Search

The objectives of the Beacon experimental studies are to provide input data and parameters for development and validation of models and to reduce uncertainties about conditions and phenomena influencing bentonite homogenisation. Both the homogenisation of an initially inhomogeneous bentonite system and the persistence or development of inhomogeneities in the bentonite system under various mechanical and hydraulic conditions are investigated. Eight experiment teams perform tests involving different bentonite materials and different hydraulic and mechanical boundary conditions. The experiments performed within Beacon address the hydro-mechanical behaviour of macroscopically homogeneous bentonite materials, (the influence of initial granulometry and of hydro-mechanical paths on the final properties of bentonite, constant load and constant volume tests on the Czech Cerny vrch bentonite), the issue of swelling into a limited void (experiments performed in constant volume cells partially filled with bentonite, at different scales and with different emphases), binary mixtures or artificial inhomogeneities (experiments using bentonite block/pellet or pellet/powder mixtures, and the influence of the degree of saturation on the shearing behaviour at a bentonite – steel interface. This report is the first Beacon WP4 deliverable on experimental work and presents the status at Beacon mid-term.

An improved method based on X-ray microtomography is developed for estimating fibre length distribution of short-fibre composite materials. In particular, a new method is proposed for correcting the biasing effects caused by the finite sample size as defined by the limited field of view of the tomographic devices. The method is first tested for computer generated fibre data and then applied in analyzing the fibre length distribution in three different types of wood fibre reinforced composite materials. The results were compared with those obtained by an independent method based on manual registration of fibres in images from a light microscope. The method can be applied in quality control and in verifying the effects of processing parameters on the fibre length and on the relevant mechanical properties of short fibre composite materials, e.g. stiffness, strength and fracture toughness. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Tato práce se zaměřuje na pokročilou zobrazovací technologii, rentgenovou počítačovou tomografii (CT). Tato nedestruktivní technika je využívána pro výzkum různých biomateiálů ve tkáňovém inženýrství a materiálové vědě obecně (skafoldy, polymery, keramické materiály, kompozity aj.). Vizualizace a kvantifikace ve 3D jsou výhodné v rámci multidisciplinárního přístupu, který je často v těchto odvětvích uplatňován. Záměr této práce lze rozdělit do dvou oblastí. Prvním tématem je optimalizace měřicí procedury různých měkkých materiálů pomocí CT s laboratorními rentgenovými zdroji. To zahrnuje převážně zobrazování ve fázovém kontrastu, konkrétně metodu volného šíření záření (VŠZ). Tato práce teoreticky popisuje VŠZ a demonstruje tento jev na řadě experimentů. Následné nezbytné zpracování dat získaných VŠZ je implementováno a vyhodnoceno na základě míry zlepšení obrazových dat. Druhé téma ukazuje konkrétní aplikace CT v materiálovém inženýrství. Několik studií s různými CT zařízeními ukazuje příklady možných aplikací a obrazového zpracování. Příklady korelace CT dat s jinými doplňkovými technikami ukazují, jak může být CT aplikována v multioborovém přístupu ke komplexnímu řešení vědeckých problémů., This thesis is focused on an advanced imaging method X-ray computed nanotomography (CT). This non-destructive technique is used for the research of various biomaterials in tissue engineering and material science in general (scaffolds, polymers, ceramics, composites, etc.). Visualisation and quantification in 3D are advantageous in multidisciplinary approach usually applied in these fields. The objective of the thesis is divided into two topics. The first topic is about optimisation of the measurement procedure for various soft materials by CT with the laboratory X-ray sources. Mostly, the phase contrast propagation-based CT imaging (PBI) is involved here. This work theoretically describes the PBI and demonstrates this phenomenon via several sets of measurements. The necessary post-processing of PBI data is implemented and evaluated based on data quality enhancement. The second topic shows specific applications of CT in material engineering. Several studies with different CT devices show a few examples of possible applications and image processing options. Examples of correlation of CT with other complementary techniques show how CT can be applied in a multidisciplinary approach to solving complex scientific problems.

