339-0905/02 – Mezní stavy a únava materiálu (MSUM)
Garantující katedra | Katedra pružnosti a pevnosti | Kredity | 10 |
Garant předmětu | prof. Ing. Jan Fuxa, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jan Fuxa, CSc. |
Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný |
Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2013/2014 | Rok zrušení | 2014/2015 |
Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | doktorské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Naučit studenty využívat nejnovější poznatky předmětu s možností tyto poznatky dále rozvíjet a aplikovat ve složitých případech.
Vyučovací metody
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět seznamuje studenty se základy teorie mezních stavů izotropních
materiálů. Jsou hodnoceny mezní stavy v pružné oblasti, plastické oblasti, v
oblasti creepového namáhání, křehkého porušení a porušení v podmínkách
únavového namáhání.
Úvodem jsou probírány parametry napěťově-deformačního stavu, transformace
obecného trojosého napěťového stavu, invarianty a deviátory, efektivní napětí a
deformace, referenční napětí. V další části - matematické teorii pružnosti -
jsou představeny typy rovnic, které obecně popisují napěťově-deformační stav
jakéhokoliv tělesa. Navazuje vymezení mezního stavu v pružné oblasti (kritéria
přechodu z pružného do plastického stavu) a metodika posuzování limitních
případů složených namáhání (kroucení a tah/tlak, kroucení a ohyb, volné
kroucení nekruhových průřezů a jiné kombinace). Další část je věnována meznímu
stavu v plastické oblasti (statická kritéria pevnosti - oktaedrická,
invariantová, deformační, smíšená, atp.). Samostatná pozornost je zaměřena na
křehký lom - kritérium nestabilního šíření trhliny, mody Kc, tranzitní
teplota. Následuje hodnocení mezního stavu při creepu - Hoffova analogie,
konstitutivní rovnice primárního, sekundárního creepu, aktivační energie a
rozsah použitelnosti fenomenologických vztahů, relaxace napětí, kumulace
creepového poškozování při změnách teploty, LM parametr.
Zvláštní pozornost je věnována meznímu stavu při únavovém namáhání materiálu,
iniciaci porušení a šíření trhliny. Pro iniciaci trhliny jsou zprvu pro
jednoosý napěťový stav a známé experimentální poznatky ukázány základní
aproximace (Baquinova, Manson/Coffinova atp.), předpoklad kumulace poškozování,
dekompozice cyklů, vliv středního napětí (Haighův a Smithův diagram). Pro
víceosý napěťový stav jsou uvedena kritéria pevnosti pro iniciaci trh-liny.
Následuje popis šíření trhliny s užitím přístupu lineární a nelineární lomové
mechaniky.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
BANNANTINE, J.A., COMMER, J.J., HANDROCK, J.L.: Fundamentals og Metal Fatigue
Analysis, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, 1990
SZCZEPINSKI, W. (editor): Experimental methods in mechanics of solids. Elsevier
Amster-dam - Oxford - New York - Tokyo, 1990, p.705,
ISBN 83-01-08259-3
REES, D.W.: Basic solid mechanics. MacMillan press ltd. Houndmills,
Basingstoke, Hampshire and London, 1997, p.396,
ISBN 0-333-66609-7
FUXA, J.: Creep a teplotní namáhání (sylabus). Katedra pružnosti a pevnosti,
VŠB-TU Ostrava, 2003, p.49
FUXA, J.: Únava materiálu (sylabus). Katedra pružnosti a pevnosti, VŠB-TU
Ostrava, 2005, p.52
FUXA, J.: Teorie plasticity (sylabus). Katedra pružnosti a pevnosti, VŠB-TU
Ostrava, 2000, p.63
KUČERA, J.: Úvod do mechaniky lomu I. (Vruby a trhliny, nestabilní lom při
statickém zatížení), FS VŠB- Technická universita Ostrava, 2002, p.151, ISBN 80-
7078-862-3
KUČERA, J.: Úvod do mechaniky lomu II. (Dvouparamterová lomová mechanika,
nestabilní lom při dynamickém zatížení), FS VŠB- Technická universita Ostrava,
2006, p.138.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Příprava zadané problematiky v písemné formě.
E-learning
Další požadavky na studenta
Student vypracuje samostatnou práci na zadané téma.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
P1: Úvod. Iniciátory lomů těles.
Konstrukční vruby.
P2: Pružně – plastické deformace
v kořenech konstrukčních vrubů.
P3: Trhliny. Mody zatížení.
Singulární řešení napjatosti.
P4: Lom ocelových částí. Definice.
Základní mech. zkoušky ocelí.
P5: Vlivy teploty, rychlosti zatěžování a
tloušťky na lom těles. Lineární elastická lomová mechanika. LELM
P6: Elasticko-plastická lomová mechanika EPLM.
P7: Dvouparametrová lom. mechanika.
Dvoukriteriový přístup.
P8: Dynamická lomová mechanika.
P9: Teplotně – transitní chování ocelí.
Únava materiálu – úvod.
P10: Vlivy na mez únavy hladkých těles.
P11: Mez únavy těles s vruby.
Nízkocyklová únava.
P12: Nízkocyklový únava při konst. rozkmitu deformace (NCÚ).
P13: Iniciace a šíření krátkých únavových trhlin.
P14: Šíření makroskopických trhlin.
Životnost při náhodném zatěžování.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.