Mechanika kompozitních materiálů 1 - KME/MKM1

Garant

Přednášející

Cvičící

Rozvrhové akce

  • Přednáška UC 422, LS Úterý 7-8 (13:00-14:40)
  • Cvičení UC 411, LS Čtvrtek 9-10 (14:50-16:30)
  • Cvičení UC 411, LS Čtvrtek 11-12 (16:40-18:20)

Cíle předmětu

Předmět se zabývá mechanickými vlastnostmi kompozitních materiálů. Jsou uvedeny základní pojmy pro pružné materiály - napjatost, deformace, Hookeův zákon a rozdělení anizotropních materiálů. Pozornost je věnována jednosměrovým kompozitům - laminám. Jsou odvozeny vztahy pro mimoosovou tuhost, poddajnost a mimoosové elastické konstanty. Je podán přehled makromechanických kritérií porušení jednosměrových kompozitů. Zvláštní pozornost je věnována analýze laminátů. Je zde uvedeno jak způsoby skládání jednotlivých vrstev ovlivní mechanické vlastnosti laminátu, napjatost vzniklá změnou teploty nebo vlivem absorpce vlhkosti. Je zde ukázána analýza tenkostěnných trubek vyrobených vinutím vláken.
Na cvičeních jsou řešeny příklady jak analyticky, tak numericky s využitím moderních výpočtových metod. Část cvičení proběhne ve výpočtové laboratoři, kde budou prováděny numerické simulace mechanického chování kompozitního materiálu.

Harmonogram

Týden Přednáška Cvičení
1. Motivační přednáška. Úvod do MKM. Základní pojmy. Ukázka současných výpočtových systémů pro návrh a optimalizaci kompozitních struktur.
2. Výroba a technologie (jednosměrové kompozity, kompozity s textilní výztuží, sendviče atd.) Základní pojmy pružnosti a pevnosti.
3. Základní vztahy pružnosti anizotropních materiálů (tenzor napětí a deformací), rozdělení anizotropních materiálů. Využití programovacího prostředí Matlab pro úlohy pružnosti a pevnosti.
4. Jednosměrové kompozity - vztah mezi napětím a deformací. Transformace napětí a deformace. Výpočet matice tuhosti ortotropního materiálu.
5. Elastické konstanty jednosměrového kompozitu a kompozitu s textilní výztuží. Výpočet prvků matice mimoosové tuhosti, deformace křivého prutu z jednosměrového kompozitu.
6. Experimentální stanovení materiálových charakteristik kompozitů. Minimalizace průhybu křivého prutu zatíženého osamělou silou. Základy tenzometrie.
7. Porušování kompozitních materiálů. Lomové procesy a mikromechanická kritéria porušení. Laboratorní cvičení - tahová zkouška jednosměrového kompozitu.
8. Kritéria porušování kompozitních materiálů - neinteraktivní a interaktivní. Vyhodnocení laboratorního měření, způsoby stanovení elastických konstant jednosměrového kompozitu.
9. Analýza laminátu - klasická laminátová teorie. Výpočet indexů porušení podle jednotlivých kritérií.
10. Konstitutivní vztahy, způsob skládání vrstev Výpočet matic tahové, ohybové a vazbové tuhosti.
11. Napětí v laminátu vzniklé změnou teploty a vlhkosti. Tenkostěnné trubky vzniklé navíjením axiální tuhost. Analýza vlivu skládání vrstev v laminátu.
12. Nové trendy při výrobě konstrukcí z kompozitních materiálů. Výpočet axiální tuhosti navíjené trubky.
13. Rezerva Udělení zápočtů.

 

Získané způsobilosti

Student
- se orientuje v rozdělení anizotropních materiálů,
- umí řešit napjatost a deformace jednosměrových kompozitů zatížených osově i mimoosově,
- je schopen aplikovat kritéria porušení na konkrétní případy praxe,
- umí navrhovat součásti z kompozitních materiálů pro praxi.

Doporučená literatura