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

<lipiec 2022>
PnWtŚrCzPtSoN
27282930123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
1234567

Wytrzymałość materiałów - ZiIP

Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji
Semestr: IV
Punkty ECTS: 4
Prowadzący: dr hab. inż. Adam Długosz prof. PŚ.


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.


Program przedmiotu

 - wykład: 30 godzin w semestrze
- ćwiczenia tablicowe: 30 godzin w semestrze
- zajęcia laboratoryjne: 15 godzin w semestrze


Warunki zaliczenia

  • Przedmiot kończy się egzaminem.
  • Zwolnienie z części zadaniowej egzaminu - ocena co najmniej 4.0 z ćwiczeń oraz uzyskane zaliczenie (na dowolną ocenę) z laboratorium.
  • Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia zarówno z ćwiczeń tablicowych oraz z zajęć laboratoryjnych. Osoby nie posiadające obydwu zaliczeń w momencie rozpoczęcia danego terminu egzaminu nie będą do niego dopuszczone.
  • Na egzamin należy przynieść:
    - indeks, ew. inny dokument ze zdjęciem (wymagane);
    - papier kancelaryjny;
    - kalkulator (telefony komórkowe nie są dozwolone);
    - coś do pisania / rysowania.

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.
26. Metoda sił.


Zajęcia laboratoryjne

Tematyka zajęć laboratoryjnych:

  1. Statyczna próba rozciągania metali.
  2. Skręcanie prętów o przekroju kołowym.
  3. Analiza stanu naprężenia metodą elastooptyczną.
  4. Próby udarowe.
  5. Metoda elementów skończonych dla układów prętowych.
  6. Zginanie ukośne.
  7. Doświadczalne sprawdzenie twierdzeń Bettiego i Maxwella.
  8. Statyczne pomiary tensometryczne.
  9. Badanie prętów na wyboczenie.
  10. Wyznaczanie środka ścinania w prętach o przekrojach niesymetrycznych.
  11. Metoda elementów skończonych dla zagadnień dwuwymiarowych.
  12. Badania doświadczalne drgań własnych nietłumionych i tłumionych.

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.

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