Předložená práce se zabývá implementací moderních experimentálních metod popisujících lomové chováni pryže v těsnících aplikacích pro dosažení zefektivnění procesu vývoje gumárenských směsí pro tyto aplikace. V teoretické části byla popsána problematika těsnících aplikací na vybraných praktických příkladech. Pro experimentální část práce byla zvolena gumárenská směs s variací typů pryže a vulkanizačního činitele tak jako množství plniva a změkčovadel. Tyto směsi byly nejdříve podrobeny základním analýzám pro popis standardních mechanických vlastností. Nejrozsáhlejší část práce je poté zaměřena na implementaci experimentálních metod pro popis lomového chování pryže při simulaci reálného zatěžování těsnících prvků. Pro tyto analýzy byly zvoleny metody charakterizace minimální energie potřebné pro vznik a šíření trhliny tak jako metoda stanovení rychlosti šíření trhliny při cyklickém únavovém zatěžování. Výsledky prokázaly jednoznačný přínos implementace těchto metod do procesu vývoje gumárenských směsí a to jak pro efektivitu samotného vývoje při minimalizaci nákladů tak jako pro stanovení životnosti a tím efektivnějším dimenzování těsnících prvků při návrhu jejich aplikací.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the implementation of modern experimental methods describing the fracture mechanism of rubber-like materials in sealing applications to achieve a more effi-cient development of rubber compound for these applications. In the theoretical part the problem of sealing applications was described on selected practical examples. For the ex-perimental part, a rubber blend was chosen with a variety of rubber and vulcanizing agents as well as an amount of fillers and softeners. These mixtures were first subjected to basic analysis to describe standard mechanical properties. The most extensive part of the thesis is focused on the implementation of experimental methods for the description of the breaking behavior of rubber in the simulation of the real loading of the sealing elements. For this analysis, the minimum energy characterization techniques required for crack initiation and propagation were chosen, as well as the method of determining the crack growth rate prop-agation during cyclic fatigue loading. The results showed a unique contribution of the im-plementation of these methods in the development of rubber compounds, both for the effi-ciency of the development itself, while minimizing the costs as well as for determining the fatigue lifetime and thus the more effective dimensioning of the sealing elements in the design of their applications
Předložená práce se zabývá implementací moderních experimentálních metod popisujících lomové chováni pryže v těsnících aplikacích pro dosažení zefektivnění procesu vývoje gumárenských směsí pro tyto aplikace. V teoretické části byla popsána problematika těsnících aplikací na vybraných praktických příkladech. Pro experimentální část práce byla zvolena gumárenská směs s variací typů pryže a vulkanizačního činitele tak jako množství plniva a změkčovadel. Tyto směsi byly nejdříve podrobeny základním analýzám pro popis standardních mechanických vlastností. Nejrozsáhlejší část práce je poté zaměřena na implementaci experimentálních metod pro popis lomového chování pryže při simulaci reálného zatěžování těsnících prvků. Pro tyto analýzy byly zvoleny metody charakterizace minimální energie potřebné pro vznik a šíření trhliny tak jako metoda stanovení rychlosti šíření trhliny při cyklickém únavovém zatěžování. Výsledky prokázaly jednoznačný přínos implementace těchto metod do procesu vývoje gumárenských směsí a to jak pro efektivitu samotného vývoje při minimalizaci nákladů tak jako pro stanovení životnosti a tím efektivnějším dimenzování těsnících prvků při návrhu jejich aplikací.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the implementation of modern experimental methods describing the fracture mechanism of rubber-like materials in sealing applications to achieve a more effi-cient development of rubber compound for these applications. In the theoretical part the problem of sealing applications was described on selected practical examples. For the ex-perimental part, a rubber blend was chosen with a variety of rubber and vulcanizing agents as well as an amount of fillers and softeners. These mixtures were first subjected to basic analysis to describe standard mechanical properties. The most extensive part of the thesis is focused on the implementation of experimental methods for the description of the breaking behavior of rubber in the simulation of the real loading of the sealing elements. For this analysis, the minimum energy characterization techniques required for crack initiation and propagation were chosen, as well as the method of determining the crack growth rate prop-agation during cyclic fatigue loading. The results showed a unique contribution of the im-plementation of these methods in the development of rubber compounds, both for the effi-ciency of the development itself, while minimizing the costs as well as for determining the fatigue lifetime and thus the more effective dimensioning of the sealing elements in the design of their applications
1. Rešerše na téma lomové chování pryže na bázi EPDM.
2. Stanovení aplikačních okrajových podmínek pro cyklické dynamické zatěžovaní pryžových těsnění dle vhodného příkladu z praxe.
3. Návrh receptur vhodných pro aplikaci do těsnících aplikací na bázi EPDM kaučuku, 4 receptury, při variaci obsahu sazí a typu kaučuku.
4. Výroba gumárenských směsí na bázi navržených receptur
5. Provedení základní charakterizace popisu mechanických vlastností těchto materiálů.
6. Experimentální stanovení hodnoty minimální energie potřebné pro růst trhliny.
7. Provedení experimentálních únavových analýz při cyklickém dynamickém zatěžování při variaci okrajových podmínek zatěžování.
