Experimentální mechanika (FSI-REM)

Akademický rok 2023/2024
Garant: Ing. Petr Krejčí, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Seznámit studenty se soudobými metodami, přístrojovou a výpočetní technikou pro zjišťování vstupních údajů potřebných pro výpočtové modelování strojů a jejich dílců a verifikací jeho výsledků. Kurs se zaměřuje především na způsoby vyšetřování napjatosti a přetvoření, kinematických veličin, sil, momentů, tlaků a hluku a zpracování získaných výsledků.
Výstupy studia a kompetence:
Přehled o soudobých možnostech experimentálního vyšetřování vybraných mechanických veličin potřebných pro posuzování bezporuchovosti strojů a jejich dílců. Základní praktické znalosti a zkušenosti z této problematiky. Schopnost formulovat reálné požadavky na tyto činnosti u specializovaných pracovišť a kvalifikovaně zhodnotit a interpretovat jejich výsledky.
Prerekvizity:
Základní znalosti z oblasti měření elektrických a neelektrických veličin, matematické statistiky, mechaniky těles, pružnosti a pevnosti.
Obsah předmětu (anotace):
Základy elektrických metod měření mechanických veličin. Zpracování spojitých a diskrétních náhodných procesů v časové a frekvenční oblasti. Metody pro určování napjatosti a přetvoření v bodě tělesa a v jisté oblasti tělesa (především odporová tenzometrie, reflexní fotoelasticimetrie, křehké laky, DIC). Měření kinematických veličin, sil, momentů a tlaků.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Požadavky na udělení zápočtu: aktivní účast na cvičeních, kvalitní vypracování laboratorních úloh, řešení dodatečných úloh v případě omluvené delší neúčasti.
Zkouška - kombinovaná (písemná a ústní). V písemné části musí student prokázat znalost základních pojmů, důležitých zákonitostí a jejich aplikace; v ústní části pak probíhá diskuse nad písemnou částí zkoušky a protokoly z laboratorních cvičení.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
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.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod do metodiky experimentálních prací.
2. Popis měřícího řetězce
3. Pasivní a aktivní senzory mechanických veličin.
4. Spojité a diskrétní signály - metodika jejich zpracování.
5. Digitální filtrace signálů.
6. Aparatury pro měření mechanických veličin.
7. Měření kinematických veličin.
8. Metody pro určování napjatosti a přetvoření těles.
9. Vlastnosti odporových tenzometrů.
10. Hlediska pro optimální volbu odporových tenzometrů.
11. Optické metody (DIC, fotoelasticimetrie, moiré, holografie, spekl).
12. Měření zbytkových napětí. Detekce trhlin.
13. Měření sil, kroutících momentů a tlaků.
    Laboratorní cvičení 1. Bezpečnost při práci v laboratoři.
2. Nejistoty měření. Teoretické otázky statistického zpracování výsledků měření.
3. Určení deformačního součinitele odporového tenzometru.
4. Měření rovinné napjatosti při kombinovaném namáhání.
5. Zpracování náhodných procesů na počítači.
6. Ohýbaný prut. Určení vlastní frekvence a tlumení.
7. Posouzení siloměrného prvku.
8. Dynamika rotorových soustav.
9. Membránová teorie skořepin.
10. Porovnání výpočtového modelování s experimentem.
11. Porovnání samokompenzace odporových tenzometrů.
12. Digitální korelace obrazu.
13. Měření zbytkového napětí odvrtávací metodou.
Literatura - základní:
1. Kobayashi, A.S.: Handbook on Experimental Mechanics., Prentice Hall, New Jersey 1987
2. Dally, J.W. et al.: Instrumentation for Engineering Measurements, John Wiley&Sons, New York 1984
3. Harris, C.M.: Shock and Vibration Handbook, McGraw Hill 1996
Literatura - doporučená:
1. Vlk M. et al., Experimentální mechanika. VUT FSI 2003 (www.fme.vutbr.cz/opory)
2. Miláček, S.: Měření a vyhodnocování mechanických veličin, ČVUT Praha 2001
3. Janíček P., Technický experiment. VUT FS Brno 1988
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 2 1 Z
N-IMB-P prezenční studium IME Inženýrská mechanika -- zá,zk 6 Povinný 2 1 Z
N-IMB-P prezenční studium BIO Biomechanika -- zá,zk 6 Povinný 2 1 Z