Detail předmětu

Deformace a porušování materiálu

FSI-RDFAk. rok: 2012/2013

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 komponenty, konstrukce či zařízení způsobená selháním materiálu se označuje termínem mezní stav materiálu. Meznímu stavu obvykle předchází deformační historie, důsledkem mezního stavu je kromě ztráty funkčnosti zařízení obvykle některý z typů porušování. Předmět se věnuje mechanickým a lomovým vlastnostem 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, únava a creep), tak i relativně nové přístupy, jako jsou např. nízkocyklová únava a zvláště lomová mechanika. Jevy a souvislosti jsou vysvětlovány ve vazbě na strukturu typických konstrukčních materiálů a kurz je proto zvláště vhodný pro studijní obory s menším zastoupením materiálových předmětů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Výsledky učení předmětu

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

Prerekvizity

Vysokoškolské kurzy z matematiky, fyziky, materiálových věd a mechaniky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet: Základní podmínkou udělení zápočtu je absolvování všech cvičení a zpracování úkolů ze cvičení podle pokynů učitele.
Zkouška: Zkouškou jsou prověřovány znalosti pojmů a podstaty probírané tématiky. Důraz je kladen na ověření schopnosti aplikovat získané znalosti. V písemné části zkoušky student zpracuje tři otázky - teoretické téma, příklad řešený na cvičení a příklad neřešený na cvičení. V ústní části zkoušky jsou kladeny doplňující otázky, resp. student obhajuje písemnou část.

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).

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.

Základní literatura

Anderson T.L: Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications, CRS Press 2005 (EN)
Ashby F.M.- Jones D.R.H.: Engineering Materials I,II,Pergamon Press 1995 (EN)
Dowling E.N.: Mechanical Behaviour of Materials,Prentice Hall International Editions 1993 (EN)

Doporučená literatura

Veles P.: Mechanické vlastnosti a skúšanie kovov, ALFA, SNTL 1985 (SK)
Strnadel B.: Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství, skripta VŠB, dostupné v areálové knihovně (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-IMB , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Vymezení pojmů, mezní stavy a design materiálů
2. Elastická a anelastická deformace
3. Plastická deformace I. (dislokace, mez kluzu, deformační zpevnění)
4. Plastická deformace II. (tahová zkouška)
5. Teplotní závislost tahové zatěžovací křivky (a creep)
6. Lineární elastická lomová mechanika (kriteria lomu - G,K).
7. Základy elasticko - plastické lomové mechaniky (CTOD, J- integrál, určování lomové houževnatosti)
8. Křehký lom ocelí I (teplotně tranzitní přístup, Pelliniho diagram)
9. Křehký lom ocelí II (teplotní závislost lomové houževnatosti, universální křivka, lomová houževnatost)
10. Zvláštnosti hodnocení svarových spojů
11. Únava materiálu I
12. Únava materiálu II (a superpozice poškozovacích mechanismů)
13. Lomové chování keramiky a plastů

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Exkurze v laboratořích mechanických zkoušek. Literatura a databáze.
2. Příklady na využití poznatků o elastickém chování materiálů
3. a 4. Příklady na využití poznatků o plastické deformaci a tahové zkoušce
5. a 6. Příklady na využití poznatků o tranzitním lomovém chování ocelí
7. a 8. Příklady na využití poznatků z oblasti lomové mechaniky
9. Praktické příklady – kovy a svary
10. a 11. Příklady na využití poznatků o únavě materiálu
12. a 13. Prezentace studentů