Detail předmětu

Lomová mechanika

FAST-NDB031Ak. rok: 2021/2022

Lineární pružná lomová mechanika, lomové parametry materiálů – lomová houževnatost, lomová energie, charakteristická délka –, metody určování lomových parametrů, funkce geometrie, dvouparametrová lomová mechanika, T-napětí, faktor biaxiality, nelineární lomové chování, aproximativní nelineární modely, rezistenční křivky a plochy, procesy zhouževnatění, křehkost, fraktalita trhlin a lomových povrchů, rozměrový efekt, modelování porušování betonových konstrukcí MKP, konstitutivní vztahy pro kvazikřehké materiály, lokalizace přetvoření, omezovače lokalizace, model pásu trhlin, nelokální mechanika kontinua, model fiktivní trhliny, software ATENA, aplikace – modelování experimentů / konstrukcí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav stavební mechaniky (STM)

Výsledky učení předmětu

Student zvládne základní znalosti z tepelné techniky a energetiky budov. Návrh stavebních konstrukcí, splňujících požadavky z hlediska vyloučení tepelně technických vad nebo poruch. Ověření tepelné pohody a nízké energetické náročnosti navrhované budovy. Základní zásady návrhu stavebních konstrukce i z hlediska akustické i zrakové pohody. Seznámení se s řešením základních úloh teorie pružnosti a s pojmy a metodami v oblasti lomové mechaniky, zabývající se řešením odezvy těles s trhlinami na zatížení.

Prerekvizity

Stavební mechanika, pojmy napětí a deformace, modelování, metoda konečných prvků.

Osnovy výuky

1. Úvod do mechaniky materiálu, mechaniky poškození a lomové mechaniky. Lineární pružná lomová mechanika – energetický/napěťový přístup.
2. Lomové parametry materiálu, lomová houževnatost, lomová energie, charakteristická délka. Metody určování lomových parametrů, funkce geometrie.
3. Dvouparametrová lineární pružná lomová mechanika. Nelineární lomové chování, aproximativní nelineární modely, rezistenční křivky a plochy.
4. Kvantifikace procesů zhouževnatění. Určování čísla křehkosti. Teorie změny měřítka, rozměrový efekt.
5. Fraktalita trhlin a lomových povrchů.
6. Modelování porušování betonových konstrukcí metodou konečných prvků. Konstitutivní vztahy pro beton a jiné kvazikřehké materiály.
7.–8. Problematika lokalizace přetvoření, falešná citlivost na síť, omezovače lokalizace. Model pásu trhlin, nelokální mechanika kontinua. Model fiktivní trhliny. Modely fixovaných a rotujících trhlin.
9.–10. Software, aplikace – modelování experimentů a konstrukcí.

Učební cíle

Cílem předmětu je uvedení studentů do problematiky mechaniky materiálu, mechaniky poškození a lineární i nelineární lomové mechaniky. Seznámí se s lomovými parametry materiálu, jako jsou lomová houževnatost, lomová energie či charakteristická délka, jakož i s metodami jejich určování. Získají také představu o důležitosti rozměrového efektu.
Naučí se využívat prostředky k modelování porušování betonových konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Budou se orientovat v problematice lokalizace přetvoření, Crack band modelu a nelokální mechanice kontinua.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-SIK magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc.

Osnova

1. Úvod do mechaniky materiálu, mechaniky poškození a lomové mechaniky. Lineární pružná lomová mechanika – energetický/napěťový přístup. 2. Lomové parametry materiálu, lomová houževnatost, lomová energie, charakteristická délka. Metody určování lomových parametrů, funkce geometrie. 3. Dvouparametrová lineární pružná lomová mechanika. Nelineární lomové chování, aproximativní nelineární modely, rezistenční křivky a plochy. 4. Kvantifikace procesů zhouževnatění. Určování čísla křehkosti. Teorie změny měřítka, rozměrový efekt. 5. Fraktalita trhlin a lomových povrchů. 6. Modelování porušování betonových konstrukcí metodou konečných prvků. Konstitutivní vztahy pro beton a jiné kvazikřehké materiály. 7.–8. Problematika lokalizace přetvoření, falešná citlivost na síť, omezovače lokalizace. Model pásu trhlin, nelokální mechanika kontinua. Model fiktivní trhliny. Modely fixovaných a rotujících trhlin. 9.–10. Software, aplikace – modelování experimentů a konstrukcí.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc.

Osnova

1. Úvod do lomové mechaniky, zdroje informací. Teoretická příprava lomového experimentu. 2. Experiment – tříbodový ohyb trámce s centrálním zářezem. 3. Vyhodnocení zkoušky – určení efektivní lomové houževnatosti, výpočet kritického otevření trhliny, určení lomové energie. 4. Experiment – štípání klínem tělesa se zářezem. 5. Vyhodnocení experimentu štípání klínem – určení lomové houževnatosti, výpočet kritického otevření trhliny, určení lomové energie. 6. Rezistenční křivky vybraných lomových parametrů. Kvantifikace procesů zhouževnatění. Určování čísla křehkosti. 7.–8. Příprava dat pro numerickou simulaci. Práce se software, simulace provedeného experimentu. 9.–10. Užití získaných parametrů při modelování chování konstrukce. Zápočet.