Deformace a porušování materiálu (FSI-RDF)

Akademický rok 2020/2021
Garant: prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMVI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
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).
Výstupy studia a kompetence:
Kurs umožňuje studentům získat přehled o podstatě, způsobu měření a praktickém použití mechanických a lomově mechanických charakteristik konstrukčních materiálů.
Prerekvizity:
Vysokoškolské kurzy z matematiky, fyziky, materiálových věd a mechaniky.
Obsah předmětu (anotace):
Ztráta funkce, havárie komponenty, konstrukce či zařízení způsobená selháním materiálu při mechanickém zatěžování se označuje termínem mezní stav materiálu. Meznímu stavu obvykle předchází deformační historie, důsledkem mezního stavu je kromě ztráty funkčnosti zařízení obvykle některý z typů porušování. Předmět navazuje na základní kurz Mezní stavy materiálu. Věnuje se především problémům, jako je vznik deformace, iniciace a šíření lomu při různých způsobech zatěžování. Kurs obsahuje jak tradičně používané přístupy k hodnocení deformačního a lomového chování, chování materiálu při jednoosém tahu, vznik plastické deformace, únava a creep, tak i relativně nové přístupy, používané např. nízkocyklovou únavou a zvláště pak lomovou mechanikou. Jevy a souvislosti jsou vysvětlovány ve vazbě na strukturu typických skupin konstrukčních materiálů a kurz je proto zvláště vhodný pro studijní obory s menším zastoupením či úplnou absencí materiálových předmětů.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet: Základní podmínkou udělení zápočtu je absolvování všech cvičení a zpracování úkolů ze cvičení podle pokynů učitele. Zkouška: Zkouškou jsou prověřovány znalosti pojmů a podstaty probírané tématiky. Důraz je kladen na ověření schopnosti aplikovat získané znalosti. V písemné části zkoušky student odpovídá stručně na zadané otázky. V ústní části zkoušky jsou kladeny doplňující otázky, resp. student obhajuje písemnou část.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
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.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Mezní stavy a design materiálů
2. Elastická a anelastická deformace
3. Plastická deformace - dislokace a deformační zpevnění
4. Plastická deformace při jednoosém tahu
5. Teplotní závislost plastické deformace a creepová deformace
6. Porušování materiálu, kriteria lomu.
7. Parametry lineární elastické a elasto - plastické lomové mechaniky
8. Lomová houževnatost a její určování
9. Křehký lom ocelí - teplotně tranzitní přístup
9. Teplotní závislost lomové houževnatosti, universální křivka
10. Porušování svarových spojů, metody hodnocení
11. Únavové poškození a porušování materiálů
12. Superpozice poškozovacích mechanismů
13. Deformace a porušování plastů a keramiky
    Cvičení 1. Exkurze v laboratořích mechanických zkoušek. Literatura a databáze.
2. Příklady na využití poznatků o elastickém chování materiálů
3. a 4. Příklady na využití poznatků o plastické deformaci a tahové zkoušce
5. a 6. Příklady na využití poznatků o tranzitním lomovém chování ocelí
7. a 8. Příklady na využití poznatků z oblasti lomové mechaniky
9. Praktické příklady – kovy a svary
10. a 11. Příklady na využití poznatků o únavě materiálu
12. a 13. Prezentace studentů
Literatura - základní:
1. Anderson T.L: Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications, CRS Press 2005
2. Ashby F.M.- Jones D.R.H.: Engineering Materials I,II,Pergamon Press 1995
3. Dowling E.N.: Mechanical Behaviour of Materials,Prentice Hall International Editions 1993
Literatura - doporučená:
1. Veles P.: Mechanické vlastnosti a skúšanie kovov, ALFA, SNTL 1985
2. Strnadel B.: Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství, skripta VŠB, dostupné v areálové knihovně
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-IMB-P prezenční studium BIO Biomechanika -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L
N-IMB-P prezenční studium IME Inženýrská mechanika -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L