Mezní stavy a bezpečnost svařovaných strojních součástí

Bc. Martin Pekárek

Diplomová práce

Anotace:

Diplomová práce se zabývá problematikou mezních stavů a bezpečnosti svařovaných strojních součástí se zaměřením na pevnostní posouzení svarových spojů při statickém i cyklickém zatěžování. Teoretická část shrnuje základní poznatky o mezních stavech, únavovém porušování, vlivu koncentrace napětí, vrubového účinku a specifikách svařovaných spojů, včetně vlivu provedení svaru a souvisejících normových přístupů. V metodické a aplikační části je pozornost soustředěna na konkrétní svarový uzel tvořený spojením plného hřídele a trubkové části. Posouzení je provedeno analytickými výpočtovými metodami a normovými postupy pro několik konstrukčních variant, které se liší geometrií přechodu mezi plným a dutým průřezem. Hodnocena je statická bezpečnost, únavová odolnost i vliv vady pomocí lomově-mechanického přístupu. Výsledky ukazují, že samotná kvalita svaru ani plný průvar nejsou dostatečnou podmínkou bezpečného návrhu. Rozhodující vliv na velikost lokálních napětí, únavovou životnost a citlivost konstrukce na přítomnost trhlin má především geometrie přechodu. Jako nejvhodnější se ukázala varianta s plynulým přechodem, která po konstrukční úpravě dosahuje příznivějšího rozložení napětí a vyšší bezpečnosti. Přínosem práce je porovnání jednotlivých variant řešení, kvantifikace vlivu geometrie na bezpečnost svarového uzlu a formulace doporučení pro návrh obdobných svařovaných rotačních součástí v technické praxi.

Abstract:

The diploma thesis deals with the issue of limit states and safety of welded machine components with a focus on the strength assessment of welded joints under static and cyclic loading. The theoretical part summarizes the basic knowledge about limit states, fatigue failure, the influence of stress concentration, notch effect and the specifics of welded joints, including the influence of weld design and related standard approaches. In the methodological and application part, attention is focused on a specific welded joint formed by the connection of a solid shaft and a tubular part. The assessment is carried out using analytical calculation methods and standard procedures for several design variants that differ in the geometry of the transition between a solid and a hollow cross-section. Static safety, fatigue resistance and the effect of a defect are evaluated using a fracture-mechanical approach. The results show that the quality of the weld itself or full penetration is not a sufficient condition for a safe design. The decisive influence on the magnitude of local stresses, fatigue life and sensitivity of the structure to the presence of cracks is primarily the geometry of the transition. The most suitable option was the one with a smooth transition, which, after structural modification, achieves a more favorable stress distribution and higher safety. The contribution of the work is the comparison of individual solution options, the quantification of the influence of geometry on the safety of the welded joint, and the formulation of recommendations for the design of similar welded rotating components in technical practice.

Klíčová slova

svařované strojní součásti, mezní stavy, únavová pevnost, koncentrace napětí, bezpečnost svarového uzlu, welded machine components, limit states, fatigue strength, stress concentration, weld joint safety

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 4. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 2. 7. 2026
• Vedoucí: doc. Ing. Petr Hrubý, CSc.
• Oponent: Ing. Josef Kraus, DiS.

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích

Magisterský studijní program / obor:
Strojírenství / Strojírenství