Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mechanika ciał stałych
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-205-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Szczepanik Stefan (szczepan@metal.agh.edu.pl)
Module summary

Moduł zawiera zagadnienia związane z opisem stanem naprężenia i odkształcenia, prawa plastycznego płynięcia i ich zastosowanie do modelowania, elementy teorii pękania, pełzania i teorie pełzania, elementy mechaniki kompozytów, elementy mechaniki metalicznych ciał ściśliwych.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills: he can
M_U001 Student potrafi dokonać analizy stanu naprężenia i odkształcenia w stanie sprężystym i plastycznym, określić odporność na kruche pękanie oraz odkształcenie pełzania, analizować przyczyny pękania, projektować własności kompozytów. IMT2A_U01 Test,
Examination
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna: opis stanu naprężenia i odkształcenia, podstawowe prawa plastycznego płynięcia, mechanizmów pękania i kryteria pękania oraz stanu mechanicznego w obszarze pękania, zagadnienia związane z pełzaniem oraz prawa pełzania, elementy mechaniki kompozytów wzmocnionych włóknami i umocnionych cząstkami oraz mechaniki metalicznych ciał ściśliwych. IMT2A_W03 Examination,
Test
M_W002 Student potrafi przeprowadzić analizę płynięcia materiałów sprężysto-plastycznych, sztywno-plastycznych i lepko-plastycznych. IMT2A_W02 Examination,
Test
M_W003 Student zna metodologię wyprowadzania równań opisujących związki pomiędzy naprężeniami i odkształceniami w stanie sprężystym, plastycznym i sprężysto- plastycznym IMT2A_W01 Examination,
Test
M_W004 Student zna podstawowe zagadnienia z teorii sprężystości i plastyczności IMT2A_W04 Test,
Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 28 0 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Skills
M_U001 Student potrafi dokonać analizy stanu naprężenia i odkształcenia w stanie sprężystym i plastycznym, określić odporność na kruche pękanie oraz odkształcenie pełzania, analizować przyczyny pękania, projektować własności kompozytów. - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna: opis stanu naprężenia i odkształcenia, podstawowe prawa plastycznego płynięcia, mechanizmów pękania i kryteria pękania oraz stanu mechanicznego w obszarze pękania, zagadnienia związane z pełzaniem oraz prawa pełzania, elementy mechaniki kompozytów wzmocnionych włóknami i umocnionych cząstkami oraz mechaniki metalicznych ciał ściśliwych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student potrafi przeprowadzić analizę płynięcia materiałów sprężysto-plastycznych, sztywno-plastycznych i lepko-plastycznych. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student zna metodologię wyprowadzania równań opisujących związki pomiędzy naprężeniami i odkształceniami w stanie sprężystym, plastycznym i sprężysto- plastycznym + + - - - - - - - - -
M_W004 Student zna podstawowe zagadnienia z teorii sprężystości i plastyczności + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 126 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 h
Preparation for classes 28 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Inne 15 h
Module content
Lectures (28h):
Mechanika Ciał Stałych I.Elementy teorii sprężystości:

