339-0905/02 – Mezní stavy a únava materiálu (MSUM)

Garantující katedraKatedra pružnosti a pevnostiKredity10
Garant předmětuprof. Ing. Jan Fuxa, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jan Fuxa, CSc.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2013/2014Rok zrušení2014/2015
Určeno pro fakultyFSUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FUX50 prof. Ing. Jan Fuxa, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 25+0
kombinovaná Zkouška 25+0

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:

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.

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2013/2014 zimní semestr, platnost do: 2014/2015 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2014/2015 (P2346) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2346) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2301) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2301) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2301) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2301) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2301) Strojní inženýrství (3901V003) Aplikovaná mechanika K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2346) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2346) Strojní inženýrství (2302V019) Stavba výrobních strojů a zařízení K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku