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: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji
Semestr: III i IV
Punkty ECTS: 3 - semestr zimowy, 5 - semestr letni
Prowadzący: dr inż. Witold Beluch


Opis przedmiotu

Odkształcalność typowych materiałów konstrukcyjnych jest zazwyczaj mała, jednakże niepomijalna (przykład -Rys. 1).

Nagrzewnice wielkiego pieca, układ odkształcony (przeskalowany), wys. ok. 15m.

Wytrzymałość materiałów jest działem mechaniki, który zajmuje się ciałami odkształcalnymi. Obejmuje teoretyczne jak i doświadczalne badania procesów odkształcania i niszczenia ciał poddanych różnorodnym obciążeniom. Prowadzi to do analizy zachowania się konstrukcji pod działaniem obciążeń (tzw. praca konstrukcji).

Analiza taka pozwala zaprojektować konstrukcję tak, by mogła poprawnie pracować tworząc jednocześnie układ racjonalnie zaprojektowany. Projektowanie polega na doborze: a) kształtu; b) materiału; c) wymiarów konstrukcji. 

Do sił działających na konstrukcję zalicza się: a) siły zewnętrzne; b) ciężar (siły masowe); c) siły przekazywane przez współpracujące elementy; d) tarcie; e) zmiany temperatury; f) opory powietrza; g) parcie cieczy; h) skurcz; i) pęcznienie; j) korozję.

Przy ocenie konstrukcji należy sprawdzić następujące warunki:

  • Warunek wytrzymałości - w całym elemencie obciążenia nie mogą spowodować osiągnięcia wytrzymałości materiału.

  • Warunek sztywności - dotyczy występowania dużych odkształceń, uniemożliwiających normalną eksploatację konstrukcji (nawet mimo spełnienia pkt. 1).

  • Warunek stateczności - spełnienie go ma zapobiec nagłym zmianom kształtu lub położenia pręta (nawet mimo spełnienia pkt. 1).

Metody, z jakich korzysta wytrzymałość materiałów, można podzielić na 3 główne grupy:

  • Metody doświadczalne – laboratoryjne badania wytrzymałościowe pozwalają określić własności materiału i wyznaczyć parametry charakteryzujące jego odkształcalność.

  • Metody analityczne – umożliwiają wyznaczenie takich wielkości, jak przemieszczenia, odkształcenia czy naprężenia na drodze obliczeń analitycznych;

  • Metody numeryczne – dla większości rzeczywistych konstrukcji uzyskanie wyników na drodze obliczeń analitycznych jest niemożliwe bądź prowadzi do zbyt daleko idących uproszczeń. Powszechnie stosuje się numeryczne metody przybliżone, jak metoda elementów skończonych (MES) czy metoda elementów brzegowych (MEB). Metody te pozwalają uwzględnić w zasadzie dowolny stopień skomplikowania konstrukcji.

 

Obliczeniom (analitycznym bądź numerycznym) podlegają modele układów rzeczywistych. W układach mechanicznych niezbędne są następujące modele:

  •  model materiału – np. ośrodek ciągły sprężysto-plastyczny;

  •  model postaci (kształtu) – np. pręt, powłoka, tarcza, płyta;

  •  model obciążenia – np. siła skupiona, siła powierz-chniowa;

  •  model złomu (pęknięcia, zniszczenia) – np. złom spowodowany obciążeniem statycznym, kruche pękanie.

Najczęściej stosowanym modelem postaci jest pręt.

Wyróżnia się 4 proste przypadki wytrzymałościowe:

  • Rozciąganie – jedyną siła wewnętrzną w przekroju poprzecznym pręta jest siła normalna N.

  • Ścinanie – jedyną siła wewnętrzną w przekroju poprzecznym pręta jest siła poprzeczna (tnąca) T.

  • Skręcanie – jedyną siła wewnętrzną w przekroju poprzecznym pręta jest moment skręcający Ms.

  • Zginanie – jedyną siła wewnętrzną w przekroju poprzecznym pręta jest moment gnący Mg.


Program przedmiotu

  • Sem. zimowy:

-wykład: 30 godzin w semestrze

  • Sem. letni:  

- ćwiczenia tablicowe: 30 godzin w semestrze
- zajęcia laboratoryjne: 30 godzin w semestrze


Warunki zaliczenia

Semestr zimowy:

  • Semestr zimowy kończy się zaliczeniem z wykładu.
  • Warunkiem zaliczenia jest pozytywna ocena z kolokwium końcowego.

Semestr letni:

  • Semestr letni kończy się egzaminem z ćwiczeń tablicowych.
  • Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczeń zarówno z ćwiczeń tablicowych jak i z zajęć laboratoryjnych
  • Na egzamin należy bezwzględnie przynieść ważną kartę zaliczeniową oraz indeks.
  • Zwolnienie z egzaminu - ocena co najmniej 4.0 z ćwiczeń oraz uzyskane zaliczenie z laboratorium.

Ocena końcowa w semestrze letnim jest liczona z zależności:

  • w przypadku przystępowania do egzaminu:
    ocena końcowa = 0.45·E + 0.3·C + 0.25·L
  • w przypadku zwolnienia z egzaminu z ćwiczeń:
    ocena końcowa = 0.7·C + 0.3·L

gdzie:
E - ocena z egzaminu;

C
- ocena z ćwiczeń;
L
- ocena z laboratorium.


Tematyka wykładów

1. Wytrzymałość materiałów. Czym się zajmuje, z jakich korzysta metod, jakie warunki są sprawdzane przy ocenie konstrukcji?
2. Materiały sprężyste i plastyczne. Materiały izotropowe i anizotropowe.
3. Rozciąganie. Podstawowe zależności (naprężenia, odkształcenia, przemieszczenia). Wpływ temperatury i ciężaru własnego na naprężenia.
4. Rozciąganie – obliczenia wytrzymałościowe. Prawo Hooke’a
5. Wykresy rozciągania. Statyczna próba rozciągania.
6. Momenty bezwładności i dewiacji.
7. Główne centralne momenty bezwładności. Twierdzenie Steinera.
8. Zginanie proste prętów. Założenia. Podstawowe zależności.
9. Zginanie proste prętów - obliczenia wytrzymałościowe.
10. Zginanie ukośne.
11. Równanie różniczkowe osi ugiętej i metoda Clebscha.
12. Skręcanie. Założenia. Podstawowe zależności (naprężenia, kąt skręcenia).
13. Skręcanie – obliczenia wytrzymałościowe.
14. Ścinanie. Uproszczone obliczenia. Naprężenia styczne przy ścinaniu nierównomiernym (wzór Żurawskiego).
15. Składowe tensora stanu naprężenia.
16. Naprężenia główne i kierunki główne w ogólnym stanie naprężenia.
17. Szczególne stany naprężenia.
18. Teoria stanu odkształcenia.
19. Wytężenie i hipotezy wytężeniowe.
20. Rozciąganie ze zginaniem.
21. Rdzeń przekroju.
22. Zginanie ze skręcaniem.
23. Energia sprężysta. Układy liniowosprężyste.
24. Twierdzenia Castigliana i Meanabrei-Castigliana.
25. Metoda Maxwella-Mohra


Tematyka laboratoriów


Instrukcje do laboratoriów


Literatura

  • R. Bąk, T. Burczyński: Wytrzymałość materiałów z elementami ujęcia komputerowego, WNT, Warszawa, 2001.
  • Z. Dyląg, A.Jakubowicz, Z.Orłoś: Wytrzymałość materiałów. Tom 1 i 2, WNT, Warszawa, 1996.
  • R. Bąk: Piętnaście wykładów z wytrzymałości materiałów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1996.
  • W. Szuścik, J. Kuczyński: Metodyczny zbiór zadań z wytrzymałości materiałów, cz.2, wyd. 2, Skr. Uczel. Pol. Śl., Nr 1918, Gliwice, 1995.
  • M.E. Niezgodziński, T. Niezgodziński: Zadania z wytrzymałości materiałów, WNT, Warszawa, 1997.
  • M. Banasiak, K. Grossman, M. Trombski: Zbiór zadań z wytrzymałości materiałów, PWN, Warszawa, 1998.
  • Laboratorium z wytrzymałości Materiałów, Praca zbior. pod red. T. Burczyńskiego, W. Belucha i A. Johna, Wyd. Pol. Śl., Gliwice, 2002.

Odnośniki:


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