People
Ing. Ján Kopačka, Ph.D.

2025, Measurement: Sensors, ISSN 2665-9174

Hopkinson pressure bar is a commonly used technique to test the response of a specimen to shock load under constant strain rate to determine its material parameters. In addition to that, we propose that the Hopkinson bar apparatus can be employed to test the response of the specimen in the sense of frequency analysis; that is, specimens made of a complex metamaterial could behave as a filter of specific frequencies. Here, several difficulties arise. The structure of the metamaterial affects only those waves that have a wave length comparable to the specific length in the metamaterial of the specimen. However, the bar geometry of the apparatus itself behaves as a low-pass filter, so the high frequencies are attenuated with distance traveled. Hence, here we have the situation that the longer the specimen is, we lose the ability to investigate high frequencies, and, at the same time, the shorter the specimen is, the higher the lowest affected frequency is. Our contribution is to find a compromise for the length of the sample and to design a high-frequency testing method for such an investigation of metamaterials.

2023, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 413, p. 1-26), ISSN 1879-2138

The derivation and implementation of an asynchronous direct time integration scheme for domain-decomposed finite element models is presented. To maximize clarity in the description of the proposed asynchronous integration, the scheme is restricted to the linear-elastic stress wave propagation case. The proposed method allows the integration of individual subdomains with independent time steps. There is no requirement for an integer time steps ratio of the interacting domains while maintaining zero interface energy. The subdomains are connected by the condition of the continuity of the acceleration field at the interface. In addition, the a posteriori technique is applied to satisfy the continuity of the displacement and velocity fields. Another important contribution of this paper lies in the description of the implementation — we offer the reader a general description of the implementation of the case of any number of subdomains with any number of constraints between them, while the basics of the algorithm are explained on a single domain pair. The functionality of the asynchronous integrator is verified by solving selected problems and comparing with analytical solutions and experimental measurements obtained using a Split Hopkinson pressure bar setup. © 2023 Elsevier B.V.

2021, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 114 (11-12), p. 3581-3596), ISSN 0268-3768

Controlled depth abrasive waterjet machining (AWJM) is an unconventional and promising process for materials introducing challenges in conventional machining for high value manufacturing (HVM) industries such as aerospace and automotive. In such applications, waterjet acts as a flexible cutting tool compared to conventional milling. The kerf profile, i.e. the removed material volume, nonlinearly depends on the process parameters such as water pressure, jet traverse speed, abrasive rate, and stand-off-distance unlike the deterministic case in mechanical milling. Thus, prediction of kerf profile, i.e. width, depth, and shape, is of great importance for accurate and efficient process development and tool path generation in AWJM. In this paper, a novel analytical model is proposed for prediction of kerf profile, relying on conservation of energy and momentum, where the material removal is related to the machinability number of the workpiece material, so that the requirement of calibration tests is eliminated. Then, the proposed AWJM process model is used in a framework to predict 3D in-process workpiece (IPW) geometry, which is represented using signed distance field (SDF) approach. The process model is verified by experimental results with an average error of 15%, where the machine profiles are measured by confocal optical microscopy. The IPW simulation model is verified by variable jet traverse speed AWJM experiments, considering the significant effect of jet traverse speed on the kerf depth. The machined specimens are sectioned along the jet traverse direction and the cross section of the test pieces is visually compared with the simulations. The machined profiles introduced some amount of undulated profile, which may be attributed to the non-consistent abrasive supply in the system. It is shown that the proposed IPW simulation approach demonstrates a reasonable accuracy to plan controlled depth AWJM processes.

2019

Zpráva shrnuje výsledky výzkumu a vývoje v roce 2019. Uveden je přehled dosažených závazných výsledků, aktivit a výsledků optimalizace struktury obráběcích strojů.

2018

Interim report of the KIMM – RCMT Collaboration Research Project describes the activities and results achieved in 2018 within the task of Spindle thermal FE model development.

2018

Progress report of the KIMM – RCMT Collaboration Research Project describes the activities and results achieved in 2018 within the task of Spindle thermal FE model development.

2018

Zpráva shrnuje výsledky výzkumu a vývoje v roce 2018. Uveden je přehled dosažených závazných výsledků, aktivit a výsledků optimalizace struktury obráběcích strojů.

2017

Zpráva popisuje výzkum realizovaný částí týmu odborných pracovníků za první období trvání projektu. Je konkrétně popsáno řešení témat v rámci pracovního balíčku VP3 („Vývoj nových materiálů a nových postupů výroby, montáže a údržby komponent a celků leteckých konstrukcí s ohledem na jejich specifické požadavky“), oblastí 1, 3 („Výzkum obrobitelnosti těžkoobrobitelných materiálů - superslitin a slitin titanu včetně optimalizace řezných podmínek“) a 5 („Pokročilé způsoby svařování a navařování součástí v letectví“).

2017, MM Průmyslové spektrum, 17 (11), p. 26-28), ISSN 1212-2572

Hannoverský veletrh EMO je právem považován za výkladní skříň toho nejlepšího, co inovační týmy světových leaderů i jejich následovníků navrhli a v prototypech či již sériově nabízejí. Sektor výrobních strojů bývá na špici technického pokroku v oblasti strojírenství a udává směr dalším oborům, které jej následují. U nás má velkou tradici a není proto s podivem, že letos do Hannoveru zavítalo na 2200 českých návštěvníků.

2017

Zpráva uvádí přehled výzkumných a vývojových aktivit projektu Optimalizace výkonového a technologického využití víceosých strojů v roce 2017. Popsán je výzkum a identifikace dynamických vlastností pohybových os, výzkum a vývoj postupů pro optimalizace NC programů, výzkum teplotních deformací stroje, vývoj robotické buňky pro výměnu nástrojů a obrobků a technologické testy.

2017

Zpráva shrnuje výsledky výzkumu a vývoje v roce 2017. Uveden je přehled dosažených závazných výsledků, aktivit a výsledků modelování řezných sil.

2017

Zpráva popisuje software pro simulace virtuálního obrábění. Koncepce software je založena na propojení interpolátoru pro virtuální odbavení žádaných dat dráhového řízení a modulu pro simulaci virtuálního obrábění zahrnujícího kinematický model stroje

2017

Zpráva popisuje dosažení výsledku na stroji. Proveden byl experimentální výzkum dynamických vlastností stroje, optimalizace nastavení regulace pohonů, tvorba virtuálního modelu stroje, optimalizace nastavení interpolátoru stroje a simulace virtuálního obrábění.