636-3004/01 – Degradační procesy materiálů (DPMn)
Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství | Kredity | 7 |
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 | 2014/2015 | Rok zrušení | 2022/2023 |
Určeno pro fakulty | FMT, USP, HGF, FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- Identifikovat degradační procesy a jejich příčiny
- Specifikovat základní zákony, které degradační procesy kontrolují
- Umět vypočítat životnost konstrukční části
- Stanovit kritickou velikost vady pro vybrané typy materiálů a způsoby namáhání
- Stanovit mezní charakteristiky namáhání za daných podmínek
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Přednáška seznamuje posluchače se základními metodami hodnocení degradačních procesů konstrukčních materiálů. Pozornost je věnována především analýze mikrostrukturních podmínek iniciace křehkého a tvárného lomu, únavového porušení, creepu, korozního poškození, korozního praskání a základních mechanismů opotřebení funkčních povrchů. Na tuto analýzu navazuje výklad vlivu teploty, způsobu zatěžování a parametrů okolního prostředí na vznik mezního stavu završeného lomem a ztrátou základní funkce materiálu přenosu napěťově-deformačního pole. Celý výklad mechanismů iniciace a šíření degradačních procesů je zaměřen na řešení technických úloh s návrhy na zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti konstrukčních částí.
Povinná literatura:
STRNADEL, B. Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství, Ostrava: Ostravské tiskárny, 1998.
KASSNER, M. E.: Fundamentals of Creep in Metals and Alloys, Elsevier Science, 2nd edition, 2012, 295p.
LEE, Y. L., PAN, J., HATHAWAY, R., BARKEY, M.: Fatigue Testing and Analysis, Butterworth-Heinemann, 3rd edition, 2014, 416p.
LAMON, J.: Brittle Fracture and Damage of Brittle Materials and Composites, ISTE Press – Elsevier, 2016, 296p.
SUN, C.T., JIN, Z.: Fracture Mechanics, Academic Press, 1st edition, 2017, 296p.
Doporučená literatura:
ANDERSON, T.L. Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications, 4th ed. New York: CRC Press, 2017. ISBN-13: 978-1-4987-2813-3.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžné hodnocení 2x za semestr ověřovací test. Vypracování semestrální práce. Zkouška v písemné i ústní formě.
E-learning
LMS Moodle.
Další požadavky na studenta
Nejsou žádné další zvláštní požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky
1. Úvodní přednáška
2. Změny vlastností konstrukčních materiálů vyvolané působením degradačních
procesů
3. Základní skupiny konstrukčních materiálů a jejich degradační procesy
4. Lom z přetížení při jednoosé a víceosé napjatosti
5. Podmínky vzniku nízkoenergetického křehkého lomu
6. Podmínky vzniku vysokoenergetického tvárného lomu
7. Mechanismy iniciace a šíření únavového porušení
8. Únavové poškození konstrukčních částí při působení víceosé napjatosti
9. Mechanismy iniciace creepového poškození
10. Lom při creepu a faktory, které jej ovlivňují
11. Mechanismy korozního praskání a vodíkového zkřehnutí
12. Základní mechanismy opotřebení funkčních povrchů
13. Kombinované účinky některých degradačních procesů
14. Důsledky působení degradačních procesů ve spolehlivosti konstrukčních částí
Cvičení:
1. Úvodní cvičení, podmínky udělení zápočtu, souhrn studijní literatury,
shrnutí základních poznatků z fyziky kovů, mechaniky kontinua a fyzikální
metalurgie nutných pro zvládnutí předmětu.
2. Klasifikace důsledků degradačních procesů, obecné hodnocení redukce
předpokládané životnosti konstrukčních částí při působení degradačních
procesů, příklady hodnocení spolehlivosti konstrukčních částí.
3. Porovnání důsledků působení degradačních procesů v jednotlivých
skupinách konstrukčních materiálů z pohledu ztráty základní funkce
materiálu a redukce spolehlivosti na praktických příkladech.
4. Řešené příklady mezního stavu lomového porušení při přetížení materiálu
při jednoosé a víceosé napjatosti.
5. Výpočty tranzitních teplot a teplotní závislosti spodní meze lomové
houževnatosti pro kvantifikaci bezpečnosti konstrukčních částí proti
vzniku nízkoenergetického lomu.
6. Výpočty houževnatosti konstrukčních materiálů za zvýšených teplot a
optimalizace mikrostrukturních parametrů.
7. Řešení základních technických úloh životnosti konstrukčních částí při
časově proměnlivém namáhání a odhady zbytkové životnosti.
8. Výpočty životnosti konstrukčních částí zatěžovaných víceosým časově
proměnlivým napěťově-deformačním polem.
9. Řešení základních technických úloh bezpečnosti a životnosti ocelových
konstrukcí namáhaných za zvýšených teplot.
10. Řešení některých úloh opotřebení funkčních povrchů, zejména adheze, pro
vybrané mechanismy časového průběhu objemového otěru. Optimalizace tlakové síly a relativní rychlosti funkčních povrchů.
11. Výpočty životnosti konstrukčních částí namáhaných dvěma a nebo více
degradačními procesy současně, kombinované účinky působení zvýšené
teploty a cyklického namáhání na bezpečnost konstrukčních částí.
12. Řešení některých technických úloh spolehlivosti konstrukčních materiálů
při působení degradačních procesů spojených s optimalizací
mikrostukturních parametrů.
13. Zkušební test.
14. Kontrola výsledků testu, zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky