Deformations of light activated shape memory polymers
Deformace světlem aktivovaných polymerních materiálů s tvarovou pamětí
bachelor thesis (DEFENDED)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/108241Identifiers
Study Information System: 210083
Collections
- Kvalifikační práce [10957]
Author
Advisor
Referee
Tůma, Karel
Faculty / Institute
Faculty of Mathematics and Physics
Discipline
General Physics
Department
Mathematical Institute of Charles University
Date of defense
25. 6. 2019
Publisher
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakultaLanguage
English
Grade
Excellent
Keywords (Czech)
nelineární elasticita, světlem aktivované polymerní materiály, tvarová pamět, nehomogenní deformace, modelování origami, strukturální analýzaKeywords (English)
nonlinear elasticity, light activated shape memory polymers, inhomogeneous deformations, origami modeling, matrix structural analysisSvetlom aktivované polyméry s tvarovou pam̈at'ou (SAPTP) sú inteligentné ma- teriály schopné zapam̈atat' si deformovaný stav (dočasný tvar) v dôsledku vysta- venia ultrafialovému (ÚV) žiareniu. Do trvalého (pôvodného) tvaru sa vrátia po expozı́cii ÚV žiarenı́m s inou vlnovou dĺžkou. V tejto práci vyriešime konkrétne okrajové úlohy, menovite nafukovanie dutého valca a nafukovanie dutej gule vy- robených z SAPTP. Obidva problémy sú riešené pre vel'ké deformácie. Ďalej modifikujeme MERLIN 2, softvér na modelovanie vel'kých deformáciı́ štruktúr podobných origami s deformovatel'nými panelmi. Pôvodný softvérový balı́ček MERLIN 2 pracuje s redukovanou reprezentáciou štruktúr podobných origami a je použı́vaný na modelovanie nelineárnej dynamiky takých systémov. Softvér upravı́me tak, aby bol aplikovatel'ný na SAPTP štruktúry podobné origami, ktorých hrany spájajúce panely reagujú na ÚV žiarenie. Aby sme demonštrovali mohutnost' modifikovaného MERLIN 2 kódu, nasimulujeme chovanie kompliko- vaných SAPTP štruktúr podobných origami ako napr. Kreslingovo origami.
Light activated shape memory polymers (LASMPs) are smart materials with the ability of remembering a deformed state (temporary shape) due to exposure to ultraviolet (UV) light and returning to the permanent (original) shape by the exposure to UV light with a different wavelength. In this work, we solve specific boundary values problems, namely inflation of a hollow cylinder and inflation of a hollow ball made of LASMPs. Both problems are solved for large deformations. Next, we modify MERLIN 2, software for modeling large deformations of nonrigid origami-like structures. The original software package MERLIN 2 works with a reduced representation of origami-like structures and can be used to model nonlinear dynamics of such systems. We modify the software in such way that it is applicable to LASMPs origami-like structures in which the folding hinges react to UV light. To demonstrate the robustness of modified MERLIN 2 code we will simulate shape memory behavior of complicated origami-like structures such as Kresling pattern.