Detail předmětu
Materiálové inženýrství v energetice
FSI-LMZ Ak. rok: 2024/2025 Zimní semestr
Zajišťuje Fakulta strojního inženýrství
Předmět má seznámit studenty se základními vlastnostmi materiálů jako je jejich struktura a jí výsledný vliv na meze použití daných materiálů jako je vnitřní napětí, deformace, chemická a radiační odolnost atd. V oblasti energetických zařízení zejména jaderných zařízení jsou kladeny vysoké požadavky na použití materiálů zejména pro primární okruhy a jejich jednotlivých komponent. V rámci tohoto předmětu je provedeno seznámení se základní mechanikou pro potrubní systémy, turbíny, výměníky a reaktory a z toho vyplývající požadované vlastnosti vybraných materiálů.
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
Základy matematiky, chemie a fyziky.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Zápočtová písemka
Zkouška je písemná ve formě odpovědí na vybrané otázky, v případě hraničního počtu získaných bodů proběhne ústní dozkoušení.
Jazyk výuky
čeština
Cíl
Předmět umožňuje studentům získat znalosti o používaných materiálech pro současné i pokročilé energetické aplikace, zejména pro výstavbu pro konstrukčních celků jaderných elektráren. Cílem je seznámit se základním popisem meze materiálů a jejich využití pro hlavní konstrukční části energetických zařízení. Cílem je vnést náhled na limity jednotlivých materiálů při konstrukci a provozu jednotlivých komponent energetických zařízení a jejich parametrů (vliv teploty, tlaku, opotřebení atd.).
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Typ (způsob) výuky
Přednáška
24 hod., nepovinná
Osnova
1. Struktura materiálů
2. Meze použití materiálů (Vnitřní napětí; Deformace; Tvrdost; Otěr, Životnost; Chemická odolnost; Radiační odolnost)
3. Meze použití materiálů (Meze použití ocelí, litin a dalších železných kovů; Meze použití hliníku, mědi a dalších neželezných kovů; Meze použití teflonu a ostatních plastů; Meze použití uhlíkových materiálů, keramiky a ostatních alternativních materiálů)"
4. Úvod do teorie pružnosti a pevnosti (Teorie tuhého tělesa; Napětí a deformace nosníků; Rotující disk
5. Úvod do teorie pružnosti a pevnosti (Vzpěr; Úvod do skořepin)
6. Kmitání a vibrace (Charakteristika pravidelného pohybu; Vlnění a vlny; Volné harmonické kmity hmotného tělesa s jedním stupněm volnosti; Vliv hmoty konstrukce na kmitání; Soustavy s několika stupni volnosti; Vynucené kmitání; Tlumení)
7. Teorie rozebíratelných a nerozebíratelných spojů
8. Legislativa, normy (ISO, API, ČSN, NTD ASI), materiálové třídy
9. Vybrané materiály pro použití v energetice I. – kovové materiály
10. Vybrané materiály pro použití v energetice II. – nekovové materiály
11. Opotřebení, chemická odolnost a koroze materiálů
12. Experimentální a provozní měření, defektoskopie a kontroly materiálů
Cvičení
12 hod., povinná
Osnova
Obsahem cvičení je řešení výpočetních i laboratorních úloh:
1. Přírůstek funkce a vlastnosti elementární krychle v mechanice kontinua
2. Výpočet hlavního napětí z tenzoru napjatosti; Stanovení napětí v tuhém tělese
3. Příklady vetknutých nosníků stálého průřezu
4. Příklady nosníků stálého průřezu na konci podepřené
5. Příklady vzpěru
6. Výpočet ohybového napětí ve stěně válcové trubky
7. Výpočet frekvence kmitání zatíženého nosníku
8. Značení materiálů, požadavky a použití materiálů dle NTD ASI
9. Laboratorní úloha – vetknutý nosník
10. Laboratorní úloha – svorník, tah, krut, napětí
11. Laboratorní úloha – analýza opotřebení materiálů pomocí mikroskopického měření
12. Laboratorní úloha – přírubový spoj – měření deformačních charakteristik