Detail předmětu

Mikromechanika materiálu

FSI-RMMAk. rok: 2016/2017

Kurz je zaměřen na mikromechaniku deformace a lomu standardních i moderních konstrukčních materiálů a pozornost je věnována i materiálům pro mechatronické systémy. Důraz je kladen na pochopení fyzikální podstaty rozdílů v mechanickém chování základních typů konstrukčních materiálů (kovů, keramiky a plastů). Nejprve je podán základní výklad meziatomových vazeb, atomové a molekulární struktury a poruch v krystalech. Dále je pojednáno o elastické deformaci a mikromechanismech plastické deformace v monokrystalech a polycrystalech. Je podán výklad principů lomové mechaniky a fyzikálních mikromechanismů lomových procesů základních typů materiálů. Závěrečná partie je zaměřena na souvislosti mezi strukturou a mechanickými vlastnostmi speciálních materiálů. Podstatná část látky je obsažena v obsáhlém učebním textu, je k dispozici i sbírka příkladů pro cvičení.
Studenti získají přehled o mikrostrukturních příčinách rozdílných mechanických vlastností základních typů materiálu. Dozví se o principech moderních technologií vedoucích k materiálům se speciálními vlastnostmi. Ve cvičeních si osvojí fyzikální přístup k hodnocení struktury a mechanických vlastností materiálů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Jaroslav Pokluda, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají přehled o strukturních příčinách rozdílných mechanických vlastností jednotlivých typů kovů, keramiky a plastů. Dozví se o moderních technologických procesech vedoucích ke zlepšení vlastností moderních konstrukčních materiálů. Ve cvičeních si osvojí základy fyzikálních přístupů k problematice mezních stavů a hodnocení struktury materiálů.

Prerekvizity

Předpokládají se základní znalosti nauky o materiálu, fyziky a matematiky.

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

Povinná účast na cvičeních, spočítání alespoň jednoho příkladu u tabule, odevzdání protokolů. Znalost látky alespoň v rozsahu dostupné doporučené literatury. Základem zkoušky je písemný test spojený s ústní diskusí jeho výsledků.

Učební cíle

Cílem kurzu je podat co nejúplnější výklad základních mikromechanismů deformace a lomu základních typů materiálů (kovů, keramik a plastů) i moderních konstrukčních materiálů.

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

Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.

Základní literatura

J. Pokluda et al.: Mechanické vlastnosti a struktura pevných látek. PC DIR Brno 1994.
J. Pokluda et al.: Sbírka úloh a návodů ke cvičení. Sylaby, 1997

Doporučená literatura

A.Kelly, A.H.Macmillan: Strong Solids. Clarendon Press, Oxford 1986.
B. Meissner, V. Zilvar : Fyzika polymerů. SNTL/ALFA, Praha 1987.
J.Menčík: Pevnost a lom skla a keramiky. SNTL Praha 1990.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MET , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jaroslav Pokluda, CSc.

Osnova

1. Vazby v pevných látkách
1.1 Iontová vazba
1.2 Kovalentní vazba
1.3 Kovová vazba
1.4 Van der Waalsova vazba
2. Struktura ideálních krystalů
2.1 Krystalové struktury a symetrie ve 2D a 3D
2.2 Indexy rovin a směrů, reciproká mřížka
3. Poruchy v krystalech
3.1 Bodové poruchy a difúze
3.2 Dislokace v prosté mřížce
3.3 Dislokace v reálných mřížkách
3.4 Vstevné chyby, hranice zrn a precipitáty
3.5 Interakce dislokací s jinými poruchami
4. Elastická deformace
4.1 Hookův zákon
4.2 Teplotní pnutí
4.3 Teoretická pevnost
5. Mikromechanika plastické deformace krystalických materiálů
5.1 Skluzové systémy a Schmidův zákon
5.2 Křivka zpevnění monokrystalů
5.3 Deformace a zpevnění polykrystalů
6. Základy lomové mechaniky
6.1 Lineární lomová mechanika
6.2 Plastická zóna na špici trhliny
6.3 Elasto-plastická lomová mechanika
7. Mikromechanismy lomu kovových a keramických materiálů
7.1 Tvárný lom
7.2 Křehký lom
7.3 Únavový lom
7.4 Creepový lom
8. Mikromechanika deformace a lomu plastů
8.1 Struktura plastů
8.2 Viskoelasticita
8.3 Mezní stavy plastů
9. Mikromechanika moderních konstrukčních a mechatronických materiálů
10.1 Nanomateriály
10.2 Transformačně zpevněná keramika
10.3 Materiály s pamětí
10. Mikromechanika kompozitů
10.1 Základní typy kompozitů
10.2 Základní mechanické vlastnosti
10.3 Mikromechanika porušování

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jaroslav Pokluda, CSc.

Osnova

1-2 Krystalografie (příklady)
3 Poruchy v krystalech( příklady)
4-5 Základy lomové mechaniky (příklady)
6-7 Vnitřní tlumení v materiálech (laboratorní úloha)
8-9 Hodnocení velikosti zrna (norma a počítačová simulace)
10-11 Křivky šíření a fraktografie únavového lomu (metody hodnocení a počítačové zpracování)
12-13 Exkurze do laboratoří Ústavu fyziky materiálů Akademie věd ČR v Brně