Detail předmětu

Lomová mechanika

FAST-NDB031Ak. rok: 2025/2026

Lineární pružná lomová mechanika, lomové parametry materiálů – lomová houževnatost, lomová energie, charakteristická délka –, metody určování lomových parametrů, funkce geometrie, dvouparametrová lomová mechanika, T-napětí, faktor biaxiality, nelineární lomové chování, aproximativní nelineární modely, rezistenční křivky a plochy, procesy zhouževnatění, křehkost, fraktalita trhlin a lomových povrchů, rozměrový efekt, modelování porušování betonových konstrukcí MKP, konstitutivní vztahy pro kvazikřehké materiály, lokalizace přetvoření, omezovače lokalizace, model pásu trhlin, nelokální mechanika kontinua, model fiktivní trhliny, software ATENA, aplikace – modelování experimentů / konstrukcí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav stavební mechaniky (STM)

Vstupní znalosti

Stavební mechanika, pojmy napětí a deformace, modelování, metoda konečných prvků.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je uvedení studentů do problematiky mechaniky materiálu, mechaniky poškození a lineární i nelineární lomové mechaniky. Seznámí se s lomovými parametry materiálu, jako jsou lomová houževnatost, lomová energie či charakteristická délka, jakož i s metodami jejich určování. Získají také představu o důležitosti rozměrového efektu.
Naučí se využívat prostředky k modelování porušování betonových konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Budou se orientovat v problematice lokalizace přetvoření, Crack band modelu a nelokální mechanice kontinua.

Student zvládne základní znalosti z tepelné techniky a energetiky budov. Návrh stavebních konstrukcí, splňujících požadavky z hlediska vyloučení tepelně technických vad nebo poruch. Ověření tepelné pohody a nízké energetické náročnosti navrhované budovy. Základní zásady návrhu stavebních konstrukce i z hlediska akustické i zrakové pohody. Seznámení se s řešením základních úloh teorie pružnosti a s pojmy a metodami v oblasti lomové mechaniky, zabývající se řešením odezvy těles s trhlinami na zatížení.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-SIK magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc.

Osnova

  • 1. Úvod do mechaniky materiálu, mechaniky poškození a lomové mechaniky. Lineární pružná lomová mechanika – energetický/napěťový přístup.
  • 2. Lomové parametry materiálu, lomová houževnatost, lomová energie, charakteristická délka. Metody určování lomových parametrů, funkce geometrie.
  • 3. Dvouparametrová lineární pružná lomová mechanika. Nelineární lomové chování, aproximativní nelineární modely, rezistenční křivky a plochy.
  • 4. Kvantifikace procesů zhouževnatění. Určování čísla křehkosti. Teorie změny měřítka, rozměrový efekt.
  • 5. Fraktalita trhlin a lomových povrchů.
  • 6. Modelování porušování betonových konstrukcí metodou konečných prvků. Konstitutivní vztahy pro beton a jiné kvazikřehké materiály.
  • 7.–8. Problematika lokalizace přetvoření, falešná citlivost na síť, omezovače lokalizace. Model pásu trhlin, nelokální mechanika kontinua. Model fiktivní trhliny. Modely fixovaných a rotujících trhlin.
  • 9.–10. Software, aplikace – modelování experimentů a konstrukcí.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc.

Osnova

  • 1. Úvod do lomové mechaniky, zdroje informací. Teoretická příprava lomového experimentu.
  • 2. Experiment – tříbodový ohyb trámce s centrálním zářezem.
  • 3. Vyhodnocení zkoušky – určení efektivní lomové houževnatosti, výpočet kritického otevření trhliny, určení lomové energie.
  • 4. Experiment – štípání klínem tělesa se zářezem.
  • 5. Vyhodnocení experimentu štípání klínem – určení lomové houževnatosti, výpočet kritického otevření trhliny, určení lomové energie.
  • 6. Rezistenční křivky vybraných lomových parametrů. Kvantifikace procesů zhouževnatění. Určování čísla křehkosti.
  • 7.–8. Příprava dat pro numerickou simulaci. Práce se software, simulace provedeného experimentu.
  • 9.–10. Užití získaných parametrů při modelování chování konstrukce. Zápočet.