Detail předmětu

Teoretické základy kompozitních materiálů

FAST-DJB046Ak. rok: 2022/2023

Vývoj, rozdělení a typy kompozitních materiálů a jejich charakteristika.
Materiály matrice a dispergované fáze.
Kompozitní působení ve struktuře látky. Vliv struktury na vlastnosti kompozitů.
Proměnné definující vlastnosti kompozitů. Navrhování kompozitů, volba složek a výrobní problémy.
Částicové kompozity I. až III. typu.
Vláknové kompozity, druhy vláken (dlouhá a krátká vlákna, uhlíková, kovová, skleněná, čedičová a polymerní, whiskery) a druhy matric.
Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží, sklovláknobeton, vláknocement, vláknobeton s ocelovými vlákny. Štíhlostní poměr. Kritická délka vlákna.
Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží (FRP). Pultuze. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny. Kompozity vyztužené páskami. Lamináty. Hybridní kompozity.
Jednosměrové kompozity - relativní zastoupení fází (objemové a hmotnostní zastoupení složek, základní výpočtové vztahy). Podélná pevnost a tuhost, pracovní diagram při tahovém namáhání (grafy, základní výpočtové vztahy). Teplotní roztažnost, transportní vlastnosti, přenosový součinitel (grafy, základní výpočtové vztahy). Modul pružnosti a pevnost krátkovláknových kompozitů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

8

Garant předmětu

doc. Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců (THD)

Prerekvizity

Znalosti z fyziky a chemie. Znalosti vlastností stavebních materiálů, znalosti z oblasti fyziky stavebních materiálů, mechaniky, technologie betonu, plastických látek.

Osnovy výuky

1. Typy kompozitních materiálů a jejich charakteristika, vývoj kompozitních materiálů.
2. Definice kompozitního působení, proměnné definující vlastnosti kompozitů, jejich strukturní roztřídění.
3. Navrhování kompozitů.
4. Částicové kompozity I. až III. typu, specifika.
5. Vláknové kompozity, vlákna, matrice.
6. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží.
7. Sklovláknobeton, vláknobeton s polymerními vlákny, navrhování, aplikace.
8. Vláknobeton s ocelovými vlákny, navrhování, aplikace.
9. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží.
10. Technologie výroby kompozitních materiálů s polymerní matricí a vláknovou výztuží.
11. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny.
12. Kompozity vyztužené páskami. Lamináty. Hybridní kompozity.
13. Jednosměrové kompozity, zastoupení vláken. Mechanika jednosměrových kompozitů. Podélná pevnost a tuhost, pracovní diagram při tahovém namáhání (grafy, základní výpočtové vztahy). Chování při porušení. Teplotní roztažnost a transportní vlastnosti. Modul pružnosti a pevnost krátkovláknových kompozitů.

Učební cíle

Osvojení teoretického základu k problematice kompozitních materiálů. Získání přehledu o aplikaci nových kompozitních materiálů ve stavebnictví. Pochopení kompozitního působení materiálů a možností, které poskytuje kompozitní materiál. Seznámení s principy navrhování a použití kompozitů. Na základě získaných poznatků posluchač může optimálně volit kompozitní materiál pro konkrétní aplikaci, je schopen definovat požadované vlastnosti kompozitu, podmínky jeho použití. Je schopen predikovat vlastnosti navrženého kompozitního materiálu.

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.

Základní literatura

BODNÁROVÁ, L. Kompozitní materiály, studijní opora, Brno, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, 2007. (CS)

Doporučená literatura

ACI Committee 440, ACI 440R-07 Report on Fiber-Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, ISBN: 9780870312595, 2007 (EN)
BHAGWAN D. AGARWAL, LAWRENCE J. BROUTMAN, K. CHANDRASHEKHARA, Analysis and Performance of Fiber Composites, 4th Edition, ISBN: 978-1-119-38998-9, 2017 (EN)
 VISTASP M KARBHARI, Durability of Composites for Civil Structural Applications, Woodhead Publishing in Materials, ISBN: 0849391091, 2007 (EN)
W. CLYNE, D. HULL, An Introduction to Composite Materials, 3rd Edition, Cambridge University Press, ISBN: 10 0521860954, 2019 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DKC-M doktorský 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DPC-M doktorský 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DKA-M doktorský 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DPA-M doktorský 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D.

Osnova

1. Typy kompozitních materiálů a jejich charakteristika, vývoj kompozitních materiálů. 2. Definice kompozitního působení, proměnné definující vlastnosti kompozitů, jejich strukturní roztřídění. 3. Navrhování kompozitů. 4. Částicové kompozity I. až III. typu, specifika. 5. Vláknové kompozity, vlákna, matrice. 6. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží. 7. Sklovláknobeton, vláknobeton s polymerními vlákny, navrhování, aplikace. 8. Vláknobeton s ocelovými vlákny, navrhování, aplikace. 9. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží. 10. Technologie výroby kompozitních materiálů s polymerní matricí a vláknovou výztuží. 11. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny. 12. Kompozity vyztužené páskami. Lamináty. Hybridní kompozity. 13. Jednosměrové kompozity, zastoupení vláken. Mechanika jednosměrových kompozitů. Podélná pevnost a tuhost, pracovní diagram při tahovém namáhání (grafy, základní výpočtové vztahy). Chování při porušení. Teplotní roztažnost a transportní vlastnosti. Modul pružnosti a pevnost krátkovláknových kompozitů.