Detail předmětu

Mezní stavy materiálů

FSI-6MS-A Ak. rok: 2024/2025 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

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství

Vstupní znalosti

Úvodní vysokoškolské kurzy z matematiky, chemie, fyziky a materiálových věd

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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.
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.

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.

Kurs umožňuje studentům získat přehled o podstatě, způsobu měření a praktickém použití mechanických charakteristik konstrukčních materiálů.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program B-STI-A: Fundamentals of Mechanical Engineering, bakalářský, povinně volitelný

Program B-STI-Z: Fundamentals of Mechanical Engineering, bakalářský, doporučený kurs

Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CZS: Předměty zimního semestru, volitelný

Program B-ZSI-P: Základy strojního inženýrství, bakalářský
specializace STI: Základy strojního inženýrství, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D.
Ing. Lukáš Řehořek, Ph.D.
Ing. Libor Válka, CSc.

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

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D.
Ing. Lukáš Řehořek, Ph.D.
Ing. Libor Válka, CSc.

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