Lidé na fakultě
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.

Článek v odborném recenzovaném periodiku

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.

Článek v periodiku excerpovaném SCI Expanded

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.

Článek v periodiku excerpovaném SCI Expanded

2019

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

Výzkumná zpráva v češtině

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.

Výzkumná zpráva cizojazyčně

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.

Výzkumná zpráva cizojazyčně

2018

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

Výzkumná zpráva v češtině

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“).

Výzkumná zpráva v češtině

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.

Výzkumná zpráva v češtině

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.

Článek v odborném nerecenzovaném periodiku česky

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

Výzkumná zpráva v češtině

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.

Výzkumná zpráva v češtině

2017

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

Výzkumná zpráva v češtině

2016

Zpráva obsahuje výsledky výzkumu v oblasti modelování a simulací řezných sil v roce 2016. Pozornost se zaměřila zejména na rozšíření modelu o vliv poloměru ostří řezné hrany, verifikaci přenositelnosti modelu mezi frézováním plné drážky a bokem nástroje sousledným frézováním a přenositelností modelu ze soustružení na frézování.

Výzkumná zpráva v češtině

2016

Zpráva výsledky výzkumu a vývoje v roce 2016 v oblasti systému pro simulace virtuálního obrábění, úběru materiálu, interpolátoru, virtuálního modelování s využitím experimentálních dat a modelování spojů.

Výzkumná zpráva v češtině

2015

Zpráva popisuje verifikaci virtuálního modelu stroje a vývoj virtuální stanice CNC řídicího systému Heidenhain iTNC. Pomocí virtuálního modelu jsou prováděny simulace virtuálního obrábění a výzkum vlivu nastavení interpolátoru CNC a modelu mechaniky stroje na výsledky obrábění.

Výzkumná zpráva v češtině

2015, Procedia CIRP, Volume 31, 2015. 2015 15th CIRP Conference on Modelling of Machining Operations (15th CMMO), Amsterdam, Elsevier B.V.), p. 64-69), ISSN 2212-8271

Multi axis milling is a promising machining technology for manufacturing of complex geometries and surfaces designed in aerospace, automotive and die-mold industries. Thanks to the additional rotary axis, it provides flexibility to overcome the accessibility issues. However, as the cutting tool has additional degrees of freedom and ball nose end mills are used the process becomes even more complicated in terms of geometry, mechanics and dynamics with respect to the end milling operations. In this study, the dynamics and stability of 5-axis ball end milling operations is simulated throughout a given toolpath. The cutting tool-workpiece engagement boundaries are identified using distance field approach, where the in process workpiece is updated throughout the toolpath. The ethod using distance field features very low computational time demands, close to real-time simulation. Then, process stability is simulated in frequency domain in order to detect stable and unstable cutting regions along the toolpath. The cutting forces are simulated using orthogonal-to-oblique transformation. The simulations are verified through experimental results.

Stať ve sborníku z prestižní konf.

2015

Předložená zpráva rekapituluje výzkumné a vývojové práce provedené v roce 2015 v projektu Produktivní obrábění přesných obrobků. Ve zprávě jsou popsána tato témata: virtuální modelování strojů, adaptivní řízení pohonů, teplotní deformace strojů, optimalizace řezné technologie a testovací obrobky.

Výzkumná zpráva v češtině

2014

Předložená zpráva rekapituluje výzkumné a vývojové práce provedené v roce 2014 v projektu Produktivní obrábění přesných obrobků. Ve zprávě jsou popsána tato témata: virtuální modelování strojů, adaptivní řízení pohonů, teplotní deformace strojů, optimalizace řezné technologie a testovací obrobky.

Výzkumná zpráva v češtině

2013

Zpráva uvádí výsledky řešení dílčího výsledku CK-SVT DV#1(2013-1) “Softwarový systém pro virtuální obrábění“ v rámci pracovního balíčku WP1 za rok 2013. Pozornost se zaměřuje na tvorbu propojených modelů s využitím pokročilých metod redukcí modelů MKP, vývoj postupů experimentálního substructuringu, hybridního modelování, vývoj SW systému pro virtuální obrábění, vývoj postupů pro simulace pětiosého obrábění, verifikaci virtuálního obrábění a testovací obrábění.

Výzkumná zpráva v češtině

2013

This report provides summarized overview of current structural health monitoring (SHM) methods applicable on metal and/or composite structures. Each method has a description of its physical principle, reported applications, advantages, disadvantages, limitations and employed sensor systems.

Oponovaná výzkumná zpráva