Katedra Wytrzymałości Materiałów i Metod Komputerowych Mechaniki
  
Wydział Mechaniczny Technologiczny
   Politechnika Śląska

 Strona głównaWyniki i ocenyPrzedmiotyPliki do pobraniaKontaktAdministrator
Icon Struktura Katedry
Icon Pracownicy
Icon Oferta współpracy
Icon Z życia Katedry
Icon Nasi absolwenci
Icon Wirtualny spacer
Icon Na wesoło
Dydaktyka
Icon Specjalności
Icon Przedmioty
Icon Wyniki i oceny
Icon Pliki do pobrania
Icon Prace dyplomowe
Icon Studenckie Koło Metod Komp. Mechaniki
Icon Studenckie Koło Mechaniki Eksperymentalnej "STRESS"
Icon Podręczniki i skrypty
Icon Praktyki studenckie
Działalność naukowa
Icon Profil naukowy
Icon Przykłady badań eksperymentalnych i analiz numerycznych
Icon Projekty badawcze
Icon Konferencje naukowe
Icon Rozprawy doktorskie
Icon Wybrane zagadnienia
Icon
 

 

Wytrzymałość materiałów - MiBM

Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn
Semestr: III i IV
Punkty ECTS: 3

Specjalność: 4 (sem.III) i 5 (sem.IV)
Prowadzący
:
prof. dr hab. inż. Tadeusz Burczyński, dr inż. Wacław Kuś, dr inż. Jacek Ptaszny, dr inż. Arkadiusz Poteralski, dr inż. Adam Długosz, dr inż. Mirosław Szczepanik, mgr inż. Anna Brodacka, mgr inż. Piotr Wysota, mgr inż. Agnieszka Musiolik, mgr. inż. Mateusz Duda


Opis przedmiotu

Problemy naukowe i techniczne związane z odkształcaniem się lub złomem elementów maszyn i budowli, w aspekcie określania bezpiecznych warunków ich eksploatacji, stanowią dziedzinę wytrzymałości materiałów.
W naukach technicznych obserwuje się tendencję przechodzenia od metod obliczeniowych do modelowania w szerokim tego słowa znaczeniu. Dotyczy to także wytrzymałości materiałów, w której stosuje się liczne modele opisujące różnorodne rodzaje zarówno odkształcalności, jak i procesów mechanicznego niszczenia ciał, czyli złomu.
Inną godną uwagi tendencją w rozwoju wytrzymałości materiałów jest jej zbliżanie się do teorii niezawodności. W związku z tym pojawiło się stosunkowo niedawno pojęcie niezawodności wytrzymałościowej oraz kryteriów jej oceny. Określa ono w sposób równie syntetyczny, co trafny, zarówno istotę wszelkich badań czy dociekań wytrzymałościowych, jak i ich cel ostateczny. Niezawodność wytrzymałościowa polega na tym, że element maszyny lub budowli, poddany obciążeniom eksploatacyjnym przez cały czas zwany resursem, bądź czas nieograniczony, nie ulegnie nadmiernej deformacji lub pęknięciu, czyli złomowi.
Miarą niezawodności wytrzymałościowej może być współczynnik bezpieczeństwa n lub prawdopodobieństwo P nadmiernej deformacji bądź złomu ciała (elementu maszyny lub budowli).
Do sformułowania kryteriów niezawodności wytrzymałościowej potrzebne są różnorodne modele:

1. Modele materiału

  • molekularny model monokryształu z defektami struktury zwanymi dyslokacjami i wakansami
  • polikryształ, czyli mieszanina krystalitów (ziaren) w metalach i ich stopach,
  • ośrodek ciągły sprężysto-plastyczny,
  • ośrodek ciągły lepko-sprężysty,
  • ośrodek ciągły sprężysto-plastyczny z defektami w postaci szczelin,
  • mieszanina łańcuchów wielocząsteczkowych tworzących polimery.

2. Modele postaci, czyli kształtu

  • pręt,
  • pręt cienkościenny,
  • tarcza,
  • płyta,
  • powłoka,
  • element przestrzenny,
  • model dyskretny ciała.

3. Modele obciążenia

  • siła skupiona,
  • para sił (moment skupiony),
  • obciążenie rozłożone na powierzchni (siła powierzchniowa) lub wzdłuż linii,
  • siła objętościowa lub masowa,

    Wszystkie te obciążenia mogą być statyczne, czyli stałe w czasie, lub dynamiczne, czyli zmienne w czasie. Zmiany te mogą być losowe o charakterze procesu stochastycznego lub zdeterminowane o charakterze okresowym bądź nieokresowym, albo nagłe o charakterze udarowym.

