Únava a životnost leteckých konstrukcí (FSI-OUZ-A)

Akademický rok 2022/2023
Garant: Ing. Petr Augustin, Ph.D.  
Garantující pracoviště: LÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: angličtina
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámení se specifickými metodami řešení problému životnosti leteckých konstrukcí navazující na znalosti získané v předchozích kurzech.
Výstupy studia a kompetence:
Praktický výpočet bezpečné životnosti pro kritické místo draku letounu s uvážením všech podstatných zatížení, práce se spektry zatížení, výběr únavové křivky. Obecný přehled v dalších oblastech únavy leteckých konstrukcí včetně seznámení se zkušenostmi z únavových zkoušek prováděných certifikovanou Zkušebnou letecké techniky Leteckého ústavu.
Prerekvizity:
Základní poznatky o struktuře a mezních stavech materiálů. Základní znalosti z pružnosti a pevnosti. Přehled o konstrukčním řešení draků letadel. Výpočet zatížení letounu, napjatosti a deformace tenkostěnných leteckých konstrukcí.
Obsah předmětu (anotace):
Konstrukce s bezpečnou životností (safe-life) a s přípustným poškozením (damage tolerance) jakožto dvě základní návrhové koncepce leteckých konstrukcí. Měření zatížení draku letounu, zpracování výsledků do spekter zatížení. Výpočtové stanovení bezpečné životnosti. Návrh typického profilu letu, výběr únavové křivky, hypotézy kumulace únavového poškození. Stanovení bezpečné životnosti pomocí únavových zkoušek konstrukčních uzlů a celého draku. Předpisové požadavky na konstrukce s připustným poškozením, návrh systému periodických prohlídek na základě růstové křivky únavové trhliny. Přehled metod nedestruktivního zkoušení používaných v letectví.
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:
Rozhodujícím kritériem hodnocení je výsledek písemného testu zaměřeného na teoretické znalosti s otázkami tvořícími průřez celého kurzu. Další podmínkou je předložení správně vypracovaných protokolů z výpočtových cvičení a účast na cvičeních.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Výpočtová cvičení. V případě odůvodněné nepřítomnosti jsou nahrazována vypracováním dodatečných protokolů.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Návrhové koncepce leteckých konstrukcí a průkaz jejich životnosti.
2. Požadavky předpisů letové způsobilosti v oblasti únavy a životnosti.
3. Stádia únavového procesu. Fraktografická rekonstrukce růstu únavové trhliny.
4. Koncepce bezpečné životnosti.
5. Typický profil letu. Měření a zpracování proměnlivých zatížení. Spektra poryvových, obratových a pozemních zatížení. Cyklus Z-V-Z.
6. Únavové křivky leteckých konstrukcí. Hypotézy kumulace únavového poškození.
7. Metody výpočtové predikce únavové životnosti (NSA, LESA, LPSA). Únava při víceosém stavu napjatosti.
8. Únavové zkoušky a jejich vyhodnocení. Zkoušky na jedné hladině, zkoušky programové a zkoušky náhodným zatěžováním. Zařízení pro únavové zkoušky.
9. Odhad bezpečné životnosti na základě teoretického výpočtu a únavové zkoušky. Systémy pro sledování čerpání únavového života.
10. Koncepce přípustného poškození. Návrh systému periodických prohlídek.
11. Přehled NDT metod. Požadavky předpisů JSSG-2006 a MIL-A-83444.
12. Základy lomové mechaniky. Analýza zbytkové pevnosti.
13. Šíření trhliny při konstantní amplitudě zatížení a při složitém průběhu zatěžování.
    Cvičení 1. – 4. Výpočet bezpečné životnosti cvičného letounu podle metodiky FAA AC23-13A.
5. – 9. Výpočet bezpečné životnosti dopravního letounu.
10. - 13. Výpočet růstové křivky únavové trhliny v potahu panelu křídla.
Literatura - základní:
1. Schijve, J.: Fatigue of Structures and Materials, Springer Science+Business Media, B.V, 2010.
2. Farahmand, B.: Fatigue and Fracture Mechanics of High Risk Parts: Application of LEFM & FMDM theory. Chapman & Hall, 1997.
3. Draper, J.: Modern Metal Fatigue Analysis. EMAS Publishing, 2008.
Literatura - doporučená:
1. Schijve, J.: Fatigue of Structures and Materials, Springer Science+Business Media, B.V, 2010.
2. Farahmand, B.: Fatigue and Fracture Mechanics of High Risk Parts, Chapman & Hall, 1997.
3. Draper, J.: Modern Metal Fatigue Analysis. EMAS Publishing, 2008.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- kl 4 Povinný 1 1 L
N-AST-A prezenční studium --- bez specializace -- kl 4 Povinný 2 2 L