Tato práce se zaměřuje na pokročilou zobrazovací technologii, rentgenovou počítačovou tomografii (CT). Tato nedestruktivní technika je využívána pro výzkum různých biomateiálů ve tkáňovém inženýrství a materiálové vědě obecně (skafoldy, polymery, keramické materiály, kompozity aj.). Vizualizace a kvantifikace ve 3D jsou výhodné v rámci multidisciplinárního přístupu, který je často v těchto odvětvích uplatňován. Záměr této práce lze rozdělit do dvou oblastí. Prvním tématem je optimalizace měřicí procedury různých měkkých materiálů pomocí CT s laboratorními rentgenovými zdroji. To zahrnuje převážně zobrazování ve fázovém kontrastu, konkrétně metodu volného šíření záření (VŠZ). Tato práce teoreticky popisuje VŠZ a demonstruje tento jev na řadě experimentů. Následné nezbytné zpracování dat získaných VŠZ je implementováno a vyhodnoceno na základě míry zlepšení obrazových dat. Druhé téma ukazuje konkrétní aplikace CT v materiálovém inženýrství. Několik studií s různými CT zařízeními ukazuje příklady možných aplikací a obrazového zpracování. Příklady korelace CT dat s jinými doplňkovými technikami ukazují, jak může být CT aplikována v multioborovém přístupu ke komplexnímu řešení vědeckých problémů., This thesis is focused on an advanced imaging method X-ray computed nanotomography (CT). This non-destructive technique is used for the research of various biomaterials in tissue engineering and material science in general (scaffolds, polymers, ceramics, composites, etc.). Visualisation and quantification in 3D are advantageous in multidisciplinary approach usually applied in these fields. The objective of the thesis is divided into two topics. The first topic is about optimisation of the measurement procedure for various soft materials by CT with the laboratory X-ray sources. Mostly, the phase contrast propagation-based CT imaging (PBI) is involved here. This work theoretically describes the PBI and demonstrates this phenomenon via several sets of measurements. The necessary post-processing of PBI data is implemented and evaluated based on data quality enhancement. The second topic shows specific applications of CT in material engineering. Several studies with different CT devices show a few examples of possible applications and image processing options. Examples of correlation of CT with other complementary techniques show how CT can be applied in a multidisciplinary approach to solving complex scientific problems.

Tato práce se zaměřuje na pokročilou zobrazovací technologii, rentgenovou počítačovou tomografii (CT). Tato nedestruktivní technika je využívána pro výzkum různých biomateiálů ve tkáňovém inženýrství a materiálové vědě obecně (skafoldy, polymery, keramické materiály, kompozity aj.). Vizualizace a kvantifikace ve 3D jsou výhodné v rámci multidisciplinárního přístupu, který je často v těchto odvětvích uplatňován. Záměr této práce lze rozdělit do dvou oblastí. Prvním tématem je optimalizace měřicí procedury různých měkkých materiálů pomocí CT s laboratorními rentgenovými zdroji. To zahrnuje převážně zobrazování ve fázovém kontrastu, konkrétně metodu volného šíření záření (VŠZ). Tato práce teoreticky popisuje VŠZ a demonstruje tento jev na řadě experimentů. Následné nezbytné zpracování dat získaných VŠZ je implementováno a vyhodnoceno na základě míry zlepšení obrazových dat. Druhé téma ukazuje konkrétní aplikace CT v materiálovém inženýrství. Několik studií s různými CT zařízeními ukazuje příklady možných aplikací a obrazového zpracování. Příklady korelace CT dat s jinými doplňkovými technikami ukazují, jak může být CT aplikována v multioborovém přístupu ke komplexnímu řešení vědeckých problémů., This thesis is focused on an advanced imaging method X-ray computed nanotomography (CT). This non-destructive technique is used for the research of various biomaterials in tissue engineering and material science in general (scaffolds, polymers, ceramics, composites, etc.). Visualisation and quantification in 3D are advantageous in multidisciplinary approach usually applied in these fields. The objective of the thesis is divided into two topics. The first topic is about optimisation of the measurement procedure for various soft materials by CT with the laboratory X-ray sources. Mostly, the phase contrast propagation-based CT imaging (PBI) is involved here. This work theoretically describes the PBI and demonstrates this phenomenon via several sets of measurements. The necessary post-processing of PBI data is implemented and evaluated based on data quality enhancement. The second topic shows specific applications of CT in material engineering. Several studies with different CT devices show a few examples of possible applications and image processing options. Examples of correlation of CT with other complementary techniques show how CT can be applied in a multidisciplinary approach to solving complex scientific problems.