4. Modele złomu (zniszczenia mechanicznego, czyli pęknięcia)

  • złom spowodowany obciążeniem statycznym
  • zmęczenie niskocyklowe materiału,
  • zmęczenie wysokocyklowe materiału,
  • złom spowodowany długotrwałym działaniem stałego obciążenia,
  • kruche, bądź plastyczne pękanie

Szczególne znaczenie w wytrzymałości materiałów ma od ponad trzydziestu lat metoda elementów skończonych, czyli w skrócie MES. Jest to metoda numeryczna, która wraz z rozpowszechnieniem się komputerów osobistych spowodowała prawdziwa rewolucje w zakresie obliczeń wytrzymałościowych. O ile dawniej w inżynierskich obliczeniach wytrzymałościowych dominowały z konieczności modele najprostsze, czyli pręty i układy prętowe, to obecnie dzięki MES powstały liczne systemy programów komputerowych umożliwiające przybliżoną analizę wytrzymałościową nawet najbardziej skomplikowanych modeli ciał odkształcalnych (elementów maszyn i budowli).


Program przedmiotu

Semestr zimowy:
wykład: 2 godziny
ćwiczenia: 2 godziny

Semestr letni:
wykład: 1 godzina
ćwiczenia: 1 godzina
laboratorium: 2 godziny


Tematyka wykładów

Semestr zimowy:
1. Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów
2. Pręt rozciągany i ściskany
3. Pręt skręcany o przekroju kołowym
4. Zginanie równomierne belki
5. Pręt ścinany
6. Metoda elementów skończonych dla pręta rozciąganego
7. Stateczność pręta
8. Stan naprężenia
9. Stan odkształcenia

Semestr letni:
1. Sprężystość liniowa i uogólnione prawo Hooke’a
2. Hipotezy wytężenia
3. Złożone przypadki wytrzymałości pręta
4. Metody energetyczne i ich zastosowanie do układów prętowych
5. Podstawy liniowej teorii sprężystości
6. Płyty i powłoki
7. Plastyczność i pełzanie


Tematyka laboratoriów


Warunki zaliczenia

Semestr zimowy:

Zaliczenie wykładu:

Odbędą się 2 zapowiedziane sprawdziany (w postaci testów)
Obowiązująca punktacja:
liczba pytań: 25 (1 pytanie = 1 pkt)
ocena uzyskana na podstawie punktów:
13-15 – 3.0
16-17 – 3.5
18-20 – 4.0
21-22 – 4.5
23-25 – 5.0


Zaliczenie ćwiczeń:

Odbędą się 3 zapowiedziane kolokwia
dotyczące odpowiednio tematów: rozciąganie, skręcanie i zginanie.
Obowiązująca punktacja:
liczba punktów do zdobycia: 30 (1 kolokwium = 10 pkt)
ocena uzyskana na podstawie punktów:
15-17 – 3.0
19-21 – 3.5
22-24 – 4.0
25-27 – 4.5
28-30 – 5.0


Ocena końcowa w semestrze zimowym: średnia ocen z ćwiczeń oraz wykładów.

Semestr letni:

Szczegółowe warunki zaliczenia poszczególnych elementów semestru letniego przedstawione zostaną na początku semestru letniego, lecz nie będą znacząco różne od tych, które obowiązują w semestrze zimowym.

Ocena końcowa w semestrze letnim: średnia ocen z ćwiczeń, wykładów oraz laboratorium.

Warunki zaliczenia przedmiotu

Przedmiot kończy się egzaminem.
Egzamin składa się z dwóch części: zadaniowej (pisemna) oraz teoretycznej (pisemna lub ustna)
 

Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest pozytywna ocena z semestru zimowego oraz letniego.
Osoby, które otrzymają zaliczenie z semestru zimowego i letniego na oceny nie niższe niż dobry (4) będą zwolnione z egzaminu.


Literatura

Zalecana literatura do ćwiczeń:

Bąk R., Burczyński T.: Wytrzymałość materiałów z elementami ujęcia komputerowego, WNT, Warszawa 2001. http://www.mes.polsl.gliwice.pl/

1) Modelowanie w wytrzymałości materiałów
2) Wytrzymałość prętów
3) Metoda elementów skończonych dla pręta
4) Badania wytrzymałościowe tworzyw
5) Stateczność pręta
6) Stan naprężenia i odkształcenia
7) Sprężystość liniowa
8) Wytężenie oraz złożone przypadki wytrzymałościowe pręta
9) Wytrzymałość układów prętowych
10) Podstawy liniowej teorii sprężystości
11) Metoda elementów skończonych dla zagadnień brzegowych teorii sprężystości
12) Skręcanie swobodne prętów o dowolnym przekroju
13) Płyty i powłoki
14) Pręty cienkościenne
15) Drgania prętów liniowosprężystych
16) Pękanie i zmęczenie materiału
17) Plastyczność i pełzanie
18) Metoda elementów skończonych w zagadnieniach nieliniowych

 

Zalecana literatura do laboratorium:

 

Laboratorium z wytrzymałości Materiałów, Praca zbior. pod red. Burczyńskiego T., Belucha W. i Johna A., Wyd. Pol. Śl., Gliwice, 2002

1) Statyczna próba rozciągania metali
2) Statyczna próba skręcania metali (wyznaczanie modułu sprężystości poprzecznej)
3) Próby udarowe
4) Doświadczalne sprawdzenie twierdzeń o wzajemności prac (Bettiego) i przemieszczeń (Maxwella)
5) Statyczne pomiary tensometryczne
6) Analiza stanu naprężenia metodą elastooptyczną
7) Badanie prętów na wyboczenie
8) Wyznaczanie środka ścinania w prętach o przekrojach niesymetrycznych
9) Zginanie ukośne
10) Wyznaczanie współczynnika sprężystości podłużnej (modułu Younga) w trakcie statycznej próby rozciągania metali
11) Zastosowanie metody elementów skończonych do rozwiązywania układów prętowych
12) Metoda elementów skończonych dla dwuwymiarowych zagadnień teorii sprężystości
13) Zastosowanie metody elementów skończonych do wyznaczania częstości drgań własnych i postaci drgań własnych

 

Dodatkowe pozycje literaturowe:

1. A.Jakubowicz, P. Wolniak, Zbiór zadań z wytrzymałości materiałów, cz. 1, Skr. Uczel. Pol. Śl., Nr. 865, Gliwice, 1990r.
2. A.Jakubowicz, Zbiór zadań z wytrzymałości materiałów, cz. 2, Skr. Uczel. Pol. Śl., Nr. 1692, Gliwice, 1993.
 


 

3. R.Bąk: Piętnaście wykładów z wytrzymałości materiałów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1996
4. Z.Dyląg, A.Jakubowicz, Z.Orłoś: Wytrzymałość materiałów. Tom 1, WNT, W-wa 1996
5. Z.Dyląg, A.Jakubowicz, Z.Orłoś: Wytrzymałość materiałów. Tom 2, WNT, W-wa 1996
6. W.Szuścik, J.Kuczyński, Metodyczny zbiór zadań z wytrzymałości materiałów, cz.2, wyd. 2, Skr. Uczel. Pol. Śl., Nr 1918, Gliwice, 1995.
7. M.E.Niezgodziński, T.Niezgodziński, Zadania z wytrzymałości materiałów, WNT, Warszawa, 1997.
8. M.Banasiak, K.Grossman, M.Trombski, Zbiór zadań z wytrzymałości materiałów, PWN, Warszawa, 1998.
9. T.Lamber, Ćwiczenia z wytrzymałości materiałów. Laboratorium. Skr. Uczel. Pol. Śl., Nr. 1527, Gliwice, 1990.





Linki


Do pobrania:


 
  Laboratorium Zastosowań Metod Sztucznej Inteligencji
  INTEREDU
  Sekcja Optymalizacji i Sterowania Komitetu Mechaniki PAN
  Sekcja Nauk Obliczeniowych KI PAN
  Studenckie Koło Naukowe Metod Komputerowych
  Programy MES do książki T. Burczyński, R.Bąk Wytrzymałość Materiałów z elementami ujęcia komputerowego (www.mes.polsl.pl)
  Strona poświęcona podręcznikowi "Badania operacyjne. Teoria i zastosowania."
  Konferencja EUROGEN2009
  Polskie Towarzystwo Metod Komputerowych Mechaniki
  DSMCM Grid Team
  Centrum Doskonałości AI-METH
  Konferencja AI-METH
  Strona główna Politechniki Ślaskiej
  Strona główna Wydziału MT
  Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
  Poczta na polsl.pl
 Dodaj nowe łącze
Aktualnie nie ma żadnych nadchodzących wydarzeń. Aby dodać nowe wydarzenie, kliknij przycisk Dodaj nowe wydarzenie poniżej.
 Dodaj nowe wydarzenie