Detail předmětu
Mezní stavy materiálů
FSI-6MS-K Ak. rok: 2021/2022 Zimní semestr
Konstrukční návrhy strojů, vozidel i konstrukcí, které jsou ekonomické a bezpečné vyžadují jednak efektivní využití materiálu a jednak záruku, že nedojde k havárii konstrukce z titulu poškození materiálu. Havárie konstrukce, zařízení způsobená selháním materiálu se označuje termínem Mezní stav materiálu. Jedná se tedy o vědní obor, který se věnuje studiu mechanických vlastností materiálu, především problémům, jako je vznik deformace, iniciace a šíření lomu. Kurs obsahuje jak tradičně používané přístupy pro hodnocení deformačního a lomového chování (zkoušení materiálu, vznik plastické deformace, vysokocyklová únava a creep), tak i relativně nové přístupy, jako jsou např. nízkocyklová únava a zvláště lomová mechanika.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Kurs umožňuje studentům získat přehled o podstatě, způsobu měření a praktickém použití mechanických charakteristik konstrukčních materiálů.
Prerekvizity
Úvodní vysokoškolské kurzy z matematiky, chemie, fyziky a materiálových věd
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky udělení zápočtu: Základní podmínkou udělení zápočtu je absolvování všech cvičení a zpracování protokolů ze cvičení podle pokynů učitele.
Nedílnou součástí pro získání klasifikovaného zápočtu je úspěšné zvládnutí testu, který se skládá z příkladů. V této části je možné použít poznámky z přednášek a protokoly ze cvičení.
Zkouška: Zkouška se skládá ze dvou částí – písemné a ústní. V písemné části zkoušky student musí úspěšně zvládnout test skládající se z teoretických otázek. V případě, že student v teoretickém testu nedosáhne alespoň 50% úspěšnost, není připuštěn k ústní části zkoušky. Při ústní zkoušce student zodpoví otázky zadané zkoušejícím v rozsahu odpřednášené a odcvičené látky.
Učební cíle
Kurs je zaměřen na metody používané k zajištění integrity strojních zařízení a konstrukcí. Metody zahrnují dvě části – vlastní výpočet a hodnocení odolnosti materiálu vůči porušení. Úkolem kursu je výklad podstaty a hodnocení odolnosti materiálu vůči porušení na základě materiálových charakteristik (mez kluzu, lomová houževnatost nebo křivky napětí – doba života při únavě nebo při creepu).
Tento předmět je zařazen jako povinně volitelný ve 3. ročníku obecného bakalářského studia. Jeho volba je doporučena v případě, že student hodlá volit obor M-ADI, M-FLI, M-IMB, M-MTI, M-MET či M-PRI.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Cvičení jsou povinná a neúčast na cvičeních musí být omluvena. V případě neúčasti na cvičení student vypracuje ze cvičení protokol a prokáže vyučujícímu, že danou problematiku pochopil.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B3S-K: Strojírenství, bakalářský
obor B-KSB: Kvalita, spolehlivost a bezpečnost, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Konzultace v kombinovaném studiu
9 hod., povinná
Osnova
Vymezení předmětu mezní stavy materiálů
Elastická deformace
Plastická deformace I – fyzikální princip
Plastická deformace II. Křivka napětí – deformace smluvní a skutečná
Časově závislá deformace – creep, vnitřní útlum
Základy lineární elastické lomové mechaniky. Kriteria lomu G,K.
Základy elasticko – plastické lomové mechaniky (CTOD, J- integrál)
Křehký lom ocelí I, tranzitní teploty
Křehký lom ocelí II, lomová houževnatost
Únava materiálu I
Lomové chování keramiky, plastů
Aplikace lomové mechaniky při konstrukčním návrhu součásti.
Shrnutí probrané látky formou referátů, které si připraví studenti.
Konzultace
34 hod., nepovinná
Osnova
Vymezení předmětu mezní stavy materiálů
Elastická deformace
Plastická deformace I – fyzikální princip
Plastická deformace II. Křivka napětí – deformace smluvní a skutečná
Časově závislá deformace – creep, vnitřní útlum
Základy lineární elastické lomové mechaniky. Kriteria lomu G,K.
Základy elasticko – plastické lomové mechaniky (CTOD, J- integrál)
Křehký lom ocelí I, tranzitní teploty
Křehký lom ocelí II, lomová houževnatost
Únava materiálu I
Lomové chování keramiky, plastů
Aplikace lomové mechaniky při konstrukčním návrhu součásti.
Shrnutí probrané látky formou referátů, které si připraví studenti.
Laboratorní cvičení
9 hod., povinná
Osnova
1 – Úvodní cvičení. Exkurze v laboratořích mechanických zkoušek. Internet – vyhledávání materiálů, norem a literatury.
2 – Příklady na využití poznatků o elastickém chování materiálů
3 a 4 – Příklady na využití poznatků o plastické deformaci
5 a 6 – Příklady na využití poznatků o tranzitním lomovém chování ocelí
7 a 8 – Příklady na využití poznatků z oblasti lomové mechaniky
9 – Příklady na využití poznatků o únavě materiálu
10 – Příklady na využití poznatků o creepovém chování materiálu
11 – Praktické příklady – kovy
12 – Praktické příklady – plasty a keramiky
13 – Praktické příklady, pohovor pro udělení zápočtu
Poznámka – Návody do cvičení jsou aktualizovány a studenti si je mohou zkopírovat z internetových stránek