Detail předmětu

Fyzikální základy mezních stavů materiálu

FSI-9FZMAk. rok: 2020/2021

Rozdílnost procesů deformace a porušování kovových, keramických a polymerních materiálů a jejich výsledných mechanických vlastností, má původ v jejich rozdílné struktuře. Kurs obsahuje partie o struktuře základních typů materiálu a jednotlivých stádiích procesů poškozování, vedoucích k meznímu stavu - lomu, při různých vnějších podmínkách. Důraz je kladen na pochopení fyzikální podstaty mikromechanismů působících v jednotlivých mezních stavech a kvantitativních souvislostí mezi strukturními a mechanickými charakteristikami materiálů. To umožňuje kvalifikované rozhodování o vhodnosti konstrukčního materiálu na základě znalosti jeho strukturně-mechanických charakteristik a zejména posouzení rizika mezního stavu při exploataci součástí a konstrukcí.
Výklad je veden kombinací počítačové animace mikroprocesů a klasických metod - promítáním fólií a u tabule.

Výsledky učení předmětu

Absolvent kurzu získá přehled o struktuře, možnostech i limitách mechanických vlastností základních typů materiálů pro účely inženýrské konstrukce a technologie. Získá rovněž cenné zkušenosti s fyzikálním pohledem na svět konstrukčních materiálů a bude lépe rozumět mikroskopickým dějům, které probíhají při jejich porušování.

Prerekvizity

Základy fyziky, chemie, matematiky a materiálového inženýrství.

Doporučená nebo povinná literatura

J. Pokluda, F. Kroupa, L. Obdržálek: Mechanické vlastnosti a struktura pevných látek. PC DIR Brno, 1994.
A. Kelly, N. H. Macmillan: Strong Solids. Clarendon Press Oxford 1986. (EN)
P. Kratochvíl, P. Lukáč, B. Sprušil: Úvod do fyziky kovů I. SNTL/ALFA Praha.
J. Menčík: Pevnost a lom skla a keramiky. SNTL Praha 1990
B. Meissner, V. Zilvar: Fyzika polymerů. SNTL/ALFA Praha 1987.
S. Suresh: Fatigue of Materials. Cambridge Univ. Press, 1998. (EN)
J. Pokluda, P. Šandera: Micromechanisms of Fracture and Fatigue: In a Multiscale Context. kniha, Springer, London 2010. (EN)
A. Saxena: Advanced Fracture Mechanics and Structural Integrity, CRC Press 2019 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.

Způsob a kritéria hodnocení

Znalost látky alespoň v rozsahu doporučené literatury č. 1.
Zkouška formou písemného testu.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Cílem kurzu je ukázat fyzikální interpretaci rozdílu mezi mechanickými vlastnostmi kovů, keramiky a plastů a zejména upozornit na možnost kvantitativního popisu některých společných deformačních a lomových mechanismů. Studenti jsou vedeni k fyzikálnímu pohledu na procesy mezních stavů materiálu.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na seminářích je doporučená, nikoliv povinná.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program D4P-P doktorský

    obor D-APM , 1. ročník, letní semestr, 0 kreditů, doporučený

  • Program D-APM-K doktorský, 1. ročník, letní semestr, 0 kreditů, doporučený
  • Program D-MAT-P doktorský, 1. ročník, letní semestr, 0 kreditů, doporučený

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Struktura materiálů
1.1. Vazby v pevných látkách
1.2. Struktura ideálních krystalů
1.3. Poruchy v krystalech
1.4. Struktura plastů
2. Deformace kovů
2.1. Elastická a anelastická deformace
2.2. Plastická deformace
2.3. Teorie zpevnění
3. Lom kovů
3.1. Základy lomové mechaniky
3.2. Tvárný lom
3.3. Křehký lom
3.4. Lom korozí pod napětím
3.5. Únavový lom
3.6. Creepový lom
4. Deformace a lom keramiky
4.1. Deformace monokrystalů
4.2. Deformace polykrystalů
4.3. Pevnost a lomová houževnatost
4.4. Lomy po dlouhodobé degradaci
5. Deformace a lom plastů
5.1. Mikromechanizmy a fenomenologie deformace
5.2. Mechanické vlastnosti a lom základních typů polymerů