Detail předmětu

Mezní stavy kovových konstrukcí

FSI-RMKAk. rok: 2025/2026

Mezní stavy – jejich všeobecná klasifikace, mezní stavy v pevnostních výpočtech. Únava konstrukcí, základní charakteristiky, výpočtové posouzení životnosti při nízkocyklové a vysokocyklové únavě. Nejvýznamnější koncepce lineárně-elastické a elasto-plastické lomové mechaniky. Hodnocení odolnosti konstrukcí proti křehkému porušení v etapě jejich návrhu. Posouzení zjištěné vady typu trhliny při statickém (jednosměrném) a cyklickém namáhání.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Petr Vosynek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Vstupní znalosti

Deformačně-napěťová analýza prutových těles. (Pružnost pevnost I, výhodou Pružnost pevnost II)
Smluvní výpočty strojních součástí. (Části a mechanismy strojů)
Deformačně-napěťová analýza součástí pomocí metody konečných prvků. (např. Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP)
Materiálové charakteristiky kovových materiálů (bez apriorní trhliny a s trhlinou) z hlediska statického (jednosměrného) a cyklického zatěžování a dále z hlediska snížené, normální a zvýšené teploty. (Nauka o materiálu, Deformace a porušování materiálů, výhodou Mezní stavy materiálů)

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Pro udělení zápočtu je požadována aktivní účast na cvičeních a vypracování zadaných semestrálních projektů. Zkouška se skládá z písemné části formou testových otázek a v případně nejasností i z ústní části.
Účast na cvičení je povinná. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. Delší nepřítomnost se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů cvičícího nebo přednášejícího lektora.

Učební cíle

Seznámit studenty s pojmy a charakteristikami mezních stavů. Z obsáhlého souboru mezních stavů bude v tomto předmětu věnována zvýšená pozornost pouze nejčastěji se vyskytujícím mezním stavům, tj. mezním stavům únavového a křehkého porušení s ohledem na současné metody, normy a předpisy.
Získání komplexního pohledu na strukturu mezních stavů při navrhování a posuzování kovových konstrukcí. V další technické praxi již budou absolventi schopni (podle potřeby) zpřesňovat jednotlivé kroky posouzení podle potřebných předpisů, norem nebo směrnic.

Základní literatura

Anderson, T. L.: Fracture mechanics: fundamentals and applications. Fourth edition. Boca Raton, [2017]. ISBN 978-1-4987-2813-3. (EN)
Dowling, N. E.: Mechanical behavior of materials: engineering methods for deformation, fracture, and fatigue, 4th ed. Boston: Pearson, c2013. ISBN 01-313-9506-8. (EN)
Lee, Y.L., Barkey M.E., Kang H.T.: Metal fatigue analysis handbook: Practical problem-solving techniques for computer-aided engineering. USA: Elsevier, 2012. ISBN 978-0-012-385204-5. (EN)
Vlk, M.: Dynamická pevnost a životnost, skriptum, VUT Brno 1992 (CS)
Vlk, M., Florian, Z.: Mezní stavy a spolehlivost, skriptum, Brno 2007 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-IMB-P magisterský navazující

    specializace IME , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace BIO , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Vosynek, Ph.D.

Osnova

 Úvod do problematiky. Mezní stavy, vymezení pojmu, klasifikace MS.
 Soubor vybraných mezních stavů technických objektů.
 Koncepce (filozofie) navrhování a posuzování, plán pro zajištění integrity konstrukce.
 Porušování při cyklickém zatěžování bez apriorní trhliny.
 Subkritický růst trhliny.
 Křehký lom.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Vosynek, Ph.D.

Osnova

 Posuzování životnosti svarových spojů bez apriorní trhliny.
 Posouzení životnosti svarového spoje s detekovanou vadou typu trhlina.
 Posouzení životnosti vrubovaného tělesa v oblasti vysokocyklové únavy.
 Posouzení životnosti vrubovaného tělesa v oblasti nízkocyklové únavy.
 Využití parametrů LELM k výpočtu životnosti.
 Určení hodnoty J-integrálu pomocí MKP a její využití.
 Použití lomového diagramu při posuzování tělesa s trhlinou.
 Zápočet.