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/2010158
Název projektuHodnocení povrchu lomových ploch DWTT zkušebních těles
ŘešitelFerfecki Petr Ing., Ph.D.
Školitel projektuprof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.<br />
Období řešení projektu01.01.2010 - 31.12.2010
Předmět výzkumuZkouška padajícím závažím (drop weight tear test – DWTT) je standardizována a patří mezi často používané metody k hodnocení odolnosti konstrukčních celků proti lomové nestabilitě. Po rozlomení tělesa se na lomové ploše stanovuje procentuální podíl houževnatého lomu. Příprava zkušebních těles pro DWTT zkoušku, její průběh a metody vyhodnocení procentuálního podílu houževnatého lomu na lomové ploše jsou definovány v normách [1]-[3].
V normách se používají následující postupy k hodnocení procentuálního podílu houževnatého lomu z lomové plochy: (i) měřením planimetrem procentuálního podílu houževnatého lomu z lomové plochy nebo z jeho fotografie, (ii) vizuálním porovnáním lomové plochy s referenčními kalibrovanými vzorky nebo jejich fotografiemi o stejné tloušťce a známé hodnotě procentuálního podílu houževnatého lomu, (iii) výpočtem z jednoduchých vztahů empiricky stanovených pro typický vzhled lomové plochy a (iv) užitím diagramů sestavených pro typické lomové plochy s danou tloušťkou vzorků.
Určení procentuálního podílu houževnatého lomu podle stávajících norem [1]-[3] není zcela jednoznačné, opakovatelné a nezávislé na hodnotiteli. Porušení lomové plochy zkušebního DWTT tělesa je často netypické a je doprovázeno abnormálním průběhem lomu [4], který zhoršuje správné hodnocení lomové plochy. Abnormální lom [5] se vyskytuje zejména u plechů z vysokopevnostních ocelí určených pro výrobu potrubí. Toto zcela znemožňuje použití metod k hodnocení procentuálního podílu houževnatého lomu uvedených v normách [1]-[3].
Cílem tohoto projektu je vyvinout nové postupy hodnocení lomové plochy založené na jejím matematickém popisu, které poskytnou přesné, objektivní a opakovatelné výsledky. Jejich aplikace v průmyslové praxi povede ke zvýšení bezpečnosti a bezporuchovosti potrubních systémů.

[1] API Recommended Practice 5L3, Recommended Practice for Conducting Drop-Weight Tear Tests on Line Pipe, (1996).
[2] ASTM E436-03, Standard Test Method for Drop-Weight Tear Tests of Ferritic Steels, (2008).
[3] GOST 30456-97, Metal Products, Steel rolled sheets and pipes, Impact Bend Test Methods.
[4] B. Hwang, S. Lee, Y. M. Kim, N. J. Kim, J. Y. Yoo, C. S. Woo, Analysis of abnormal fracture occurring during drop-weight tear test of high-toughness line-pipe steel, Materials Science and Engineering A 368 (2004) 18-27.
[5] Z. Yang, C.-B. Kim, Y. Feng, C. Cho, Abnormal fracture appearance in drop-weight tear test specimens of pipeline steel, Materials Science and Engineering A 483-484 (2008) 239-241.
[6] J. Weiss, Fracture and fragmentation of ice: a fractal analysis of scale invariance, Engineering Fracture Mechanics 68 (2001) 1975-2012.
Členové řešitelského týmuIng. Petr Ferfecki, Ph.D.
Ing. Vratislav Mareš
prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.
Ing. Pavel Židlík
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Hlavním cílem projektu je návrh nové metody umožňující digitalizovat lomovou plochu DWTT těles a její hodnocení s ohledem na procentuální podíl houževnatého lomu. Hodnocení povrchu lomové plochy DWTT těles se bude provádět nově navrženými kritérii s využitím deterministického, stochastického a fraktálního matematického popisu. V technické praxi přispěje uplatnění navrženého vyhodnocení lomových ploch DWTT těles k objektivnímu hodnocení DWTT zkoušky a ke zvýšení bezpečnosti potrubních systémů.

(01. 01. 2010 – 30. 04. 2010)
V první fázi řešení projektu bude cílem vytvořit metodiku k převodu lomové plochy zkušebního tělesa do digitalizované formy. Za tímto účelem budou zhotoveny zkušební přípravky umožňující zhotovit digitalizovaný model pomocí třírozměrného skenování a digitálního fotografování lomové plochy. Konstrukční parametry stojanů budou navrženy s ohledem na vytvoření digitalizovaného modelu lomové plochy umožňující stanovení procentuálního podílu houževnatého lomu na lomové ploše DWTT tělesa. V prostředí programů MATLAB nebo C++ bude vytvořen algoritmus k převodu a úpravě dat ze skeneru do souboru vhodného k jejich dalšímu zpracováni. Během úpravy dat se musí zohlednit nerovnoměrnost sítě skenovaných bodů, nenaskenovaných plošek konkávních otvorů a vliv okrajů skenované plochy. Lomová plocha DWTT vzorků bude skenována skenerem 3D-Cam, který je k dispozici v laboratoři SIMD. Pro převod dat ze snímače fotoaparátu do grafického formátu bude vytvořen algoritmus, ve kterém se musí odstranit nežádoucí pozadí lomové plochy, dodržet rozdíl v barevném zobrazení plochy s podílem houževnatého a křehkého lomu při maximální ostrosti lomové plochy po celé její ploše a hloubce.

(01. 05. 2010 – 31. 12. 2010)
Druhá fáze řešení projektu bude zaměřena na nalezení vhodných kritérií k hodnocení digitalizované lomové plochy DWTT těles. Budou navržena zcela nová hodnotící kritéria podílu houževnatého lomu na lomové ploše. Na rozdíl od stávajících kritérií hodnocení podílu houževnatého lomu na lomové ploše, musí být podle požadavků průmyslové praxe nově navržená kritéria jednoznačná, opakovatelná, nezávislá na hodnotiteli a musí umožňovat hodnotit všechny typy lomů. Pro oba digitalizované modely lomové plochy budou navržena kritéria založena na deterministickém a stochastickém matematickém popisu povrchu lomové plochy. Dále budou vyzkoušeny k hodnocení podílu houževnatého lomu kritéria využívající fraktálního popisu [6] lomové plochy.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
34000,-57884,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)25000,-48884,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti9000,-9000,-
2. Stipendia56000,-89500,-
3. Materiálové náklady20000,-14494,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek60000,-31557,-
5. Služby17500,-9065,-
6. Cestovní náhrady15000,-0,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory22500,-22500,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady225000,-
Uznané náklady225000,-
Celkem běžné finanční prostředky225000,-225000,-