Detail předmětu

Mechanika kompozitů

FSI-RMOAk. rok: 2025/2026

Základní pojmy, klasifikace kompozitů. Vláknové kompozity. Mechanické vlastnosti používaných vláken a materiálů matric. Tuhost dlouhovláknových kompozitů v podélném a příčném směru - směšovací pravidlo. Pevnost v podélném a příčném směru. Kritický objem vláken, minimální objem.
Krátkovláknové kompozity, teorie přenosu zatížení. Přenosová a kritická délka. Tuhost a pevnost. Ortotropické vlastnosti jako důsledek struktury vláknových kompozitů, hlavní osy ortotropie. Hookeův zákon anisotropického materiálu, ortotropického materiálu a transversálně ortotropického materiálu v hlavním souřadnicovém systému. Hookeův zákon pro rovinný vláknový kompozit v obecném směru. Podmínky pevnosti 2-D vláknového kompozitu. Konstitutivní vztahy u laminátové stěny a desky, napjatost a deformace. Aplikace na tenkostěnnou laminátovou tlakovou nádobu, pevnostní kontrola.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Ing. Zdeněk Majer, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Vstupní znalosti

Znalost základních pojmů pružnosti a pevnosti (napětí, hlavní napětí, deformace, přetvoření, obecný Hookeův zákon), membránová teorie skořepin. Základy MKP a elementární znalost práce se systémem ANSYS.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zápočet se uděluje na základě úspěšného obhájení závěrečného zápočtového
projektu, majícího charakter výpočtového modelování mechanických
vlastností kompozitního materiálu definované struktury pomocí programu
metody konečných prvků ANSYS.
Zkouška je kombinovaná a obsahuje písemnou část, formou průřezového
testu a následný ústní pohovor.
Účast na cvičení je povinná. Omluvená neúčast se nahrazuje samostatným vypracováním úloh podle pokynů vyučujícího.

Učební cíle

Cílem předmětu je získání základních informací a poznatků o mechanickém
chování kompozitních materiálů se zaměřením zejména na kompozity vláknové.
Na základě známých mechanických vlastností složek a geometrické struktury
se určují mechanické a pevnostní vlastnosti kompozitu. Studenti se
seznámí s metodami používanými ke stanovení napjatosti, deformace
a bezpečnosti kompozitních materiálů a typických konstrukcí
z kompozitních materiálů.
Získání poznatků o směrovém chování kompozitních materiálu a metodách
používaných pro napěťovou a deformační analýzu a pevnostní kontrolu
kompozitních materiálů a vybraných konstrukcí.

Základní literatura

Agarwal,B.D., Broutman,L.J.: Vláknové kompozity, SNTL, Praha, 1987
Jones,R.M.: Mechanics of composite materials. Hemisphere Publishing Corporation, New York, 1975
Krishan K. Chawla: Composite materials. Science and Engineering. Springer-Verlag, New York, Berlin, Heidelberg, 1998

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-IMB-P magisterský navazující

    specializace IME , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace BIO , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zdeněk Majer, Ph.D.

Osnova

1. Úvod. Vlákna, matrice.
2. Výroba a vyráběné tvary.
3. Základní vlastnosti kompozitu. Mikromechanika.
4. Makromechanika. Klasická teorie laminátů.
5. Únosnost. Poruchová kritéria.
6. Stabilita.
7. Sendvičové konstrukce.
8. Mechanické vlastnosti, zkoušení.
9. Vlastnosti kompozitních systémů.
10. Spojování kompozitních konstrukcí.
11. Kvalita, řízení kvality.
12. Požadavky leteckých předpisů.
13. Aplikace na konstrukce. Zkoušky.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zdeněk Majer, Ph.D.

Osnova

MKP simulace podélné tahové zkoušky vláknového kompozitu-ověření analytických vztahů.
MKP simulace příčné tahové zkoušky vláknového kompozitu-ověření analytických vztahů.
MKP simulace smykové zkoušky vláknového kompozitu-ověření analytických vztahů.
MKP simulace podélné, příčné a smykové zkoušky vláknového kompozitu s využitím homogenizace.
MKP simulace koncentrace napětí ve vláknovém kompozitu.
Praktická ukázka výroby a zkoušek kompozitů.
Kontrola semestrální práce, zápočet.

Elektronické učební texty

Vrbka, J.; Mechanika kompozitů; ÚMTMB, FSI, VUT v Brně; 2014
FSI-UMT-ucebni text-Mechanika kompozitů-121217.pdf 4.03 MB