Pevnost materiálů a strojních součástí na bázi železa: Víceškálový přístup
Cíle projektu
Tvárné nebo křehké chování trhlin patří ke klíčovým faktorům ovlivňujícím statickou a dynamickou pevnost strojních konstrukcí z materiálů na bázi alfa-Fe, např. feritických ocelí. Predikce kontinua o křehce-tvárném chování centrální trhliny pod biaxiálním tahovým zatížením ukazují, že se změnou hodnot tzv. T-napětí může dojít ke změně tvárného chování trhliny na křehké porušování. Využijeme 3D atomární simulace metodou molekulární dynamiky (MD) v alfa-Fe při různých teplotách k ověření predikcí kontinua o tomto tvárně-křehkém přechodu pod vlivem T-napětí a to jak u centrální trhliny pod tahovým bi-axiálním zatížením, tak i u vzorků s okrajovými trhlinami pod jednoosým tahem, dostupných pro lomové experimenty. Téma je důležité pro reaktorové tlakové nádoby z feritických ocelí a interpretaci lomových experimentů. Dalším cílem je propojení s výpočty z prvních principů kvantové mechaniky na modelových clusterech omezené velikosti, zaměřenými na kohezní energii, tahovou a smykovou pevnost, atomární konfigurace a síly v okolí defektů, které určí parametry meziatomárních potenciálů pro MD.
Klíčová slova
strength of mechanical structuresstrength of materialsductile-brittle behaviorfracture mechanismsbcc ironT-stressmolecular dynamicsmulti-scale methodselectronic structure calculationsfracture experiments
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Hlavní účastníci
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Ústav informatiky AV ČR, v. v. i.
Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
Západočeská univerzita v Plzni / Nové technologie - výzkumné centrumDruh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
17-12925S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Strength of materials and mechanical components based on iron: Multi-scale approach
Anotace anglicky
Ductile or brittle behavior of cracks is one of the key phenomena which may have a crucial influence on static and dynamic strength of mechanical structures utilizing bcc iron based materials, e.g. ferritic steels. Continuum predictions on ductile/brittle behavior of a central crack under biaxial tension show that the change of called T-stress can change ductile crack behavior to brittle crack extension. We utilize 3D atomistic molecular dynamic (MD) simulations in bcc iron at various temperatures to verify predictions on ductile-brittle transition caused by T-stress. It will be done for central cracked specimens under biaxial tension and as well for edge cracked samples under uniaxial tension, available for experiments. The topic is important for reactor pressure vessels and interpretation of fracture experiments. Another important aim is interconnecting with first-principles calculations for model clusters of restricted size, pointed at cohesive energy, tension and shear strength, atomic configurations and forces at defects, determining interatomistic potential parameters for MD.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
CEP - hlavní obor
JG - Hutnictví, kovové materiály
CEP - vedlejší obor
JL - Únava materiálu a lomová mechanika
CEP - další vedlejší obor
BM - Fyzika pevných látek a magnetismus
OECD FORD - odpovídající obory
(dle převodníku)10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
20306 - Audio engineering, reliability analysis
20501 - Materials engineering
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
Všechny výzkumné cíle projektu zaměřeného na analýzu vlivu T-napětí při různých teplotách na tvárně-křehké chování trhlin v 3D krystalech alfa-Fe prostřednictvím atomárních a více-škálových výpočtů a experimentů byly splněny. Publikace s výsledky projektu byly prezentovány v jedenácti časopisech s impaktním faktorem a dvou (Scopus/WoS) konferencích.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2017
Ukončení řešení
31. 12. 2019
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
22. 5. 2019
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Datum dodání záznamu
23. 7. 2020
Finance
Celkové uznané náklady
10 770 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
9 683 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
1 087 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
10 770 tis. Kč
Statní podpora
9 683 tis. Kč
89%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
CEP
JG - Hutnictví, kovové materiály
Doba řešení
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019