Detail předmětu

Mezní stavy materiálů

FSI-6MSAk. rok: 2025/2026

Konstrukční návrhy strojů, vozidel i konstrukcí, které jsou ekonomické a bezpečné vyžadují jednak efektivní využití materiálu a jednak záruku, že nedojde k havárii konstrukce z titulu poškození materiálu. Havárie konstrukce, zařízení způsobená selháním materiálu se označuje termínem Mezní stav materiálu. Jedná se tedy o vědní obor, který se věnuje studiu mechanických vlastností materiálu, především problémům, jako je vznik deformace, iniciace a šíření lomu. Kurs obsahuje jak tradičně používané přístupy pro hodnocení deformačního a lomového chování (zkoušení materiálu, vznik plastické deformace, vysokocyklová únava a creep), tak i relativně nové přístupy, jako jsou např. nízkocyklová únava a zvláště lomová mechanika.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Vstupní znalosti

Úvodní vysokoškolské kurzy z matematiky, chemie, fyziky a materiálových věd

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky udělení zápočtu: Základní podmínkou udělení zápočtu je absolvování všech cvičení a zpracování protokolů ze cvičení podle pokynů učitele.
Nedílnou součástí pro získání klasifikovaného zápočtu je úspěšné zvládnutí testu, který se skládá z příkladů. V této části je možné použít poznámky z přednášek a protokoly ze cvičení.
Zkouška: Zkouška se skládá ze dvou částí - písemné a ústní. V písemné části zkoušky student musí úspěšně zvládnout test skládající se z teoretických otázek. V případě, že student v teoretickém testu nedosáhne alespoň 50% úspěšnost, není připuštěn k ústní části zkoušky. Při ústní zkoušce student zodpoví otázky zadané zkoušejícím v rozsahu odpřednášené a odcvičené látky.
Cvičení jsou povinná a neúčast na cvičeních musí být omluvena. V případě neúčasti na cvičení student vypracuje ze cvičení protokol a prokáže vyučujícímu, že danou problematiku pochopil.

Učební cíle

Kurs je zaměřen na metody používané k zajištění integrity strojních zařízení a konstrukcí. Metody zahrnují dvě části - vlastní výpočet a hodnocení odolnosti materiálu vůči porušení. Úkolem kursu je výklad podstaty a hodnocení odolnosti materiálu vůči porušení na základě materiálových charakteristik (mez kluzu, lomová houževnatost nebo křivky napětí - doba života při únavě nebo při creepu).

Tento předmět je zařazen jako povinně volitelný ve 3. ročníku obecného bakalářského studia. Jeho volba je doporučena v případě, že student hodlá volit obor M-ADI, M-FLI, M-IMB, M-MTI, M-MET či M-PRI.

Kurs umožňuje studentům získat přehled o podstatě, způsobu měření a praktickém použití mechanických charakteristik konstrukčních materiálů.

Základní literatura

Anderson T.L:: Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications, CRS Press 1995 (EN)
Ashby F.M.- Jones D.R.H.:: Engineering Materials I,II,Pergamon Press 1995 (EN)
Dowling E.N.: : Mechanical Behaviour of Materials,Prentice Hall International Editions 1993 (EN)

Doporučená literatura

http://ime.fme.vutbr.cz/index.php/cs/studium/podklady-pro-vyuku-zimni-semestr (CS)
Strnadel B.: Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství, skripta VŠB, dostupné v areálové knihovně (CS)
Veles P.: Mechanické vlastnosti a skúšanie kovov, ALFA, SNTL 1985 (SK)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

  • Program B-ZSI-P bakalářský

    specializace STI , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Osnova

Vymezení předmětu mezní stavy materiálů
Elastická deformace
Plastická deformace I - fyzikální princip
Plastická deformace II. Křivka napětí - deformace smluvní a skutečná
Časově závislá deformace - creep, vnitřní útlum
Základy lineární elastické lomové mechaniky. Kriteria lomu G,K.
Základy elasticko - plastické lomové mechaniky (CTOD, J- integrál)
Křehký lom ocelí I, tranzitní teploty
Křehký lom ocelí II, lomová houževnatost
Únava materiálu I
Lomové chování keramiky, plastů
Aplikace lomové mechaniky při konstrukčním návrhu součásti.
Shrnutí probrané látky formou referátů, které si připraví studenti.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Osnova

1 - Úvodní cvičení. Exkurze v laboratořích mechanických zkoušek. Internet - vyhledávání materiálů, norem a literatury.
2 - Příklady na využití poznatků o elastickém chování materiálů
3 a 4 - Příklady na využití poznatků o plastické deformaci
5 a 6 - Příklady na využití poznatků o tranzitním lomovém chování ocelí
7 a 8 - Příklady na využití poznatků z oblasti lomové mechaniky
9 - Příklady na využití poznatků o únavě materiálu
10 - Příklady na využití poznatků o creepovém chování materiálu
11 - Praktické příklady - kovy
12 - Praktické příklady - plasty a keramiky
13 - Praktické příklady, pohovor pro udělení zápočtu
Poznámka - Návody do cvičení jsou aktualizovány a studenti si je mohou zkopírovat z internetových stránek