Detail předmětu

Teoretické základy kompozitních materiálů

DJB046 předmět zařazen ve 4 studijních plánech

Ph.D. prez. program DPC-M povinně volitelný letní semestr 1. ročník 8 kreditů

Ph.D. kombin. program DKC-M povinně volitelný letní semestr 1. ročník 8 kreditů

Ph.D. prez. program DPA-M povinně volitelný letní semestr 1. ročník 8 kreditů

Ph.D. kombin. program DKA-M povinně volitelný letní semestr 1. ročník 8 kreditů

Vývoj, rozdělení a typy kompozitních materiálů a jejich charakteristika. Materiály matrice a dispergované fáze. Kompozitní působení ve struktuře látky. Vliv struktury na vlastnosti kompozitů. Proměnné definující vlastnosti kompozitů. Navrhování kompozitů, volba složek a výrobní problémy. Částicové kompozity I. až III. typu. Vláknové kompozity, druhy vláken (dlouhá a krátká vlákna, uhlíková, kovová, skleněná, čedičová a polymerní, whiskery) a druhy matric. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží, sklovláknobeton, vláknocement, vláknobeton s ocelovými vlákny. Štíhlostní poměr. Kritická délka vlákna. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží (FRP). Pultuze. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny. Kompozity vyztužené páskami. Lamináty. Hybridní kompozity. Jednosměrové kompozity - relativní zastoupení fází (objemové a hmotnostní zastoupení složek, základní výpočtové vztahy). Podélná pevnost a tuhost, pracovní diagram při tahovém namáhání (grafy, základní výpočtové vztahy). Teplotní roztažnost, transportní vlastnosti, přenosový součinitel (grafy, základní výpočtové vztahy). Modul pružnosti a pevnost krátkovláknových kompozitů.

Garant předmětu

doc. Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců

Výsledky učení předmětu

Absolvent získá znalosti o kompozitních materiálech, zejména s ohledem na materiály používané ve stavebnictví a možnosti jejich aplikace.
Absolvent předmětu se seznámí s teoretickými principy kompozitního působení a zákonitostmi chování kompozitů s ohledem na zastoupení jednotlivých fází kompozitního materiálu.
Absolvent předmětu je schopen:
Pochopit a aplikovat principy navrhování a použití kompozitů.
Definovat kompozitní materiál pro konkrétní aplikaci.
Specifikovat požadované vlastnosti kompozitu a podmínky jeho použití.

Prerekvizity

Znalosti z fyziky a chemie. Znalosti vlastností stavebních materiálů, znalosti z oblasti fyziky stavebních materiálů, mechaniky, technologie betonu, plastických látek.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky předmětu jsou doplněny prezentací konkrétních kompozitních materiálů. V průběhu semestru studenti vypracovávají seminární práci v rozsahu min. 15 stran textu.

Způsob a kritéria hodnocení

Úspěšné zakončení předmětu vyžaduje:
- Vypracování a obhájení seminární práce v min. rozsahu 15 stran textu na zadané téma z oblasti kompozitních materiálů pro aplikace ve stavebnictví.
- Úspěšné vykonání ústní zkoušky z témat probíraných v rámci přednášek - rozprava.

Cíl

Osvojení teoretického základu k problematice kompozitních materiálů. Získání přehledu o aplikaci nových kompozitních materiálů ve stavebnictví. Pochopení kompozitního působení materiálů a možností, které poskytuje kompozitní materiál. Seznámení s principy navrhování a použití kompozitů. Na základě získaných poznatků posluchač může optimálně volit kompozitní materiál pro konkrétní aplikaci, je schopen definovat požadované vlastnosti kompozitu, podmínky jeho použití. Je schopen predikovat vlastnosti navrženého kompozitního materiálu.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

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

Přednáška

3 hod./týden, 13 týdnů, nepovinné

Osnova přednášek

1. Typy kompozitních materiálů a jejich charakteristika, vývoj kompozitních materiálů.
2. Definice kompozitního působení, proměnné definující vlastnosti kompozitů, jejich strukturní roztřídění.
3. Navrhování kompozitů.
4. Částicové kompozity I. až III. typu, specifika.
5. Vláknové kompozity, vlákna, matrice.
6. Kompozitní materiály s cementovou matricí a vláknovou výztuží.
7. Sklovláknobeton, vláknobeton s polymerními vlákny, navrhování, aplikace.
8. Vláknobeton s ocelovými vlákny, navrhování, aplikace.
9. Kompozitní materiály s polymerní matricí a vláknovou výztuží.
10. Technologie výroby kompozitních materiálů s polymerní matricí a vláknovou výztuží.
11. Nové materiály pro zesilování konstrukcí, lamely, výztužné tkaniny.
12. Kompozity vyztužené páskami. Lamináty. Hybridní kompozity.
13. Jednosměrové kompozity, zastoupení vláken. Mechanika jednosměrových kompozitů. Podélná pevnost a tuhost, pracovní diagram při tahovém namáhání (grafy, základní výpočtové vztahy). Chování při porušení. Teplotní roztažnost a transportní vlastnosti. Modul pružnosti a pevnost krátkovláknových kompozitů.