Pružnost a pevnost II (FSI-5PP)

Akademický rok 2023/2024

Garant:	doc. Ing. František Šebek, Ph.D.
Garantující pracoviště:	ÚMTMB	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je rozšíření znalostí o možnostech posuzování bezpečnosti technických zařízení. Student by měl zvládnout analytická řešení deformací a napětí u různých těles. Také jsou rozšiřovány znalosti o mezních stavech, především v podmínkách cyklického namáhání a existence trhlin v tělese. Tento předmět je zařazen jako povinně volitelný ve 3. ročníku bakalářského studia. Jeho volba (nebo volba jeho anglické verze) je doporučena v případě, že student hodlá volit program N-ADI-P, N-MET-P, N-KSI-P, N-ETI-P, N-IMB-P nebo N-VSR-P.
Výstupy studia a kompetence:
Student zvládne kategorizaci běžných typů úloh pružnosti a pevnosti a je schopen zvolit v daných podmínkách vhodnou metodiku řešení problému cestou odpovídajícího analytického řešení, přípravy vstupních údajů pro numerický výpočet nebo návrhu experimentální metody. Student bude schopen rozlišit a posoudit základní mezní stavy konstrukcí.
Prerekvizity:
Nutné znalosti z matematiky jsou lineární algebra, maticový počet, funkce jedné a více proměnných, diferenciální a integrální počet a obyčejná a parciální diferenciální rovnice. Dále je vyžadována znalost programování v softwaru MATLAB. Z mechaniky těles jsou nezbytné znalosti v rozsahu odpovídajícím předmětu Statika (především sestavování rovnic statické rovnováhy a uvolňování vazeb) a Pružnost a pevnost I (tenzory napětí a přetvoření, teorie prutů, mezních stavy tvárného a křehkého materiálu).
Obsah předmětu (anotace):
Obecná pružnost a pevnost - napětí, přetvoření a posuvy elementárního prvku kontinua v prostorové úloze. Systém rovnic obecné pružnosti a pevnosti a zobecněný Hookův zákon. Možnosti analytického řešení rovnic pružnosti a pevnosti na elementárních typech těles: tlustostěnné válcové těleso, rotující kotouče a válcová tělesa, kruhová a mezikruhová deska, rotačně symetrická bezmomentová skořepina a válcová momentová skořepina. Základy lineární elastické lomové mechaniky, posuzování tělesa s trhlinou. Únava materiálu - hlavní koncepce výpočtového hodnocení únavy.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení jsou zaměřena na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Přednášky a cvičení jsou doplněny konzultacemi.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky k udělení zápočtu: Docházka, aktivní účast na cvičeních a odevzdání zadaných příkladů, včetně jejich prezentace. Zkouška: Zkouška je rozdělena na dvě části. Náplní první povinné části je písemný test, ze kterého je možno získat maximálně 80 bodů. Náplní druhé části, která je dobrovolná, je ústní zkoušení, ze kterého je možné získat od -20 do +20 bodů. Konkrétní podobu zkoušky, typy příkladů, otázek a další podrobnosti sdělí přednášející osobně a na E-learningu v průběhu semestru.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních je povinná. Je prováděna průběžná kontrola přítomnosti studentů, včetně kontroly aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 3 hod.	nepovinná
Konzultace	13 × 2 hod.	nepovinná
Cvičení	7 × 2 hod.	povinná
Cvičení s počítačovou podporou	6 × 2 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	Obecná pružnost - základní veličiny, systém vztahů mezi nimi a zobecněný Hookův zákon Mezní stav křehkého lomu Tlustostěnné válcové těleso Rotující kotouče a válcová tělesa Kruhové a mezikruhové desky Rotačně symetrická membránová skořepina Válcová momentová skořepina Základy lineární elastické lomové mechaniky Růst trhliny při statickém a cyklickém namáhání Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – koncepce nominálních napětí Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – koncepce lokálních napětí a přetvoření Složená tělesa

Konzultace	Rozdělení do skupin a zadání příkladů Individuální konzultace Prezentace zadaných příkladů

Cvičení	Stavy napjatostí a přetvoření a zobecněný Hookův zákon Hookův zákon při vyhodnocení tenzometrických měření Mezní stav křehkého lomu (kombinované namáhání) Tlustostěnné válcové těleso Rotující kotouče a válcová tělesa Kruhové a mezikruhové desky Rotačně symetrická membránová skořepina Válcová momentová skořepina Lineární elastická lomová mechanika Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – symetrický cyklus napětí Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – asymetrický cyklus napětí Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – kombinované a neproporcionální namáhání

Cvičení s počítačovou podporou	Stavy napjatostí a přetvoření a zobecněný Hookův zákon Hookův zákon při vyhodnocení tenzometrických měření Mezní stav křehkého lomu (kombinované namáhání) Tlustostěnné válcové těleso Rotující kotouče a válcová tělesa Kruhové a mezikruhové desky Rotačně symetrická membránová skořepina Válcová momentová skořepina Lineární elastická lomová mechanika Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – symetrický cyklus napětí Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – asymetrický cyklus napětí Mezní stav únavové pevnosti prutových těles – kombinované a neproporcionální namáhání

Literatura - základní:
1. DOWLING, N. E. Mechanical behavior of materials: Engineering methods for deformation, fracture, and fatigue. 3rd Ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2007. ISBN 0-13-186312-6.
2. UGURAL, A. C. Plates and Shells: Theory and Analysis. 4th Ed. Boca Raton: CRC Press, 2018. ISBN 978-1-138-03245-3.
3. BUDYNAS, R. G. a NISBETT, J. K. Shigleyho konstruování strojních součástí. Brno: Vysoké učení technické v Brně – Nakladatelství VUTIUM, 2023. ISBN 978-80-214-5471-2.
4. ONDRÁČEK, E.; VRBKA, J.; JANÍČEK, P. a BURŠA, J. Mechanika těles: Pružnost a pevnost II. 4. přeprac. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2006. ISBN 80-214-3260-8.
5. JANÍČEK, P. a PETRUŠKA, J. Pružnost a pevnost II: Úlohy do cvičení. 3. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2007. ISBN 978-80-214-3441-7.

Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program	Forma	Obor	Spec.	Typ ukončení	Kredity	Povinnost	St.	Roč.	Semestr
B-VTE-P	prezenční studium	--- bez specializace	--	zá,zk	5	Povinný	1	3	Z
B-ZSI-P	prezenční studium	STI Základy strojního inženýrství	--	zá,zk	5	Povinně volitelný	1	3	Z
B-MET-P	prezenční studium	--- bez specializace	--	zá,zk	5	Povinně volitelný	1	3	Z