Przeskocz do głównej zawartości



Katedra Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej
Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska
44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18A
tel. +48 32 2371204   fax. +48 32 2371282

Strona główna
Przedmioty
Pliki do pobrania
Kontakt
  

Skip Navigation Links
Struktura Katedry
Oferta współpracy
LaboratoriaExpand Laboratoria
Nasi absolwenci
Wydarzenia
PracownicyExpand Pracownicy

Dydaktyka
Skip Navigation Links
Prace dyplomowe
Projekty inżynierskie
Specjalności
Przedmioty
Pliki do pobrania
Podręczniki i skrypty
Praktyki studenckie
Koła naukoweExpand Koła naukowe

Działalność
naukowa
Skip Navigation Links
Profil naukowy
Przykłady badańExpand Przykłady badań
Projekty badawcze
Rozprawy doktorskie
Konferencje naukowe

<maj 2022>
PnWtŚrCzPtSoN
2526272829301
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
303112345

Wytrzymałość materiałów - ZiIP (studia niestacjonarne)

Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji, studia niestacjonarne
Semestr: III i IV
Punkty ECTS: 2 (sem.III) i 5 (sem.IV)

Prowadzący: dr hab. inż. Witold Beluch


Opis przedmiotu

Odkształcalność typowych materiałów konstrukcyjnych jest zazwyczaj mała, jednakże niepomijalna, np:

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 powierzchniowa;

  •  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.

Szczególne znaczenie w wytrzymałości materiałów ma od wielu lat metoda elementów skończonych, czyli w skrócie MES. Jest to metoda numeryczna, która wraz z rozpowszechnieniem się komputerów osobistych spowodowała prawdziwą rewolucję 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).

Semestr III:
- wykład: 18 godzin w semestrze

Semestr letni:
- wykład: 8 godzin w semestrze
- ćwiczenia: 5 godzin w semestrze
- laboratorium: 5 godzin w semestrze


Warunki zaliczenia

Semestr III:

- Kolokwium pisemne z wykładu

Semestr IV:

  • Ćwiczenia: kolokwium pisemne.
  • Laboratorium: sprawozdania, oceny z poszczególnych ćwiczeń (patrz: Zajęcia laboratoryjne) .
  • Semestr letni kończy się egzaminem obejmującym:
    a)  materiał z  wykładów w sem. IV, b) zadania (materiał z ćwiczeń tablicowych).
  • Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń tablicowych oraz z zajęć laboratoryjnych. Osoby nie posiadające obydwu zaliczeń w momencie rozpoczęcia danego terminu egzaminu nie będą do niego dopuszczone
  • Zwolnienie z części zadaniowej egzaminu: ocena co najmniej 4.0 z ćwiczeń oraz uzyskane zaliczenie z laboratorium.

Na egzamin należy przynieść:

  • papier kancelaryjny (min. 2 kartki);
  • kalkulator (telefony komórkowe nie są dozwolone);
  • coś do pisania / rysowania.

Ocena końcowa jest liczona z zależności:

ocena końcowa = 0.5·E + 0.3·C + 0.2·L

gdzie: E - ocena z egzaminu; C- ocena z ćwiczeń L- ocena z laboratorium.


Tematyka wykładów

Semestr III:

  1. Wprowadzenie do wytrzymałości materiałów. pojęcia podstawowe, próby wytrzymałościowe.
  2. Rozciąganie i ściskanie pręta.
  3. Momenty bezwładności i dewiacji figur płaskich.
  4. Siły wewnętrzne.
  5. Zginanie proste pręta.
  6. Zginanie ukośne.
  7. Równanie różniczkowe osi ugiętej.

Semestr IV:

  1. Skręcanie prętów o przekroju kołowym.
  2. Teoria stanu naprężenia.
  3. Ścinanie. Uogólnione prawo Hooke’a
  4. Wytężenie i hipotezy wytężeniowe. Złożone przypadki wytrzymałościowe.
  5. Układy liniowosprężyste. Metody energetyczne.

Tematyka ćwiczeń tablicowych

  1. Rozciąganie i ściskanie prętów (siły wewnętrzne, naprężenia, obliczenia wytrzymałościowe).
  2. Siły wewnętrzne w belkach.
  3. Zginanie – obliczenia wytrzymałościowe.
  4. Kolokwium.

Zajęcia laboratoryjne


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.
  • 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.

Odnośniki:


 

           webadmin


© Copyright MiIO. Wszelkie prawa zastrzeżone. Wszelkie materiały tekstowe, zdjęciowe, graficzne, dźwiękowe, filmowe zamieszczone na stronach są prawnie chronione i stanowią własność intelektualną MiIO.
Kopiowanie dla celów komercyjnych, dystrybucja, modyfikacja oraz publikacja, bez pisemnej zgody Kierownika Katedry Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej są zabronione.

Zasady wykorzystywania „ciasteczek” (ang. cookies) w serwisach internetowych Politechniki Śląskiej