristopom. Eksperimentalno testiranje aluminijeve zlitine je zajemalo kvazi-statično in dinamično preizkušanje v režimu malocikličnega utrujanja. Dinamični testi so bili izvedeni s kontrolo deformacije pri razmerju deformacije R=-1 in R=0 na različnih nivojih amplitudne deformacije. V nadaljevanju so bili iz eksperimentalnih rezultatov določeni materialne konstante energijskega pristopa (c1, c2, c3 in c4) in materialni parametri konstitutivnega materialnega modela, uporabljenega v računskem modelu, ki je bil zgrajen v programskem paketu Simulia Abaqus. V računskem modelu za napovedovanje življenjske dobe je bil za pospešitev numerične simulacije in izračuna življenjske dobe analiziranih vzorcev uporabljen algoritem neposredne ciklične analize (ang. Direct cyclic analysis), ki je vgrajen v omenjenem programskem paketu. V računskem modelu sta bili najprej analizirani geometriji ploščatega in CT-vzorca, ki sta bili uporabljeni v eksperimentalnih testih mehanske karakterizacije osnovnega materiala. Računski model za napovedovanje življenjske dobe je bil uspešno validiran na podlagi primerjave numeričnih in eksperimentalnih rezultatov ploščatega in CT-vzorca. Validirani računski model je bil v nadaljevanju uporabljen kot osnova za določitev življenjske dobe kiralne in vbočene šestkotne avksetične strukture. V numeričnih analizah je bila življenjska doba avksetične strukture določena z odpovedjo ene izmed celičnih povezav, medtem ko je bila celotna življenjska doba sestavljena iz števila ciklov, potrebnih za iniciacijo in širjenje poškodbe do končne odpovedi. Numerične analize utrujanja avksetičnih vzorcev so bile izvedene s kontrolo deformacije pri R=-1 na različnih nivojih amplitudne deformacije. Izvedeni so bili tudi eksperimentalni testi kiralne in vbočene šestkotne avksetične strukture v režimu malocikličnega utrujanja. Zaradi različne togosti vzorcev so bili eksperimentalni rezultati LCF-testov predstavljeni v treh različnih oblikah vzdržljivostnih krivulj. Iz slednjih je bilo ugotovljeno, da obe avksetični strukturi kljub različni togosti vzorca pri enaki povprečni deformacijski energiji na cikel dosežeta podobno število obremenitvenih ciklov do odpovedi prve celične povezave.
Na koncu je bila izvedena primerjava numeričnih in eksperimentalnih rezultatov življenjske dobe kiralne in vbočene šestkotne avksetične strukture. Na podlagi te primerjave lahko zaključimo, da je bil razvit računski model napovedovanja življenjske dobe kiralne in vbočene šestkotne avksetične strukture uspešno verificiran.
