Užitné vlastnosti a volba materiálu (FSI-WUV-A)

Akademický rok 2019/2020
Garant: prof. Ing. Jiří Švejcar, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMVI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: angličtina
Cíle předmětu:
Kurz završuje proces výchovy budoucího materiálového inženýra,
shrnuje rozšiřuje a prohlubuje jeho dosavadní znalosti
konstrukčních materiálů a jejich užitných vlastností, učí jej
souvislostem mezi optimální volbou materiálu a činiteli, které
je třeba při volbě zohlednit. Poskytuje informace o způsobech
optimalizace volby materiálu.
Výstupy studia a kompetence:
Znalost činitelů ovlivňující volbu materiálu a postupů,
usnadňujících optimalizaci volby materiálu. Relace mezi
materiálovými vlastnostmi, technologií a konstrukcí (funkčnosti
a užitnými parametry výrobku) a užitných vlastnostech
strojírenských materiálů, včetně materiálů nejnovějších.
Znalost práce s databázemi a expertními systémy.
Prerekvizity:
Předmět uzavírá studium materiálového inženýrství a je vystavěn na znalostech, které studenti v této specializaci získali. Předpokladem pro studium tohoto předmětu jsou tedy velmi dobré znalosti materiálových věd v celé jejich šíři, získané v průběhu bakalářského studia a zejména pak při studiu magisterské specializace.
Obsah předmětu (anotace):
Filosofie volby materiálu v procesu navrhování, kriteria užitných vlastností, hlavní hlediska pro volbu materiálu a jejich vzájemné ovlivnění. Vztah materiálu, technologie a konstrukce. Algoritmy volby materiálu a technologie. Ekonomičnost volby (materiálové a výrobní náklady, energet. a surovinová náročnost), technologie výroby a volba materiálu, dopad volby materiálu na životní prostředí ve výrobním a uživatelském cyklu. Volba podle rozhodujících materiálových vlastností.Nástroje pro volbu materiálu a její formalizaci Počítačová podpora volby materiálu. Užitné vlastnosti progresivních materiálů.
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:
Zápočet:soubor vypracovaných zadání
Zkouška:písemná a ústní část
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních,v případě neúčasti písemé zpracování zadání
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.Filozofie a metodologie volby materiálu
2.Volba materiálu a technologie v procesu navrhování komponent
3.Nástroje pro volbu materiálu (Ashbyho přístup)
4.Nástroje pro volbu materiálu (matriční metody)
5.Nástroje pro volbu materiálu( vícenásobná omezení a cíle v konflikt),hodnotová a fraktografická analýza
6.Počítačová podpora volby materiálu a technologie
7.Hlediska pro volbu materiálu (technologie, ekonomické aspekty)
8. Hlediska pro volbu materiálu( environmentální aspekty, technický a průmyslový design)
9.Specifické případy volby materiálu a technologie (hybridní materiály, inverzní úloha, časově omezená životnost aj.)
10. Volba technologie, algoritmy a nástroje
11.Volba materiálu a technologie z hlediska základních materiálových charakteristik
12. Volba materiálu a technologie z hlediska základních materiálových charakteristik
13 Příklady volby materiálu pro vybrané inženýrské komponenty
    Laboratorní cvičení 1.Zadání ročníkové práce, úvod do software CES pro volbu materiálu
2. Seznámení se s možnostmi CES software, volba materiálu expertním přístupem
3.Práce s Ashbyho grafy a indexy užitných vlastností
4.Aplikace Pughovy rozhodovací matrice pro volbu materiálu
5.Aplikace metody polygonu a Dominicovy metody pro volbu materiálu
6.Aplikace přístupu Pahla a Beitze pro volbu materiálu
7.Použití eco-auditu pro environmentální hlediska volby materiálu
8.Stanovení orientační ceny výrobku
9.Vícenásobné cíle při volbě materiálu (Ashbyho metoda)
10. Design nových materiálů
11. Případové studie-Ashbyho metoda , prezentace ročníkových zadání
12.Prezentace ročníkových prací
13.Opakování probrané látky a zápočet( event. dokončení prezentací)
Literatura - základní:
1. ASM INTERNATIONAL. ASM handbook. Volume 20, Material Selection and Design. Materials Park, ASM International, 1997, 958 s. ISBN 978-0-87170-386-6
2. ASHBY, M. F. Materials Selection in Mechanical Design 2. část: Materials and Process Selection Charts. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1995, 57 s. ISBN 0-7506-2727-1.
3. ASHBY, M. F., JOHNSON, K. Materials and design: The Art and Science of Material Selection in Product Design. Elsevier: Butterworth-Heinemann, 2006, 336 s. ISBN 0-7506-5554-2.
Literatura - doporučená:
1. Ashby, M.F.: Materials Selection in Mechanical Design, , 0
2. Macek K., Zuna P.: Materials science (course book in Czech), , 0
3. Ptáček et al.: Materials science (course book in Czech), , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2I-Z příjezd na krátkodobý studijní pobyt M-STI Strojní inženýrství -- zá,zk 5 Doporučený kurs 2 1 L