653-3005/02 – Lomová mechanika (LMn)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrství a recyklaceKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2022/2023Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
LAS40 doc. Ing. Stanislav Lasek, Ph.D.
STR50 prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.
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

- student bude umět použít parametry a závislosti lomové mechaniky pro stanovení přípustného namáhání anebo kritické velikosti trhlin v materiálech - posluchač dovede na základě normovaných postupů stanovit hodnoty lomové houževnatosti materiálu i souvisejících parametrů LM a posoudit odolnost materiálu proti křehkému lomu. - student bude umět popsat příčiny vzniku trhlin a lomů materiálů (dílců) na základě fraktografického rozboru a znalosti mechanismů porušení.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Základy teorie pružnosti a pevnosti, koncentrace napětí u vrubů a trhlin faktory intenzity napětí. Energetický a napěťový přístup k řešení problematiky lomu. Zkouška lomové houževnatosti. Hnací síly trhliny a odpor proti šíření. Plastické zóny. Nelineární (elastoplastická) lomová mechanika - otevření čela trhliny, J-integrál. Aplikace lomové mechaniky při popisu únavových trhlin a při korozním praskání. Tranzitní chování ocelí. Vlivy dynamických a rázových namáhání. Problematika nestabilních lomů a zastavení trhlin. Využití fraktografie při rozborech lomů.

Povinná literatura:

KUNZ, J. Aplikovaná lomová mechanika. Vyd. 1. Praha: Česká technika, 2005, ISBN 80-01-03306-6 KUČERA, J. Úvod do mechaniky lomu. 1. vyd. Ostrava: FS VŠB-TU Ostrava, 2006. ISBN 80-248-1268-1. LASEK, S. Lomová mechanika. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2013. Dostupné z: http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/636/636-Lomova_mechanika.pdf ANDERSON, T. L. Fracture Mechanics. Fundamentals and applications. 4th ed. London: CRC Press, 2005. ISBN 978 142 0058215.

Doporučená literatura:

POOK, L. P. Lineární elastická lomová mechanika pro konstruktéry. Teorie a aplikace. Praha: Akademické nakladatelství VITRUM, 2017. ISBN 9788021447608

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžné ověření studijních výsledků: prezenční forma studia – 2 písemné testy, 2 zpracované programy v průběhu semestru; kombinovaná forma studia – 1 semestrální projekt řešení příkladů. Závěrečné ověření studijních výsledků: písemná a ústní část zkoušky

E-learning

Další požadavky na studenta

Nejsou žádné další zvláštní požadavky.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Historický úvod a význam lomové mechaniky. Příklady konstrukcí poškozených lomy. 2. Shrnutí základních principů a pojmů z nauky o pružnosti a pevnosti. Koncentrace napětí v okolí vrubů a otvorů. 3. Elastické pole napětí na čele trhliny. Matematická řešení. Mody (I-III) a použití faktorů intenzity napětí. Vliv víceosého vnějšího namáhání, princip superpozice. Vliv konečných rozměrů dílců, tvarové funkce (faktory). 4. Plastické zóny u čela trhliny, velikosti zón a rozdíly mezi stavem rovinné napjatosti a rovinné deformace. Přerozdělení průběhů napětí. Význam plastických zón pro lomy. 5. Mechanismy rozvoje trhlin a lomů. Iniciace trhlin. Mapy lomových mechanismů. Metody studia lomů, fraktografie. 6. Lomová houževnatost KIc, a její stanovení podle norem. Rozmezí hodnot KIc materiálů, Ashbyho mapy. Možnosti stanovení kritických napětí anebo velikosti trhlin. Vlivy struktury materiálu, teploty, rychlosti deformace a tloušťky dílců na hodnoty Kc. 7. Energetické přístupy. Griffithova teorie. Hnací síla (energie) trhliny G, odpor proti šíření trhliny R. Sihův faktor hustoty deformační energie a jeho aplikace. Kritické hodnoty uvedených parametrů. Vzájemné souvislosti. 8. Tranzitní chování kovových materiálů. Zkoušení a stanovení tranzitních teplot (DWT, DT, CAT). Využití v praxi. 9. Dynamika lomu a zastavení trhliny. Působení rázových zatížení a vln na stojící trhlinu. Rázové zkoušky materiálů. Šíření nestabilní trhliny a možnosti jejího zastavení. Zkoušky na zastavení trhliny. 10. Nelineární lomová mechanika. Elastoplastický lom. Otevření čela trhliny (COD), metody měření. J-integrál, jeho stanovení a příklady použití. 11. Možnosti aplikace lomové mechaniky na rozvoj únavových trhlin. Parisův vztah a predikce cyklické životnosti. 12. Šíření trhlin při korozním praskání za napětí a vodíkovém zkřehnutí. Aplikace parametrů LM a prahové hodnoty. 13. Výpočet kritické velikosti vady a hodnocení životnosti konstrukcí. Příklady tlakových nádob a potrubí. Aplikace pro vybrané součástí. Diagnostika trhlin. 14. Katastrofické lomy v technické praxi. Použití fraktografie při rozboru porušení materiálů. Možnosti omezení lomů.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2022/2023 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35  21
        Zkouška Zkouška 65  30 3
Rozsah povinné účasti: Min. 80 % povinná účast na cvičeních. Vypracování zadaných projektů.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (N0715A270005) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (N0715A270005) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (N0715A270005) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.