636-0808/01 – Modelování a simulace procesů poškození materiálů (MaSPPM)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2004/2005 | Rok zrušení | 2015/2016 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- Objasnit způsoby poškozování materiálu zařízení v provozních podmínkách;
- Charakterizovat mechanizmy poškozování materiálu při opakovaném zatěžování mechanického a deformačního původu a vlivem prostředí;
- Charakterizovat základní prvky systému dlouhodobého řízení provozu zařízení;
- Vysvětlit vliv korozního prostředí na únavu materiálu;
- Porovnat přístup matematického modelování poškozování materiálu s přístupem použití nedestruktivního nebo destruktivního testování;
- Aplikovat pravděpodobnostní přístup stanovení úrovně a trendu poškozování materiálu;
- Navrhnout diagnostický systém pro průběžnou aktualizaci trendu a úrovně poškozování materiálu v provozních podmínkách;
- Zhodnotit výsledky získané diagnostickým systémem z pohledu požadované spolehlivosti konstrukce.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Přednáška seznamuje posluchače se základy modelování napěťově deformačního a lomového chování konstrukčních materiálů. Mikrostrukturní modely poškození materiálu a uplatnění metod lokálního přístupu jsou východiskem pro predikci
okamžiku vzniku mezních stavů vzniku plastické deformace, nestabilních křehkých lomů creepu, nízkocyklové a vysokocyklové únavy materiálu. Navazující výklad numerických metod řešení a příklady chování vybraných typů konstrukčních částí při působení uvedených procesů poškození ilustračně v závislosti na čase a zatížení konstrukce ukazuje vývoj těchto procesů a umožňuje odhad okamžiku vzniku mezního stavu konstrukce. Znalosti numerických modelů poškození jsou východiskem pro návrh jejich simulace ve vybraných strukturách konstrukčních materiálů určených pro typické účely použití. V závěru přednášky jsou prezentovány některé vybrané technické aplikace modelování procesů poškození pro různé varianty volby materiálu určeného pro výrobu jedné a téže konstrukční části.
Povinná literatura:
[1]Strnadel B., Fajkoš R.: Modelování a simulace procesů poškození materiálů, Studijní opora VŠB-TUO, 2013
[2]Vejvoda S.: Učební texty předmětu Modelování a simulace procesů poškození materiálů, Brno, únor 2008
[3]Strnadel B.: Nauka o materiálu II, skripta VŠB, FMMI, Ostrava, 2008
[4]Klesnil M., Lukáš P. : Fatigue of metallic materials, Czechoslovak
academy of sciences, Academia Praha 1992.
Doporučená literatura:
[1] Barsom J.M., Rolfe S.T. : Fracture and fatigue control in structures,
Applications of fracture mechanics, ASTM, Woburn MA, USA, 1999.
[2] Lemaitre J., Chaboche J.L. : Mechanics of solid materials, Cambridge
university press, 1994.
[3] Knott J.F, Withey P.A : Fracture mechanics, worked examples, institute of materials, London 1993.
[4] Lemaitre, J.: Handbook of materials behavior models, Academic Press,
San Diego, CA 2001.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou žádné další zvláštní požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Zpracování vstupních údajů pro modelování struktury konstrukčních materiálů
2. Modely některých vybraných struktur kompozitních materiálů a predikce
jejich vlastností
3. Modely mikromechanismů lokálního poškození, iniciace štěpných a tvárných
trhlin
4. Modely napěťově deformačního chování makroskopiských mechanických
vlastností
5. Modely viskoelastického chování polymerů
6. Modelování časově závislých degradačních procesů únavy a creepového poškození
7. Simulace kombinačních účinků tepelné únavy a creepu
8. Modely kontaktní únavy styku funkčních povrchů
9. Statistické metody hodnocení mezních stavů materiálu
10. Základní koncepce hodnocení faktoru velikosti
11. Numerické modely lomového chování konstrukčních materiálů
12. Simulace procesů poškození konstrukčních částí degradačními procesy
13. Praktické aplikace lomové mechaniky a odhady zbytkové životnosti
konstrukčních částí
Cvičení
1. Úvodní cvičení, podmínky udělení zápočtu, souhrn studijní literatury,
shrnutí základních poznatků z degradačních procesů konstrukčních materiálů,
fyziky kovů a matematické statistiky nutných pro zvládnutí předmětu
2. Diskuse základních vztahů mezi mikrostrukturními charakteristikami
konstrukčních materiálů a jejich mechanickými vlastnostmi, důsledky ve
spolehlivosti konstrukčních částí
3. Základní statistické metody hodnocení procesů a jejich aplikace na stabilní růst trhliny, na vznik lomové nestability a na mechanismy únavového poškození a creepu
4. Praktické ověření platnosti základních zákonů stereologie na dvoufázových
polykrystalických strukturách kovů
5. Příklady stanovení některých statistických charakteristik mikrostruktury konstrukčních materiálů, uplatnění statistických metod hodnocení charakteru lomových ploch
6. Příklady na výpočet statistických distribucí lokální pevnosti a mikrostrukturních lomových charakteristik užitím mikrostrukturních modelů lokalizovaného poškození
7. Detailní prezentace a komentář k metodě predikce teplotní závislosti
lomové houževnatosti a její aplikace na vybrané struktury konstrukčních ocelí
8. Uplatnění optimalizačních metod mikrostrukturních parametrů při systematickém vývoji nových typů konstrukčních materiálů
9. Jejich aplikace na vybrané příklady kompozitů
10. Simulace rozvoje procesů lomového porušení konstrukčních materiálů a
diskuse k uplatnění těchto metod v technické praxi.
11. Příklady technických výpočtů a modelů časové závislosti spolehlivosti
konstrukčních částí podrobených působení degradačních procesů a optimalizace životnosti.
12. Řešené příklady uplatnění metod modelování vlastností a spolehlivosti
materiálu v technické praxi.
13. Kontrolní práce
14. Kontrola výsledků, zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky