Detail předmětu

Degradace materiálů a predikace jejich životnosti

FSI-WDMAk. rok: 2022/2023

Kurz "Degradační procesy a predikce životnosti" by měl seznámit studenty se základními mechanismy výrobní a provozní degradace materiálů používaných ve strojírenství, zejména ocelí a jiných kovových materiálů. Získané znalosti umožní studentům přesněji určit mezní stavy, efektivněji využívat materiály, kvalifikovaně stanovit příčiny porušení a zbytkovou životnost součástí.
Výrobní degradace (metalurgie, mikročistota, chemická a strukturní heterogenita, svařování jako příklad vlivu technologického procesu). Provozní degradace (koroze, vodíková křehkost, opotřebení, radiační zkřehnutí, strukturní nestabilita). Vždy objasněna podstata degradačního procesu, způsoby jeho hodnocení a vliv na vlastnosti materiálů.
Seznámení s vybranými metodami predikce životnosti strojních částí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Výsledky učení předmětu

Daný kurz umožní studentům získat základní informace o provozních a výrobních degradacích strojírenských materiálů. Studenti se naučí pohlížet na kovové součásti jako na chemicky a strukturně heterogenní tělesa, jejichž stavy mohou být výrazně ovlivněny podmínkami exploatace. Studenti se seznámí se základními metodami odhadů zbytkové životnosti.

Prerekvizity

Všeobecné znalosti z oboru materiálového inženýrství a souvisejících výrobních technologií (metalurgie, slévárenství, tváření, svařování, prášková metalurgie). Detailní znalost mezních stavů a pevnostních výpočtů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro udělení zápočtu : Účast na cvičeních, prokázání základních znalostí probírané tematiky v průběhu cvičení při řešení příkladů, či modelových problémů.
Zkouška : Zkouškou jsou prověřovány znalosti pojmů a podstaty probírané tematiky. Důraz je kladen na ověření schponosti aplikovat získané znalosti. Zkouška je ústní, v případě třetího termínu i písemná.

Učební cíle

Cílem uvedeného kurzu je seznámit studenty s problematikou výrobních a provozních degradací na takové úrovni, aby byli schopni posoudit vliv použitých technologií a podmínek exploatace na vlastnosti materiálů součástí a konstrukcí, a to včetně následného kvalifikovaného odhadu jejich zbytkové životnosti.

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

Kontrolovanou výukou je účast na cvičení, presenci vede cvičící V případě zjištění základních neznalostí a v případě neomluvené absence cvičící zadá téma samostatné písemné práce.

Základní literatura

Edit. Khelefa A. Esaklul. Handbook of Case Histories in Failure Analysis. Vol. 1. 2 Materials Park OH: ASM International, 1996. ISBN 0-87170-495-1 (EN)
Remanent Life Prediction, IMechE seminar Pub., 1998, ISBN 186-05-815-44
STRNADEL Bohumil. NAUKA O MATERIÁLU II. Degradační procesy a design konstrukčních materiálů. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2008. ISBN978-80-248-1842-9. (CS)

Doporučená literatura

KUTZ, M. Handbook of Environmental Dagradation of Materials: Second Edition. Elsevier, 2012. DOI: 10.1016/C2010-0-66227-4. ISBN 9781437734560
Strnadel, B.: Nauka o materiálu II Konstrukční materiály a jejich degradační procesy. (Učební texty), FMMI VŠB-TU Ostrava,1993, 187 s. (CS)
Strnadel, Bohumír Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství, Ostravské tiskárny a.s., Ostrava 1998, 332 s. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MTI-P magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Rudolf Foret, CSc.

Osnova

1. Vliv metalurgie na vlastnosti ocelí.
2. Mikročistota a její vliv na vlastnosti kovových materiálů.
3. Chemická a související strukturní heterogenita I.
4. Chemická a související strukturní heterogenita II.
5. Výrobní a provozní degradace svarových spojů.
6. Strukturní stabilita žáropevných ocelí.
7. Vodíková křehkost.
8. Radiační zkřehnutí.
9-10. Opotřebení kovových materiálů.
11. Metody odhadů zbytkové životnosti.
12. Predikce zbytkové životnosti tlakové nádoby jaderného reaktoru.
13. Predikce zbytkové životnosti součástí energetických zařízení.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Rudolf Foret, CSc.

Osnova

1.Optimalizace obsahu dezoxidačního hliníku v ocelích z hlediska dosahovaných mechanických vlastností.
2-3. Příklady chemické a související strukturní heterogenity ve vazbě na analýzy poruch strojních částí.
4. Příklady degradace vlastností svarových spojů.
5. Korozní praskání,výpočty.
6. Vodíková křehkost, výpočty.
7. Adheze, abraze, kavitace - výpočty.
8. Kontaktní únava - příklady, výpočty životnosti ložisek.
9. Hodnocení radiačního zkřehnutí, svědečné vzorky.
10-11. Ukázky metodik odhadů zbytkové životnosti.
12. Ukázky komerčních programů používaných k výpočtům zbytkové životnosti.
13. Zápočet.