Mezní stavy kovových konstrukcí (FSI-RMK)

Akademický rok 2022/2023
Garant: Ing. Petr Vosynek, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Seznámit studenty s pojmy a charakteristikami mezních stavů. Z obsáhlého souboru mezních stavů bude v tomto předmětu věnována zvýšená pozornost pouze nejčastěji se vyskytujícím mezním stavům, tj. mezním stavům únavového a křehkého porušení s ohledem na současné metody, normy a předpisy.
Výstupy studia a kompetence:
Získání komplexního pohledu na strukturu mezních stavů při navrhování a posuzování kovových konstrukcí. V další technické praxi již budou absolventi schopni (podle potřeby) zpřesňovat jednotlivé kroky posouzení podle potřebných předpisů, norem nebo směrnic.
Prerekvizity:
Deformačně-napěťová analýza prutových těles. (Pružnost pevnost I, výhodou Pružnost pevnost II)
Smluvní výpočty strojních součástí. (Části a mechanismy strojů)
Deformačně-napěťová analýza součástí pomocí metody konečných prvků. (např. Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP)
Materiálové charakteristiky kovových materiálů (bez apriorní trhliny a s trhlinou) z hlediska statického (jednosměrného) a cyklického zatěžování a dále z hlediska snížené, normální a zvýšené teploty. (Nauka o materiálu, Deformace a porušování materiálů, výhodou Mezní stavy materiálů)
Obsah předmětu (anotace):
Mezní stavy – jejich všeobecná klasifikace, mezní stavy v pevnostních výpočtech. Únava konstrukcí, základní charakteristiky, výpočtové posouzení životnosti při nízkocyklové a vysokocyklové únavě. Nejvýznamnější koncepce lineárně-elastické a elasto-plastické lomové mechaniky. Hodnocení odolnosti konstrukcí proti křehkému porušení v etapě jejich návrhu. Posouzení zjištěné vady typu trhliny při statickém (jednosměrném) a cyklickém namáhání.
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:
Pro udělení zápočtu je požadována aktivní účast na cvičeních a vypracování zadaných semestrálních projektů. Zkouška se skládá z písemné části formou testových otázek a v případně nejasností i z ústní části.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. Delší nepřítomnost se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů cvičícího nebo přednášejícího lektora.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška  Úvod do problematiky. Mezní stavy, vymezení pojmu, klasifikace MS.
 Soubor vybraných mezních stavů technických objektů.
 Koncepce (filozofie) navrhování a posuzování, plán pro zajištění integrity konstrukce.
 Porušování při cyklickém zatěžování bez apriorní trhliny.
 Subkritický růst trhliny.
 Křehký lom.
    Cvičení s počítačovou podporou  Posuzování životnosti svarových spojů bez apriorní trhliny.
 Posouzení životnosti svarového spoje s detekovanou vadou typu trhlina.
 Posouzení životnosti vrubovaného tělesa v oblasti vysokocyklové únavy.
 Posouzení životnosti vrubovaného tělesa v oblasti nízkocyklové únavy.
 Využití parametrů LELM k výpočtu životnosti.
 Určení hodnoty J-integrálu pomocí MKP a její využití.
 Použití lomového diagramu při posuzování tělesa s trhlinou.
 Zápočet.
Literatura - základní:
1. Vlk, M., Florian, Z.: Mezní stavy a spolehlivost, skriptum, Brno 2007
2. Vlk, M.: Dynamická pevnost a životnost, skriptum, VUT Brno 1992
3. Dowling, N. E.: Mechanical behavior of materials: engineering methods for deformation, fracture, and fatigue, 4th ed. Boston: Pearson, c2013. ISBN 01-313-9506-8.
4. Lee, Y.L., Barkey M.E., Kang H.T.: Metal fatigue analysis handbook: Practical problem-solving techniques for computer-aided engineering. USA: Elsevier, 2012. ISBN 978-0-012-385204-5.
5. Anderson, T. L.: Fracture mechanics: fundamentals and applications. Fourth edition. Boca Raton, [2017]. ISBN 978-1-4987-2813-3.
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 7 Povinný 1 1 Z
N-IMB-P prezenční studium IME Inženýrská mechanika -- zá,zk 7 Povinný 2 2 Z
N-IMB-P prezenční studium BIO Biomechanika -- zá,zk 7 Povinný 2 2 Z