Detail předmětu

Mezní stavy a spolehlivost

FSI-RMSAk. rok: 2016/2017

Mezní stavy - jejich všeobecná klasifikace, mezní stavy v pevnostních výpočtech. Základní pojmy teorie spolehlivosti se zdůrazněním charakteristik bezporuchovosti a životnosti. Nejvýznamnější koncepce lineárně-elastické a elasto-plastické lomové mechaniky. Únava konstrukcí, základní charakteristiky, výpočtové posouzení životnosti při nízkocyklové a vysokocyklové únavě. Hodnocení odolnosti konstrukcí proti křehkému porušení v etapě jejich návrhu. Posouzení zjištěné vady typu trhliny při jednosměrném a cyklickém namáhání.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Samostatně zvládnout jednodušší případy posuzování bezporuchovosti a životnosti konstrukcí s ohledem na nebezpečí porušení únavovým a křehkým lomem. Získat představu o současné teoretické a experimentální základně tohoto vědního oboru. Osvojit si schopnost formulovat zadání pro úzké specialisty v této oblasti a prakticky interpretovat jejich zjištění.

Prerekvizity

Základní znalosti popisu a charakteristik deformačního a lomového chování materiálů při různých způsobech namáhání a různých teplotách. Základní pojmy z teorie spolehlivosti týkající se především bezporuchovosti a životnosti.Základy pružnosti a pevnosti.

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

Požadavky na udělení zápočtu: aktivní účast na cvičení, kvalitní vypracování zadaných úloh, řešení dodatečných úloh při delší omluvené neúčasti. Vedoucí cvičení upřesní konkrétní tvar těchto podmínek v prvním týdnu semestru.
Zkouška kombinovaná; písemná - znalost základních pojmů, důležitých zákonitostí a jejich aplikace; ústní – diskuse nad písemnou částí zkoušky a úlohami ve cvičeních. Pro úspěšné složení zkoušky nesmí být ani písemná ani ústní část hodnocena stupněm F.

Učební cíle

Seznámit studenty se základními pojmy a charakteristikami v oblasti mezních stavů a teorie spolehlivosti konstrukcí. Vysvětlit teoretické základy dvou nejvýznamnějších mezních stavů ocelových konstrukcí - mezních stavů únavy a křehkého lomu. Ukázat soudobé metodické postupy při deterministickém a pravděpodobnostním posouzení bezporuchovosti
a životnosti konstrukcí.

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

Účast je povinná. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. Delší nepřítomnot se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů cvičícího.

Základní literatura

Anderson,T.L.: Fracture Mechanics - Fundamentals and Applications, , CRC Press, Boca Raton 1995
Bílý, M.: Dependability of Mechanical Systems, , Elsevier 1989
SAE: Fatigue Design Handbook, Society of Automotive Engineers, 1997

Doporučená literatura

Kunz, J.: Základy lomové mechaniky, , ČVUT Praha 2000
Vlk, M.: Dynamická pevnost a životnost, VUT FS Brno 1992
Vlk, M.: Mezní stavy a spolehlivost, , VUT FS Brno 1991

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-IMB , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc.

Osnova

1. Úvod do problematiky. Mezní stavy, vymezení pojmu, klasifikace MS.
2. Úvod do lomové mechaniky, systemizace koncepcí lomové mechaniky.
3. Griffithova teorie. Koncepce součinitele intensity napětí.
4. Koncepce COD a J-integrálu. Metoda dvou kriterií.
5. Dvouparametrová LM. Subkritický růst trhlin.
6. Růst trhlin při cyklickém zatěžování.
7. Posouzení zjištěné vady typu trhliny v reálné konstrukci.
8. Posouzení odolnosti konstrukce proti křehkému lomu v etapě návrhu.
9. Pravděpodobnostní posuzování mezních stavů.
10. Vysoko- a nízkocyklová únava - vliv koncentrace napětí a deformace.
11. Únavová životnost při jednostupňovém zatěžování a jenoduchém nebo kombinovaném namáhání.
12. Životnost při náhodném zatěžování.
13. Laboratorní zkoušky bezporuchovosti a životnosti.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc.

Osnova

1. Model MKP tělesa s trhlinou, trhlinové prvky.
2. Určování K-faktoru metodou konečných prvků.
3. Porovnání K-faktorů z MKP a z údajů dostupných příruček.
4. Řešení materiálově nelineárních úloh v ANSYSu.
5. Výpočet J-integrálu.
6. Dvouparametrová lomová mechanika, Q-faktor.
7. Výpočet Q-faktoru pro jednoduchá zkušební tělesa.
8. Pole napětí u kořene trhliny při plasticitě malého rozsahu.
9. Pravděpodobnostní posuzování v programovém systému ANSYS.
10. Simulační metody v ANSYSu.
11. Metody FORM a SORM
12. Metoda Monte Carlo s přímými simulacemi - programy AntHill a VaP
13. Zápočet