8. Stanovení hodnot trhacích energií v závislosti na rychlosti růstu trhliny.
9. Písemné vypracování diplomové práce v anglickém jazyce.
Zásady pro vypracování
1. Rešerše na téma lomové chování pryže na bázi EPDM.
2. Stanovení aplikačních okrajových podmínek pro cyklické dynamické zatěžovaní pryžových těsnění dle vhodného příkladu z praxe.
3. Návrh receptur vhodných pro aplikaci do těsnících aplikací na bázi EPDM kaučuku, 4 receptury, při variaci obsahu sazí a typu kaučuku.
4. Výroba gumárenských směsí na bázi navržených receptur
5. Provedení základní charakterizace popisu mechanických vlastností těchto materiálů.
6. Experimentální stanovení hodnoty minimální energie potřebné pro růst trhliny.
7. Provedení experimentálních únavových analýz při cyklickém dynamickém zatěžování při variaci okrajových podmínek zatěžování.
8. Stanovení hodnot trhacích energií v závislosti na rychlosti růstu trhliny.
9. Písemné vypracování diplomové práce v anglickém jazyce.
Seznam doporučené literatury
[1] MALÁČ, J. Gumárenská technologie I. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2005.
[2] Kadlčák, J. FILLER DISPERSION AND RHEOLOGY OF POLYMERS, Zlín, 2014, Doctoral Thesis, Tomas Bata University in Ziln, Faculty of Technology, Supervisor Čermák R.
[3] GENT, Alan N. Engineering with rubber: how to design rubber components. 3rd ed. Cincinnati: Hanser Publishers, c2012. ISBN 1569905088.
[4] T. Alshuth, F. Abraham, and S. Jerrams (2002) Parameter Dependence and Prediction of Fatigue Properties of Elastomer Products. Rubber Chemistry and Technology: September 2002, Vol. 75, No. 4, pp. 635-642.
[5] Alshuth, T., Abraham, F., & Jerrams, S. (2002). Parameter Dependence and Prediction of Fatigue Properties of Elastomer Products. Rubber Chemistry and Technology, 75(4), 635-642. doi:10.5254/1.3544990
[6] Stoček, R., Heinrich, G., Gehde, M., & Kipscholl, R. (2013). Analysis of Dynamic Crack Propagation in Elastomers by Simultaneous Tensile- and Pure-Shear-Mode Testing. Fracture Mechanics and Statistical Mechanics of Reinforced Elastomeric Blends Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics, 269-301. doi:10.1007/978-3-642-37910-9_7
[7] Hamza, S.s. "Effect of aging and carbon black on the mechanical properties of EPDM rubber." Polymer Testing 17, no. 2 (1998): 131-37. doi:10.1016/s0142-9418(97)00039-1.
Seznam doporučené literatury
[1] MALÁČ, J. Gumárenská technologie I. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2005.
[2] Kadlčák, J. FILLER DISPERSION AND RHEOLOGY OF POLYMERS, Zlín, 2014, Doctoral Thesis, Tomas Bata University in Ziln, Faculty of Technology, Supervisor Čermák R.
[3] GENT, Alan N. Engineering with rubber: how to design rubber components. 3rd ed. Cincinnati: Hanser Publishers, c2012. ISBN 1569905088.
[4] T. Alshuth, F. Abraham, and S. Jerrams (2002) Parameter Dependence and Prediction of Fatigue Properties of Elastomer Products. Rubber Chemistry and Technology: September 2002, Vol. 75, No. 4, pp. 635-642.
[5] Alshuth, T., Abraham, F., & Jerrams, S. (2002). Parameter Dependence and Prediction of Fatigue Properties of Elastomer Products. Rubber Chemistry and Technology, 75(4), 635-642. doi:10.5254/1.3544990
[6] Stoček, R., Heinrich, G., Gehde, M., & Kipscholl, R. (2013). Analysis of Dynamic Crack Propagation in Elastomers by Simultaneous Tensile- and Pure-Shear-Mode Testing. Fracture Mechanics and Statistical Mechanics of Reinforced Elastomeric Blends Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics, 269-301. doi:10.1007/978-3-642-37910-9_7
[7] Hamza, S.s. "Effect of aging and carbon black on the mechanical properties of EPDM rubber." Polymer Testing 17, no. 2 (1998): 131-37. doi:10.1016/s0142-9418(97)00039-1.
Přílohy volně vložené
1 CD
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
doc. Čermák: Jak byla určována minimální energie pro růst trhliny? Student výstižně odpověděl na otázku.
prof. Alexy: Ako si vysvetlujete tak velký rozptyl merania v dynamickom móde pre vzorku B6? Student výstižně odpověděl na otázku.
dr. Beníček: Daly by se predikovat výsledky pro nízké teploty jako při nehodě raktoplánu? Student výstižně odpověděl na otázku.