Schválené projekty 2010

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2010

Přidělená částka z MŠMT na VŠB-TUO - 25 868 000,-Kč

fakultačástka v tis. Kč
FBI 622
EKF 2 146
FAST 1 139
FS 4 030
FEI 4 339
HGF 6 187
FMMI 7 405
CELKEM 25 868
KódSP/201096
Název projektuPosuzování bezpečnosti tlakových systémů
ŘešitelMacurová Kateřina Ing.
Školitel projektuprof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.<br />
Období řešení projektu01.01.2010 - 31.12.2010
Předmět výzkumuVýzkum bude zaměřen na studii podmínek náhlého porušení tlakových systémů s využitím modifikovaného kritéria Leak Before Break pro případ, kdy se v materiálu vyskytuje zbytková napjatost. Superpozice zbytkového napětí vzniklého při výrobě s napjatostí stěny zatížené vnitřním přetlakem výrazně ovlivňuje technické využití a životnost zařízení [1].
Analytické řešení faktoru intenzity napětí pro případ eliptické trhliny o různé geometrii a při různém rozložení zbytkových napětí ve stěně bude porovnáno s numerickým řešením [2]. Charakter rozložení zbytkových napětí bude stanoven na základě experimentální odvrtávací metody [5]. K numerické simulaci a matematickým výpočtům budou využity programy ANSYS, ABAQUS a MATLAB. Důraz je kladen na změnu výpočtu kritické délky trhliny a minimální tloušťky stěny. Vodítkem pro stanovení bezpečnosti budou geometrické parametry trhliny, jejich orientace a materiálové charakteristiky tlakových systémů [3], [4]. Na základě dosažených výsledků bude navržena nová metoda optimalizace charakteristických tloušťek v přímé délce a přechodech tlakových systémů, jejíž uplatnění bude mít výrazné ekonomické dopady [6].

[1] KUČERA J. Úvod do mechaniky lomu – Nestabilní lom ocelových těles při statickém a dynamické zatížení, VŠB-TUO, 2006, 297 s.

[2] KOBAYASHI A.S., EMERY A.F., POLVANISH N., LOVE W.J. Inner and outer surface cracks in internally pressurized cylinders. ASME Journal of Pressure Vessels Technology 1977; 83-89.

[3] LIETZMANN A. et al. Failure modes of pressure vessel components and their consideration in analyses. Chemical Engng Process 1996; 35(4):287–293.

[4] HORNET P. Comparison of experimental results, FE calculations and analytical approach on the fracture behavior of circumferential through wall cracked pipes. In: ASME/JSME Joint Press Vess Piping Conf PVP 373. New York: ASME, 1998:163–168.

[5] KOBAYASHI A.S.: Handbook on Experimental Mechanics. USA, New Jersey: Prentice-Hall Inc., 1987. ISBN 0-13-377706-5 025.

[6] CHAPELLE D.,PERREUX D. Optimal design of a Type 3 hydrogen vessel: Part I – Analytic modelling of the cylindrical selection. International Journal of Hydrogen Energy 31 (2006), pp. 627-638.
Členové řešitelského týmuLukáš Horsák
Ing. Kateřina Macurová
Ing. Tomáš Novák
Ing. Martin Příkaský
prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.
Ing. Richard Tichý
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)V projektu je studován vliv zbytkové napjatosti na iniciaci a šíření trhliny. Cílem projektu je modifikace kritéria Leak Before Break s využitím experimentálně stanovených hodnot zbytkové napjatosti ve stěnách tlakových systémů. Zbytková napjatost bude vyhodnocována odvrtávací metodou založenou na narušení silové a momentové rovnováhy ve stěně tlakových systémů. Způsobená deformace na povrchu je měřena pomocí tenzometrické růžice. Cílem řešení je změna kritické délky trhliny a maximální tloušťky stěny tlakových systémů hodnocené podle LBB. Podle získaných výsledků bude provedena optimalizace geometrie ocelových tlakových systémů v délce a přechodech.

Výsledky projektu budou prezentovány na konferenci 2010 ASME PVP/K-PVP v Bellevue, Seattle Washington v rámci sekce studentských prezentací.

01/2010-04/2010
Měření zbytkové napjatosti ve stěnách tlakových systémů odvrtávací metodou. Měření budou provedena na vnitřním a vnějším povrchu. Mechanické zkoušky materiálu tlakových systémů pro tvorbu materiálového modelu.

02/2010-09/2010
Tvorba modelu materiálu tlakového systému na základě materiálových zkoušek. Tvorba konečnoprvkového modelu tlakového systému v programech ANSYS a ABAQUS. Superpozice zbytkové napjatosti a napjatosti způsobené vnitřním přetlakem, výpočtový model.

03/2010-11/2010
Modifikace kritéria Leak Before Break s přihlédnutím na změnu kritické délky trhliny a maximální tloušťky stěny. Optimalizace geometrie tlakového systému v programu MATLAB na základě získaných výsledků.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
61200,-85969,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)45000,-64156,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti16200,-21813,-
2. Stipendia92000,-68000,-
3. Materiálové náklady33000,-33647,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby18800,-10675,-
6. Cestovní náhrady20000,-26709,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory25000,-25000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady250000,-
Uznané náklady250000,-
Celkem běžné finanční prostředky250000,-250000,-