Detail předmětu

Konstrukční materiály

FSI-ZKMAk. rok: 2024/2025

 Předmět poskytuje přehled o základních skupinách konstrukčních materiálů, přičemž je kladen důraz na identifikaci klíčových vlastností strojních součástí, které implikují volbu konkrétního vhodného materiálu. Rozvíjí schopnost absolventů identifikovat specifické vlastnosti materiálů v dané konstrukční aplikaci. Cvičením v laboratoři student prohloubí orientaci ve vlastnostech klíčových pro volbu materiálu; v počítačové učebně si osvojí základní postupy volby materiálu s podporou software CES/Granta. Kromě interakce pedagoga se studentem se vyžaduje průběžné samostudium a řešení domácích úloh. V návaznosti na předmět Mezní stavy materiálů student získá schopnosti potřebné pro volbu materiálů, které uplatní zejména v projektových předmětech.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Vstupní znalosti

Znalosti pojmů a rovnic fyziky a chemie na úrovni střední školy, znalosti ze statiky, konstruování a pružnosti a pevnosti.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky získání zápočtu (0-50 bodů, minimum pro získání zápočtu je 25):

  • odevzdání všech zadaných domácích úloh,
  • zápočtový test (min. 25 z 50 bodů); studentům, kteří nezískají 25 bodů ze zápočtového testu, bude v průběhu prvního týdne zkouškového období umožněno napsat opravný test.

Podmínky získání zkoušky (0-100 bodů, minimum pro absolvování zkoušky je 50):

  • účast na přednáškách,
  • písemná část zkoušky (max. 40 bodů),
  • ústní část zkoušky s rozpravou nad písemnou částí (max. 60 bodů),

celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.


Přednášky: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím.

Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím, povolují se maximálně dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.

Učební cíle

Absolventi získají znalost základních skupin konstrukčních materiálů, uvědomí si důležitost volby materiálu v návrhovém procesu a na základě požadovaných vlastností strojní součásti dokáží zvolit vhodný materiál pro danou aplikaci.


  • Znalost základních skupin konstrukčních materiálů.
  • Schopnost identifikovat klíčové vlastnosti výrobku nutné pro správnou volbu materiálu.
    Znalost různých metod volby materiálu.
    Schopnost výběru metody volby materiálu ve vztahu k aplikaci.
  • Schopnost pracovat s databázovým materiálovým systémem vhodným pro volbu materiálu.
  • Schopnost navrhnout optimální materiál strojní součásti či stroje.

Základní literatura

Ptáček a kolektiv: Nauka o materiálu I + II, Akademické nakladatelství CERM, 2003 (ISBN: 978-80-7204-283-8) a 2007, ISBN: 978-80-7204-248-7.

(CS)

Mayers M., Chawla K.K.: Mechanical Behaviour of Materials, Cambridge University Press, 2009, ISBN-13 978-0-511-45557-5 (e-book), ISBN-13 978-0-521-86675-0 (hardback), 856 stran.

(EN)

Doporučená literatura

ASM INTERNATIONAL. ASM handbook. Volume 20, Material Selection and Design. Materials Park, ASM International, 1997, 958 s. ISBN 978-0-87170-386-6.

(EN)

Ashby, M.F.: Materials Selection in Mechanical Design, Selection Charts. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1995, 57 s. ISBN 0-7506-2727-1.

(EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-KSI-P bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Osnova

  • Materiálové vlastnosti a volba materiálu, nástroje pro volbu materiálů (včetně počítačové podpory).
  • Volba materiálu v procesu navrhování komponent, hlediska pro volbu materiálu (materiálové vlastnosti, technologie, ekonomické aspekty, environmentální dopad/recyklace, průmyslový design aj.).
  • Konstrukční oceli nízkolegované (diagramy Fe-C, Fe-Fe3C, fázové přeměny, diagramy ARA, IRA, principy tepelného zpracování, typické komponenty/konstrukce, typické indikátory vlastností, výběrová kritéria).
  • Vysokolegované oceli a slitiny (kryogenní, korozivzdorné oceli, niklové slitiny aj., typické indikátory vlastností).
  • Nástrojové oceli, litiny, oceli o vysoké pevnosti (diagramy Fe-C, Fe-Fe3C, prášková metalurgie, tepelné zpracování, klíčové vlastnosti při výběru).
  • Neželezné kovy a slitiny (rovnovážné diagramy, zpevňování, slitiny hliníku, hořčíku a titanu, typické vlastnosti, hlediska výběru).
  • Plasty, kompozity a lamináty (typy a klasifikace plastů, principy tvorby kompozitů, typické vlastnosti, hlediska výběru).
  • Keramiky a skla (typy konstrukčních keramik a skel, typické vlastnosti, hlediska výběru).

Laboratorní cvičení

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Osnova

  • Vlastnosti materiálů získaných mechanickými zkouškami (interpretace dat z tahové zkoušky).
  • Vlastnosti materiálů na základě strukturně analytických metod (rozlišení materiálů na základě struktury u mikroskopů).

Cvičení s počítačovou podporou

22 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Osnova

  • Využití software CES/Granta pro volbu materiálu.
  • Volba konstrukční oceli na základě požadovaných vlastností součásti.
  • Volba litiny/zušlechtěné oceli pro vybrané aplikace.
  • Volba neželezných slitin s nízkou měrnou hmotností pro vybrané aplikace.
  • Volba plastů a kompozitů pro vybrané aplikace.
  • Volba keramik/skel pro vybrané aplikace.