Ključne besede: malociklično utrujanje, numerična analiza, avksetične celične strukture, energijska metoda
Objavljeno v DKUM: 11.10.2021; Ogledov: 751; Prenosov: 152
Celotno besedilo (20,01 MB) |
5. Določitev kritične velikosti razpoke v kombinirano obremenjeni gredi : magistrsko deloIvan Dominik Horvat, 2021, magistrsko delo Opis: Pogonske gredi železniških vozil predstavljajo kritični element, ki je najbolj obremenjen med zagonom vozila. V praksi se je izkazalo, da se na pogonskih gredeh v osrednjem delu na mestu razširitve gredi za nased pesta zobnika lahko pojavijo prečne utrujenostne razpoke, ki v skrajnem primeru lahko zlome pogonsko gred. Namen magistrske naloge je raziskati napetostne pogoje, ki nastopijo med zagonom vozila in višino faktorja intenzitete napetosti, ki je lahko posledica risa med struženjem gredi ali lokalnih plitvih površinskih razpok. Napetostni pogoji so določeni z upoštevanjem sil na zobniku ter dimenzijskih razmer v kritičnem delu gredi in lastnosti materiala gredi. S pomočjo eksperimentalno opravljenih preizkušanj materiala gredi so določene natezne lastnosti ter na osnovi lomnomehanskih statičnih testov odpornostne krivulje materiala in dinamičnih testov so določeni parametri hitrosti rasti razpoke, kot tudi občutljivost materiala na iniciacijo utrujenostne rasti razpoke. Rezultati numeričnih simulacij kažejo, da faktor intenzitete napetosti pri razpoki globine 0,2 mm, ki je povprečna globina risa po struženju materiala je v rangu faktorja intenzitete za iniciacijo utrujenostne rasti razpoke. Inicirana utrujenostna razpoka, se lahko na to utrujenostno širi z vsakim zagonom, do svoje kritične velikosti. Obenem je ugotovljeno, da rast utrujenostne razpoke je dovolj počasna, da je možno med rednimi 6 mesečnimi pregledi na kritičnih mesti pravočasno zaznati prisotnost razpoke preden doseže svojo kritično velikost ter s tem gred z razpoko pravočasno odstraniti z železniškega vozila.
Ključne besede: mehanika loma, eksperimentalna mehanika loma, normalizacijska metoda, SINTAP, ASTM E1820-1, železniška pogonska gred, razpoka, utrujanje, faktor intenzitete napetosti, numerična simulacija po metodi končnih elementov, napetostna analiza
Objavljeno v DKUM: 09.03.2021; Ogledov: 727; Prenosov: 115
Celotno besedilo (4,32 MB) |
6. Rekonstrukcija glave kovaške stiskalnice 25/30 MN : magistrsko deloMarko Veber, 2020, magistrsko delo Opis: V magistrski nalogi je predstavljen postopek rekonstrukcije glave kovaške stiskalnice SH 25/30 MN, ki je v lasti podjetja SIJ Metal Ravne. V podjetju so se odločili za zamenjavo glave, saj so se na obstoječi konstrukciji z leti obratovanja pojavile razpoke. Naloge smo se lotili tako, da smo najprej opravili informativen analitični preračun, ki mu je sledila numerična analiza obstoječe konstrukcije po metodi končnih elementov. S pomočjo numerične simulacije smo določili kritična mesta z lokalno koncentracijo napetosti ter določili predviden obratovalni čas do tvorbe razpoke. V nadaljevanju smo na podlagi pridobljenih rezultatov opravili izboljšave kritičnih detajlov. Ustreznost nove konstrukcije smo preverili s ponovno izvedbo numerične simulacije, za kontrolo zvarnih mest pa smo uporabili smernice DS 952. Na koncu je nastal nov ojačan model glave, s katerim je trajno odpravljena problematika tvorjenja utrujenostnih razpok.
Ključne besede: kovaška stiskalnica, rekonstrukcija, trdnostna analiza, MKE, utrujanje materiala
Objavljeno v DKUM: 01.10.2020; Ogledov: 714; Prenosov: 0 |
7. Karakterizacija zareznega učinka pri numeričnih analizah utrujanja litoželeznih gradiv : magistrsko deloŽiga Donik, 2020, magistrsko delo Opis: Karakterizacija zareznega učinka je eden izmed glavnih izzivov pri numerični analizi utrujanja. Ugotovljeno je bilo, da koncept za vrednotenje zareznega učinka, ki temelji na napetostnem gradientu, za komponente iz sive litine ne daje napovedi v skladu z eksperimentalnimi rezultati. S pomočjo analize po metodi končnih elementov so bile opravljene numerične strukturne in utrujenostne simulacije eksperimentalnih testov. Metode za numerično vrednotenje zareznega učinka, ki so na voljo, so bile raziskane in ocenjene. Nobena izmed metod ni bila ustrezno natančna za predvidevanje dobe trajanja, zato je bila predlagana nova metoda, ki temelji na izračunu faktorja koncentracije napetosti na specifičnih problematičnih mestih v motorjih z notranjim zgorevanjem.
