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

Tematyka wykładów