Detail předmětu
Mikromechanika materiálu
FSI-RMM Ak. rok: 2016/2017 Zimní semestr
Kurz je zaměřen na mikromechaniku deformace a lomu standardních i moderních konstrukčních materiálů a pozornost je věnována i materiálům pro mechatronické systémy. Důraz je kladen na pochopení fyzikální podstaty rozdílů v mechanickém chování základních typů konstrukčních materiálů (kovů, keramiky a plastů). Nejprve je podán základní výklad meziatomových vazeb, atomové a molekulární struktury a poruch v krystalech. Dále je pojednáno o elastické deformaci a mikromechanismech plastické deformace v monokrystalech a polycrystalech. Je podán výklad principů lomové mechaniky a fyzikálních mikromechanismů lomových procesů základních typů materiálů. Závěrečná partie je zaměřena na souvislosti mezi strukturou a mechanickými vlastnostmi speciálních materiálů. Podstatná část látky je obsažena v obsáhlém učebním textu, je k dispozici i sbírka příkladů pro cvičení.
Studenti získají přehled o mikrostrukturních příčinách rozdílných mechanických vlastností základních typů materiálu. Dozví se o principech moderních technologií vedoucích k materiálům se speciálními vlastnostmi. Ve cvičeních si osvojí fyzikální přístup k hodnocení struktury a mechanických vlastností materiálů.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Studenti získají přehled o strukturních příčinách rozdílných mechanických vlastností jednotlivých typů kovů, keramiky a plastů. Dozví se o moderních technologických procesech vedoucích ke zlepšení vlastností moderních konstrukčních materiálů. Ve cvičeních si osvojí základy fyzikálních přístupů k problematice mezních stavů a hodnocení struktury materiálů.
Prerekvizity
Předpokládají se základní znalosti nauky o materiálu, fyziky a matematiky.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení
Povinná účast na cvičeních, spočítání alespoň jednoho příkladu u tabule, odevzdání protokolů. Znalost látky alespoň v rozsahu dostupné doporučené literatury. Základem zkoušky je písemný test spojený s ústní diskusí jeho výsledků.
Učební cíle
Cílem kurzu je podat co nejúplnější výklad základních mikromechanismů deformace a lomu základních typů materiálů (kovů, keramik a plastů) i moderních konstrukčních materiálů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B3A-P: Aplikované vědy v inženýrství, bakalářský
obor B-MET: Mechatronika, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Osnova
1. Vazby v pevných látkách
1.1 Iontová vazba
1.2 Kovalentní vazba
1.3 Kovová vazba
1.4 Van der Waalsova vazba
2. Struktura ideálních krystalů
2.1 Krystalové struktury a symetrie ve 2D a 3D
2.2 Indexy rovin a směrů, reciproká mřížka
3. Poruchy v krystalech
3.1 Bodové poruchy a difúze
3.2 Dislokace v prosté mřížce
3.3 Dislokace v reálných mřížkách
3.4 Vstevné chyby, hranice zrn a precipitáty
3.5 Interakce dislokací s jinými poruchami
4. Elastická deformace
4.1 Hookův zákon
4.2 Teplotní pnutí
4.3 Teoretická pevnost
5. Mikromechanika plastické deformace krystalických materiálů
5.1 Skluzové systémy a Schmidův zákon
5.2 Křivka zpevnění monokrystalů
5.3 Deformace a zpevnění polykrystalů
6. Základy lomové mechaniky
6.1 Lineární lomová mechanika
6.2 Plastická zóna na špici trhliny
6.3 Elasto-plastická lomová mechanika
7. Mikromechanismy lomu kovových a keramických materiálů
7.1 Tvárný lom
7.2 Křehký lom
7.3 Únavový lom
7.4 Creepový lom
8. Mikromechanika deformace a lomu plastů
8.1 Struktura plastů
8.2 Viskoelasticita
8.3 Mezní stavy plastů
9. Mikromechanika moderních konstrukčních a mechatronických materiálů
10.1 Nanomateriály
10.2 Transformačně zpevněná keramika
10.3 Materiály s pamětí
10. Mikromechanika kompozitů
10.1 Základní typy kompozitů
10.2 Základní mechanické vlastnosti
10.3 Mikromechanika porušování
Cvičení s počítačovou podporou
13 hod., povinná
Osnova
1-2 Krystalografie (příklady)
3 Poruchy v krystalech( příklady)
4-5 Základy lomové mechaniky (příklady)
6-7 Vnitřní tlumení v materiálech (laboratorní úloha)
8-9 Hodnocení velikosti zrna (norma a počítačová simulace)
10-11 Křivky šíření a fraktografie únavového lomu (metody hodnocení a počítačové zpracování)
12-13 Exkurze do laboratoří Ústavu fyziky materiálů Akademie věd ČR v Brně