636-3007/01 – Modelování a simulace procesů poškození materiálů (MSPPMn)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrstvíKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FAJ022 Ing. Rostislav Fajkoš, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 16+0

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:

STRNADEL, B. Nauka o materiálu II. Degradační procesy a design konstrukčních materiálů, Ostrava: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 2008. ISBN 978-80-248-1842-9. KLESNL, M. a P. LUKÁŠ. Fatigue of metallic materials, 2nd ed. Elsevier Science, 1992. ISBN 9780444987235. http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/636/636-Model_simul_poskoz_mat.pdf LEMAITRE, J. Handbook of materials behavior models. San Diego: Academic Press, 2001. ISBN 13: 9780124433410.

Doporučená literatura:

BARSOM, J.M. a S.T. ROLFE. Fracture and fatigue control in structures, Applications of fracture mechanics, 3rd ed. Woburn: ASTM, 1999. ISBN 978-0-8031-2082-2. KNOTT, J.F. a P. A. WITHEY. Fracture mechanics, worked examples, 2nd ed. London: Institute of materials, 1993. ISBN 0901716286. LEMAITRE, J. a J.L. CHABOCHE. Mechanics of solid materials, Cambridge: Cambridge University press, 1994. ISBN 0521477581.

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

Prezenční forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  15
        Zkouška Zkouška 70  36
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku