Fracture_SEM

Lomová mechanika a mikromechanika kompozitů

Ve skupině/odboru lomové mechaniky působí jeden profesor a dva docenti na plný úvazek a jeden docent na částečný úvazek, tři odborní asistenti a 2 doktorandi. Oficiálně vznikla tato skupina v roce 2015, nicméně neoficiálně existuje již přes 8 let, kdy byla součástí velkého odboru inženýrské mechaniky. Skupina se soustřeďuje na teoreticko-výpočtové aspekty lomové mechaniky heterogenních materiálů a kompozitů. Díky velmi úzké spolupráci se skupinou křehkého lomu na Ústavu fyziky materiálů AVČR, primárně zaměřené na experimentální výzkum, má naše skupina rovněž velmi flexibilní přístup ke všem potřebným experimentálním datům.

HLAVNÍ AKTIVITY SKUPINY

  • Analyticko/numerické simulace porušování materiálů
  • Lomová mechanika obecných koncentrátorů napětí
  • Predikce šíření trhliny v oblasti materiálových rozhraní
  • Lomová mechanika anizotropních a nehomogenních materiálů
  • Modelování vícevrstvých struktur a analýza jejich odezvy na různé provozní podmínky
  • Modelování odezvy keramických pěn na mechanické zatížení
  • Optimalizace designu a struktury kompozitních materiálů s cílem zvýšit jejich odolnost vůči lomu
  • Teplotní a mechanická deformačně-napěťová analýza obecných struktur
  • Výpočtová podpora pro výrobu materiálů (součástí) bez počátečních trhlin
  • Aplikace kontinua vyššího řádu (gradientní pružnost) pro zachycení mikrostrukturální škály materiálů

POUŽÍVANÉ NÁSTROJE, TECHNIKY A MODELY

Materiálové modely

  • Lineární/nelineární
  • Izotropní/ortotropní
  • Homogenní a nehomogenní materiály
  • Creepové a piezoelektrické modely
  • Modely gradientní pružnosti

Matematické pozadí modelování materiálů

  • MKP, technika integrálních rovnic, komplexních potenciálů a váhových funkcí
  • Kombinace MKP a analytického přístupu pro posouzení obecných koncentrátorů napětí
  • Technika spojitě rozložených dislokací
  • Technika sdružených asymptotických rozvojů

Homogenizační techniky

  • Náhrada složitých struktur (kompozitních) materiálů efektivním kontinuálním modelem
  • Modelování složitých materiálových struktur pomocí kontinua vyššího řádu

Simulace kompozitních materiálů a vícevrstvých struktur

  • Lomová mechanika izotropních a anizotropních kompozitních materiálů
  • Lomová mechanika vícevrstvých struktur na keramické bázi s vysokými residuálními napětími a optimalizace jejich odolnosti vůči lomu
  • Modelování elektronických komponent na keramicko-kovové bázi a posouzení jejich lomově-mechanické odezvy za různých provozních podmínek
  • Modelování porušení vláknových kompozitů

Modelování pěnových materiálů

  • Tvorba složitých 3D MKP modelů (s využitím mikro-CT technologie)
  • Analýza geometrických charakteristik pěnových materiálů
  • Víceúrovňové modelování pěnových struktur založené na MKP analýze (realistické, zjednodušené a homogenizační modely)
  • MKP analýzy odezvy pěnové struktury na různé zatížení

 Lomově-mechanická odezva tepelných ochranných vrstev (TBC)

  • Numerická analýza rozložení zbytkových napětí
  • Lomově-mechanické posouzení ochranných vrstev a predikce jejich porušení
  • Optimalizace složení a kompozice ochranných vrstev

Kontaktní osoba
Prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc.
kotoul@fme.vutbr.cz

Přístrojové vybavení

Elektronový paprsek

Soustředěný elektronový svazek o velkém výkonu patří k moderním a efektivním nástrojům

>


Zaměření výzkumu

Strojírenské technologie

Strojírenské technologie stojí za řadou klíčových procesů při práci v NETME Centre.
Pokrývají

>

Přístrojové vybavení

Biomechanika

Biomechanika je jedním z mezních oborů ve strojírenství – s využitím poznatků inženýrské mechaniky

>


Chcete s námi spolupracovat? Kontaktujte nás!