Ključne besede: utrujanje, numerične analize, zarezni učinek, napetostni gradient, faktor koncentracije napetosti
Objavljeno v DKUM: 21.09.2020; Ogledov: 713; Prenosov: 0 |
8. Izboljšava nihajne ročice na krožni žagi : diplomsko deloJure Tumpej, 2020, diplomsko delo Opis: V diplomskem delu je obravnavana nihajna ročica krožne žage, ki je izpostavljena dinamičnim obremenitvam. Najprej je predstavljen računalniški model dinamike v programskem okolju SolidWorks. Dobljene obremenitve iz dinamičnega modela so bile nato osnova za preračun utrujanja gradiva. Izkazalo se je, da obstajajo mesta, kjer obstaja nevarnost, da pride do poškodb zaradi utrujanja gradiva. Kasneje je opisan postopek optimizacije oblike in dimenzij nihajne ročice. Cilj izboljšane oblike je bil odpraviti kritična mesta in zmanjšati maso. Na koncu so predstavljeni rezultati dinamične analize izboljšane nihajne ročice z namenom, da se potrdi ustreznost izboljšane oblike. Diplomsko delo je nastalo v sodelovanju s podjetjem Ledinek Engineering d. o. o.
Ključne besede: simulacija dinamike, utrujanje materiala, razbremenitev vztrajnosti, optimizacija oblike, optimizacija dimenzij, SolidWorks
Objavljeno v DKUM: 08.09.2020; Ogledov: 626; Prenosov: 0 |
9. Analiza vibracijskega utrujanja nosilca konektorja : magistrsko deloGregor Rešek, 2019, magistrsko delo Opis: V magistrskem delu je predstavljen problem vibracijskega utrujanja nosilca glavnega konektorja na motorju z notranjim zgorevanjem. Na nosilec delujejo dinamične obremenitve, ki jih povzročajo vibracije motorja in nosilec posledično vibracijsko utrujajo. Najprej je analiziran obstoječ nosilec, ki ni prestal testiranja na preskuševališču. V nadaljevanju je predstavljen izboljšan nosilec. Opravljene so modalna analiza, analiza harmoničnega vzbujanja in analiza vibracijskega utrujanja. Z numerično analizo je dokazano, da spremenjena geometrija nosilca izboljša življenjsko dobo in zmanjša amplitude pomikov.
Ključne besede: vibracije, utrujanje, numerična analiza, PSD
Objavljeno v DKUM: 06.01.2020; Ogledov: 779; Prenosov: 195
Celotno besedilo (3,31 MB) |
10. Analiza utrujanja sintranih zobnikov : magistrsko deloMarko Pogačar, 2019, magistrsko delo Opis: Magistrska naloga vsebuje opis postopka analize utrujanja sintranih zobnikov. V prvem delu je navedeno nekaj teoretičnih osnov o sintranju, sintranih zobnikih ter o utrujanju in metodah izračuna življenjske dobe. V drugem delu je opisan praktični primer analize utrujanja sintranega zobnika. Nanaša se na predhodno izmerjene parametre in določeno geometrijo zobnika, cilj pa je numerična in računska določitev življenjske dobe sintranega zobnika pri več različnih obremenitvenih momentih ter primerjati rezultate s predhodno izvedenimi preiskusi. V praktičnem delu naloge se uporablja računalniške simulacije za ugotavljanje napetostno deformacijskega polja v korenu zoba zobnika ter simulacije širjenja utrujenostnih razpok. Končni izračuni življenjske dobe so narejeni analitično s pomočjo rezultatov računalniških simulacij
Ključne besede: sintrani zobniki, utrujanje, numerične simulacije
Objavljeno v DKUM: 08.10.2019; Ogledov: 856; Prenosov: 118
Celotno besedilo (2,80 MB) |