1. opis stanu naprężenia, tensor naprężenia, aksjator i dewiator stanu naprężenia, niezmienniki stanu naprężenia.
2.Maksymalne naprężenia styczne i płaszczyzny ich działania.
3.Opis stanu odkształcenia:tensory odkształceń skończonych w zapisie Lagrange i Eulera i tensory odkształceń nieskończenie małych, geometryczna interpretacja składowych stanu odkształcenia.
4.Tensor prędkości odkształcenia, tensor przyrostów odkształcenia, tensor odkształceń logarytmicznych,
5. Związki pomiędzy naprężeniami i odkształceniami dla ciał: izotropowych sprężyście, anizotropowych sprężyście, równania Lame, tensor stałych sprężystości.
II. Elementy teorii plastyczności:
6.Umocnienie odkształceniowe, krzywa umocnienia.
7.Praca i moc odkształcenia plastycznego. Warunki plastyczności Hubera, Tresci.
8.Prawa plastycznego płynięcia: Levy-Misesa, Prandtla-Reussa, czułość materiałów na prędkość odkształcenia. Modele ciał, równania opisujące model mechaniczny odkształcania.
III. Zarys mechaniki pękania:
9. Kryteria pękania i niektóre przypadki pęknięć oraz sposoby obciążenia.
przełomy dla pękania kruchego, ciągliwego i mieszanego.
10. Pole naprężeń i odkształceń wokół wierzchołka szczeliny w ośrodku liniowo-sprężystym, współczynnik koncentracji naprężeń i intensywności naprężeń.
11. Pole mechaniczne u wierzchołka szczeliny, równanie Williamsa-Irwina, strefa plastyczna przed wierzchołkiem szczeliny – model Irwina, współczynnik intensywności IV. Zarys mechaniki pełzania
12 Podstawowe pojęcia i teorie pełzania: teoria płynięcia, teoria starzenia, teoria Nadaia, teoria Boltzmana, funkcja relaksacji naprężeń, teoria płynięcia a pełzanie.
V. Elementy teorii plastyczności metalicznych ciał porowatych
13.Modele ciał porowatych, warunki przejścia w stan plastyczny, energetyczny warunek plastyczności, graficzne przedstawienie warunków plastyczności. Związki pomiędzy parametrami odkształcania a wybranymi własnościami porowatych materiałów metalicznych.
VI. Elementy mechaniki kompozytów
14.Podział materiałów kompozytowych, związki między naprężeniami i odkształceniami, reguła mieszanin; mechanizmy umocnienia kompozytów wzmocnionych włóknami długimi lub włókami krótkimi i kompozytów umocnionych cząstkami. Moduł Younga i elementy mechaniki pękania kompozytów.

Auditorium classes (28h):
Mechanika Ciał Stałych

1.Wyznaczanie składowych tensora odkształcenia.
2.Wyznaczanie składowych tensora prędkości odkształcenia.
3.Obliczanie energii odkształcenia sprężystego.
4.Obliczanie podstawowych problemów związanych z odkształcaniem plastycznym.
5.Wyznaczanie składowych stanu naprężenia w oparciu o uogólnione prawo Hooke’a.
6.Zastosowanie teorii Levy-Misesa do analizy wybranych procesów plastycznego płynięcia.
7.Obliczanie z zakresu mechaniki pękania.
8.Obliczanie z zakresu mechaniki kompozytów.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Średnia ważona: 0,4 * ocena z ćwiczeń audytoryjnych + 0,6 * ocena z egzaminu

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Prerequisites and additional requirements:

Brak

Recommended literature and teaching resources:

1.Y.C. Fung: „Podstawy mechaniki ciała stałego”, PWN, Warszawa, 1969.
2.T. Bednarski: „Mechanika plastycznego płynięcia w zarysie”, PWN, Warszawa, 1995.
3.M. Morawiecki, L. Sadok, E. Wosiek: „Przeróbka plastyczna – Podstawy Teoretyczne”, Wydawnictwo Śląskie, 1986.
4.D. Frederick: „Continuum mechanics”, Boston, 1965.
5.A. Neimitz: “Mechanika pękania”, PWN, Warszawa, 1998.
6.M. Blicharski: „Odkształcenie i pękanie”. Wydawnictwo Nauk-Dydakt. AGH, Kraków, 2002.
7.J. Majta: Odkształcanie i własności. Stale mikrostopowe. Wybrane zagadnienia. Wydawnictwa AGH. Kraków 2008.
8. Łuksza J.: Mechanika ośrodków ciągłych – wybrane zagadnienia, Wyd. AGH, 2014.
9.T. Fudzi, M. Djako: Mechanika rozruszenija kompozicjonnych materiałów. Moskwa, Mir 1982 (tł. z j. japońskiego).
10. S. Szczepanik: Mechanika ośrodków ciągłych – wykład w latach 2003-2007.
11. S. Szczepanik: Przeróbka plastyczna materiałów spiekanych z proszków i kompozytów. AGH UWN-D, Kraków 2003
12. F.C. Campbell: Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Elsevier 2006.
Metal Matrix Composites. Ed K. Kainer, Wiley –VCH Weinheim 2006

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

http://www.bpp.agh.edu.pl/
1.Łuksza J.: Mechanika ośrodków ciągłych – wybrane zagadnienia, Wyd. AGH, 2014.

Additional information:

None