Detail předmětu

Mezní stavy a spolehlivost

FSI-RMS Ak. rok: 2020/2021 Zimní semestr

Mezní stavy – jejich všeobecná klasifikace, mezní stavy v pevnostních výpočtech. Základní pojmy teorie spolehlivosti se zdůrazněním charakteristik bezporuchovosti a životnosti. Nejvýznamnější koncepce lineárně-elastické a elasto-plastické lomové mechaniky. Únava konstrukcí, základní charakteristiky, výpočtové posouzení životnosti při nízkocyklové a vysokocyklové únavě. Hodnocení odolnosti konstrukcí proti křehkému porušení v etapě jejich návrhu. Posouzení zjištěné vady typu trhliny při jednosměrném a cyklickém namáhání.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Výsledky učení předmětu

Samostatně zvládnout jednodušší případy posuzování bezporuchovosti a životnosti konstrukcí s ohledem na nebezpečí porušení únavovým a křehkým lomem. Získat představu o současné teoretické a experimentální základně tohoto vědního oboru. Osvojit si schopnost formulovat zadání pro úzké specialisty v této oblasti a prakticky interpretovat jejich zjištění.

Prerekvizity

Základní znalosti popisu a charakteristik deformačního a lomového chování materiálů při různých způsobech namáhání a různých teplotách. Základní pojmy z teorie spolehlivosti týkající se především bezporuchovosti a životnosti.Základy pružnosti a pevnosti.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Požadavky na udělení zápočtu: aktivní účast na cvičení, kvalitní vypracování zadaných úloh, řešení dodatečných úloh při delší omluvené neúčasti. Vedoucí cvičení upřesní konkrétní tvar těchto podmínek v prvním týdnu semestru.
Zkouška kombinovaná; písemná – znalost základních pojmů, důležitých zákonitostí a jejich aplikace; ústní – diskuse nad písemnou částí zkoušky a úlohami ve cvičeních. Pro úspěšné složení zkoušky nesmí být ani písemná ani ústní část hodnocena stupněm F.

Učební cíle

Seznámit studenty se základními pojmy a charakteristikami v oblasti mezních stavů a teorie spolehlivosti konstrukcí. Vysvětlit teoretické základy dvou nejvýznamnějších mezních stavů ocelových konstrukcí – mezních stavů únavy a křehkého lomu. Ukázat soudobé metodické postupy při deterministickém a pravděpodobnostním posouzení bezporuchovosti
a životnosti konstrukcí.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na cvičení je povinná. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. Delší nepřítomnost se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů cvičícího.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program M2A-P: Aplikované vědy v inženýrství, magisterský navazující
obor M-IMB: Inženýrská mechanika a biomechanika, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc.

Osnova

1. Úvod do problematiky. Mezní stavy, vymezení pojmu, klasifikace MS.
2. Úvod do lomové mechaniky, systemizace koncepcí lomové mechaniky.
3. Griffithova teorie. Koncepce součinitele intensity napětí.
4. Koncepce COD a J-integrálu. Metoda dvou kriterií.
5. Dvouparametrová LM. Subkritický růst trhlin.
6. Růst trhlin při cyklickém zatěžování.
7. Posouzení zjištěné vady typu trhliny v reálné konstrukci.
8. Posouzení odolnosti konstrukce proti křehkému lomu v etapě návrhu.
9. Pravděpodobnostní posuzování mezních stavů.
10. Vysoko- a nízkocyklová únava – vliv koncentrace napětí a deformace.
11. Únavová životnost při jednostupňovém zatěžování a jenoduchém nebo kombinovaném namáhání.
12. Životnost při náhodném zatěžování.
13. Laboratorní zkoušky bezporuchovosti a životnosti.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Poduška, Ph.D.
Ing. Petr Vosynek, Ph.D.

Osnova

1. Model MKP tělesa s trhlinou, trhlinové prvky.
2. Určování K-faktoru metodou konečných prvků.
3. Porovnání K-faktorů z MKP a z údajů dostupných příruček.
4. Řešení materiálově nelineárních úloh v ANSYSu.
5. Výpočet J-integrálu.
6. Dvouparametrová lomová mechanika, Q-faktor.
7. Výpočet Q-faktoru pro jednoduchá zkušební tělesa.
8. Pole napětí u kořene trhliny při plasticitě malého rozsahu.
9. Pravděpodobnostní posuzování v programovém systému ANSYS.
10. Simulační metody v ANSYSu.
11. Metody FORM a SORM
12. Metoda Monte Carlo s přímými simulacemi – programy AntHill a VaP
13. Zápočet