Teorie tváření (FSI-HTA)

Akademický rok 2022/2023
Garant: Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Hlavním cílem předmětu "Teorie tváření" je vybavit studenty teoretickým základem a metodikou k řešení technologií tváření na fyzikálních principech plastické deformace a na teorii plasticity. Úkolem předmětu je studentům poskytnout znalosti, které jsou nezbytné pro tvůrčí a komplexní inženýrské řešení technologií tvářecích procesů.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět TEORIE TVÁŘENÍ umožňuje studentům získat potřebné vědomosti ke zjednodušeným matematickým popisům tvářecích dějů při uplatnění fyzikálních,chemických, mechanických a termodynamických principů změny kovových těles z elastického do plastického stavu a dále při jejich plastickém přetváření do požadovaného tvaru. Student se naučí stanovit zatížení tvářecího nástroje, stroje a určit kritické hodnoty přetvoření.
Prerekvizity:
Předpokladem úspěšného zvládnutí předmětu jsou znalosti z aplikované matematiky a fyziky, nauky o materiálu, pružnosti, pevnosti a plasticity a přehled o technologiích tváření.
Obsah předmětu (anotace):

Základem komplexního, inženýrského řešení technologických procesů tváření je teorie plasticity a tváření se systémem počítačové podpory. Obsah předmětu, vychází z nejdůležitějších vybraných kapitol fyzikální podstaty plastické deformace, tvařitelnosti kovů a slitin, základů matematické teorie plasticity, analytických a experimentálně analytických metod teoretického řešení tvářecích procesů s počítačovou podporou. Předmět poskytuje základní vědomosti a schopnost matematického popisu tvářecích dějů při uplatnění fyzikálních, chemických, mechanických a termodynamických principů přechodu kovovových těles z elastického do plastického stavu a při jejich plastickém přetváření do požadovaného tvaru. Stanovuje zatížení tvářecích nástrojů, strojů, provádí analýzu přetvoření, určuje kritické hodnoty a poskytuje úvod do modelování procesů tváření, za počítačové podpory.
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:
Podmínky udělení zápočtu: prezence ve cvičení, vypracování a přijetí 10ti elaborátů na samostatná zadání ve cvičení s využitím doporučené počítačové podpory. Pokud tuto podmínku student nesplní, může učitel v odůvodněných případech zadat náhradní programy cvičení. Zkouška je veřejná a prověřuje znalosti ze tří základních okruhů předmětu,tj.
1)fyzikální podstaty plastické deformace a tvařitelnosti kovů a slitin, 2)matematické teorie plasticity,
3)metod řešení tvářecích procesů.
Ústní zkouška je vykonána po předběžné písemné přípravě vytažené komplexní otázce se třemi podotázkami, ze základních okruhů předmětu. Hlavní důraz je kladen na pochopení metody řešení a schopnosti aplikace známých analytických a experimentálně-analytických modelů výpočtu.
Zkouška je veřejná, bude mít písemnou přípravu a ústní část. Hodnotí se klasifikačním stupněm ECTS.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednáškách je doporučená.
Účast na cvičeních je povinná.
Docházka do cvičení je pravidelně kontrolována a účast ve výuce je zaznamenávána.
Nahrazení neúčasti ve cvičeních je prováděno během semestru cestou zadání náhradních témat cvičení a konzultacemi.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

1.Fyzikální podstata tvárné deformace. Tvařitelnost kovů a slitin.


2.Přetvárné odpory, vliv základních parametrů. Přetvárná práce a síla.


3.Shrnutí základů matematické teorie plasticity. Dílčí teorie.


4.Podmínky vzniku plastické deformace. Analýza procesu přetvoření.


5.Analytické a experimentálně analytické metody řešení tvářecích procesů.


6.Pěchování mezi rovnoběžnými rovinami, Siebelovo a Unksovovo řešení.


7.Dopředné protlačování, rozbor napjatosti a přetvoření.

8.Zpětné protlačování, řešení podle Dippera, Sachse a Siebela.

9.Zápustkové kování podle Tomlenova, Gubkina, Gelei a Storoževa.

10.Ohýbání tenkých prutů a širokých pásů.

11.Hluboké tažení, napjatost a přetvoření, výpočet dle Sachse a Šofmana.

12.Metoda přetvárných odporů. Teorie malých pružně-plastických deformací.

13.Napjatost při volném a uzavřeném střihu a při přesném stříhání.
    Laboratorní cvičení

1.Otázky z fyzikální podstaty plastické deformace, ukázky, elaborát.


2.Vyhodnocení parametrů přetvoření, rychlosti přetvoření, elaborát.


3.Výpočty hlavních a efektivních napětí, grafická interpretace, elaborát.


4.Vyhodnocení křivek přetvárých odporů z experimentů, elaborát.


5.Výpočty deformačních odporů a sil při pěchování , elaborát.

6.Napjatost a síly při dopřed.protlačování. elaborát.

7.Napjatost a síly při zpětném protlačování, elaborát.

8.Zápustkové kování, výpočet kovacích sil. , elaborát.

9.Výpocet ohýbacích sil a odpružení, elaborát.

10.Napjatost, síly a počet tažných operací, elaborát.

11.Vyhodnocení napjatosti a přetvoření na výtažku, elaborát.

12.Napjatosti při běžném a přesném stříhání. elaborát.


13.Závěr cvičení, diskuse k elaborátům. Zápočet
Literatura - základní:
1. Metals handbook, Ninth Edition: Forming and Forging. Vol 14. Metals Park, Ohio: American Society for Metals, c1988, 17 v. ISBN 0-87170-007-7.
2. LANGE, Kurt. Handbook of metal forming. New York: McGraw-Hill, c1985, 900 p. ISBN 00-703-6285-8.
3. MIELNIK, Edward M. Metalworking science and engineering. New York: McGraw-Hill, c1991, 976 p. McGraw-Hill. ISBN 00-704-1904-3.
4. ASM handbook: Metalworking, Bulk Forming. Vol.14A, Editor: ASM International, 2005, 888 s. ISBN 08-717-0708-X.
5. MARCINIAK, Z. Mechanics of sheet metal forming. Oxford: Butterwort-Heinemann, 2002. ISBN 0-7506-5300-0.
Literatura - doporučená:
1. FOREJT, Milan. Teorie tváření. Učební texty. 2. vyd. VUT Brno : AN CERM, s.r.o. Brno, 2004. 167 s. ISBN 80-214-2764-7.
2. FOREJT, Milan. Teorie tváření, Návody do cvičení. Studijní opora FSI VUT, říjen 2004 (novela 2020)
3. FARLÍK Alois a Emanuel ONDRÁČEK.Teorie dynamického tváření. sv.6137. Praha: SNTL, 1968, 315 s., DT 621.7.014
4. FOREJT, Milan a Miroslav PÍŠKA. Teorie obrábění, tváření a nástroje. Brno: A N CERM, 2006. ISBN 80-214-2374-9. ( dotisk 2008, 2012, 2015, 2018)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 6 Povinně volitelný 1 1 L
N-STG-P prezenční studium STM Strojírenská technologie a průmyslový management -- zá,zk 6 Povinně volitelný 2 1 L
N-STG-P prezenční studium STG Strojírenská technologie -- zá,zk 6 Povinný 2 1 L