Course detail

Materials Engineering in Energy

FSI-LMZAcad. year: 2024/2025

The course is designed to introduce students to the basic properties of materials such as their structure and its resulting effect on the limits of use of the materials such as internal stress, deformation, chemical and radiation resistance, etc. In the field of power equipment, especially nuclear power plants, high demands are placed on the use of materials, especially for primary circuits and their individual components. This course provides an introduction to the basic mechanics for piping systems, turbines, heat exchangers and reactors and the resulting required properties of selected materials.

Language of instruction

Czech

Number of ECTS credits

4

Mode of study

Not applicable.

Guarantor

Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D.

Department

Energy Institute (EÚ)

Entry knowledge

Basics of mathematics, chemistry and physics.

Rules for evaluation and completion of the course

The exam is written in the form of answers to selected questions, in the case of the threshold number of points obtained, an oral retest will take place.

Aims

The course enables students to gain knowledge of the materials used for current and advanced energy applications, especially for the construction of structural units of nuclear power plants. The aim is to introduce the basic description of materials and their use for the main structural parts of power plants. The aim is to give an insight into the limits of individual materials in the construction and operation of power plant components and their parameters (effect of temperature, pressure, wear, etc.).

Study aids

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

MURTY, K. Linga a Indrajit CHARIT. An introduction to nuclear materials: fundamentals and applications. Weinheim, Germany: Wiley-VCH, c2013. ISBN 978-3527407675. (EN)
PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu II. 2., opr. a rozš. vyd. Brno: CERM, c2002. ISBN 978-80-7204-248-7. (CS)
PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2003. ISBN 978-80-7204-283-8. (CS)

Recommended reading

GOODNO, Barry J. a James M. GERE. Mechanics of materials. Ninth Edition. Australia: Cengage Learning, [2018]. ISBN 978-133-7093-347. (EN)
KONINGS, Rudy J.M. a Roger E. STOLLER. Comprehensive Nuclear Materials 2nd Edition. Amsterdam: Elsevier, 2020. ISBN 9780081028650. (EN)
NĚMEC, Jaroslav, HÖSCHL, Cyril, DVOŘÁK, Jan, 1989, Pružnost a pevnost ve strojírenství, SNTL-Nakladatelství technické literatury, Praha, ISBN 80-03-00193-5. (CS)

Classification of course in study plans

  • Programme MPC-JAE Master's 2 year of study, winter semester, compulsory-optional

Type of course unit

 

Lecture

24 hod., optionally

Teacher / Lecturer

Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D.

Syllabus

1. Struktura materiálů
2. Meze použití materiálů (Vnitřní napětí; Deformace; Tvrdost; Otěr, Životnost; Chemická odolnost; Radiační odolnost)
3. Meze použití materiálů (Meze použití ocelí, litin a dalších železných kovů; Meze použití hliníku, mědi a dalších neželezných kovů; Meze použití teflonu a ostatních plastů; Meze použití uhlíkových materiálů, keramiky a ostatních alternativních materiálů)"
4. Úvod do teorie pružnosti a pevnosti (Teorie tuhého tělesa; Napětí a deformace nosníků; Rotující disk
5. Úvod do teorie pružnosti a pevnosti (Vzpěr; Úvod do skořepin)
6. Kmitání a vibrace (Charakteristika pravidelného pohybu; Vlnění a vlny; Volné harmonické kmity hmotného tělesa s jedním stupněm volnosti; Vliv hmoty konstrukce na kmitání; Soustavy s několika stupni volnosti; Vynucené kmitání; Tlumení)
7. Teorie rozebíratelných a nerozebíratelných spojů
8. Legislativa, normy (ISO, API, ČSN, NTD ASI), materiálové třídy
9. Vybrané materiály pro použití v energetice I. - kovové materiály
10. Vybrané materiály pro použití v energetice II. - nekovové materiály
11. Opotřebení, chemická odolnost a koroze materiálů
12. Experimentální a provozní měření, defektoskopie a kontroly materiálů

Exercise

12 hod., compulsory

Teacher / Lecturer

Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D.

Syllabus

Obsahem cvičení je řešení výpočetních i laboratorních úloh:

1. Přírůstek funkce a vlastnosti elementární krychle v mechanice kontinua
2. Výpočet hlavního napětí z tenzoru napjatosti; Stanovení napětí v tuhém tělese
3. Příklady vetknutých nosníků stálého průřezu
4. Příklady nosníků stálého průřezu na konci podepřené
5. Příklady vzpěru
6. Výpočet ohybového napětí ve stěně válcové trubky
7. Výpočet frekvence kmitání zatíženého nosníku
8. Značení materiálů, požadavky a použití materiálů dle NTD ASI
9. Laboratorní úloha - vetknutý nosník
10. Laboratorní úloha - svorník, tah, krut, napětí
11. Laboratorní úloha - analýza opotřebení materiálů pomocí mikroskopického měření
12. Laboratorní úloha - přírubový spoj - měření deformačních charakteristik