Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Podstawy wytrzymałości materiałów
Course of study:
2019/2020
Code:
RIMM-1-307-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Mechanical and Materials Engineering
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr hab. inż. Machniewicz Tomasz (machniew@agh.edu.pl)
Module summary

Podstawowe wiadomości z wytrzymałości materiałów dotyczące opisu i analizy stanu naprężenia i odkształcenia oraz projektowania elementów w prostych warunkach obciążeń.

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)
Social competence: is able to
M_K001 Student ma świadomość konsekwencji na skutek podjętych decyzji, w tym ekonomicznych oraz społecznych IMM1A_K04, IMM1A_K02, IMM1A_K03, IMM1A_K01 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
Skills: he can
M_U001 Student potrafi zaprojektować element konstrukcyjny spełniający warunki wytrzymałościowe (bezpieczeństwa i sztywności) IMM1A_U01, IMM1A_U02 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
M_U002 Student umie dobrać odpowiedni materiał (właściwości wytrzymałościowe) na element konstrukcyjny zapewniający bezpieczną jego eksploatacje IMM1A_U01, IMM1A_U02 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
M_U003 Student potrafi korzystać z literatury fachowej oraz norm przedmiotowych i regulacji prawnych IMM1A_U01, IMM1A_U02 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student umie rozróżnić proste i proste-złożone przypadki wytrzymałościowe IMM1A_W02, IMM1A_W01 Activity during classes,
Test,
Project
M_W002 Student potrafi wyznaczać składowe stanu naprężenia i odkształcenia dla prostych przypadków wytrzymałościowych IMM1A_W02, IMM1A_W01 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
M_W003 Student zna mechanizmy rządzące zmianami stanów naprężenia i odkształcenia ciała podczas jego obciążania aż do zniszczenia IMM1A_W02, IMM1A_W01 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
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
52 26 26 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
Social competence
M_K001 Student ma świadomość konsekwencji na skutek podjętych decyzji, w tym ekonomicznych oraz społecznych + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi zaprojektować element konstrukcyjny spełniający warunki wytrzymałościowe (bezpieczeństwa i sztywności) - + - - - - - - - - -
M_U002 Student umie dobrać odpowiedni materiał (właściwości wytrzymałościowe) na element konstrukcyjny zapewniający bezpieczną jego eksploatacje - + - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi korzystać z literatury fachowej oraz norm przedmiotowych i regulacji prawnych - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student umie rozróżnić proste i proste-złożone przypadki wytrzymałościowe + + - - - - - - - - -
M_W002 Student potrafi wyznaczać składowe stanu naprężenia i odkształcenia dla prostych przypadków wytrzymałościowych + + - - - - - - - - -
M_W003 Student zna mechanizmy rządzące zmianami stanów naprężenia i odkształcenia ciała podczas jego obciążania aż do zniszczenia + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 114 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 52 h
Preparation for classes 30 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Contact hours 2 h
Module content
Lectures (26h):

1.Cel i zadania przedmiotu, pojęcia podstawowe, rodzaje odkształceń, założenia wytrzymałości materiałów, klasyfikacja obciążeń, typy elementów konstrukcyjnych, kryteria oceny obiektów,
2. Siły wewnętrzne i ich wyznaczanie, naprężenia, związki między siłami wewnętrznymi i naprężeniami.
3. Osiowe rozciąganie i ściskanie: naprężenia przy obciążeniach osiowych, zasada de Saint-Venanta, próba statycznego rozciągania i ściskania, monotoniczne własności materiałowe, odkształcenia wzdłużne i poprzeczne, moduł Younga, liczba Poissona, efekt Bauschingera, warunek bezpieczeństwa i warunek sztywności przy rozciąganiu i ściskaniu,
4. Osiowe rozciąganie i ściskanie: rozwiązywanie układów statycznie niewyznaczalnych, odkształcenia i naprężenia termiczne.
5. Ścinanie techniczne: warunek bezpieczeństwa na ścinanie, obliczenia wytrzymałościowe połączeń śrubowych/nitowych/sworzniowych, obliczenia wytrzymałościowe wytrzymałości spoin pachwinowych.
6. Analiza stanu naprężenia: stan naprężenia w punkcie, tensor naprężenia, klasyfikacja stanów naprężenia, analiza jednoosiowego stanu naprężenia, analiza płaskiego stanu naprężenia, koło naprężeń Mohra.
7. Analiza stanu odkształcenia: składowe stanu odkształcenia, uogólnione prawo Hooke’a, prawo Hooke’a dla czystego ścinania, względna zmiana objętości, klasyfikacja stanów odkształcenia, analiza płaskiego stanu odkształcenia – podstawy tensometrii oporowej. Energia sprężysta: energia właściwa odkształcenia objętościowego i postaciowego.
8. Skręcanie prętów: siły wewnętrzne i naprężenia przy skręcaniu, wykresy momentów skręcających, warunek bezpieczeństwa na skręcanie, warunek sztywności przy skręcaniu, wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie, skręcenie prętów o przekroju niekołowym, sprężyny śrubowe, stan naprężenia w elemencie skręcanym, wałki giętkie.
9. Zginanie prętów prostych – siły wewnętrzne w belkach: twierdzenie Swedlera – Żurawskiego, wyznaczanie wykresów sił poprzecznych i momentów zginających.
10. Zginanie prętów prostych – naprężenia i odkształcenia: naprężenia towarzyszące zginaniu, warunek bezpieczeństwa na zginanie, dobór wymiarów przekrojów poprzecznych prętów zginanych.
11. Odkształcenia belek zginanych: linia ugięcia belki, kąt obrotu belki, warunek sztywności przy zginaniu, równanie różniczkowe linii ugięcia belki, warunki brzegowe, warunki ciągłości odkształceń, zastosowanie zasady superpozycji do wyznaczania odkształceń belek, wyznaczanie reakcji w belkach statycznie niewyznaczalnych.
12. Rozciągania i ściskanie mimośrodowe: obliczanie wypadkowych naprężeń przy zginaniu z rozciąganiem, warunek bezpieczeństwa, wpływ orientacji przekroju na wartość naprężeń maksymalnych, przykłady obliczeniowe.
13. Przypadki wytrzymałości złożonej: pojęcie wytężenia materiału, hipotezy
wytężeniowe.

Auditorium classes (26h):

1. Informacje organizacyjne. Charakterystyki geometryczne figur płaskich: momenty statyczne, momenty bezwładności, środek ciężkości figur płaskich.
2. Promienie bezwładności, momenty bezwładności w układzie równolegle przesuniętym, momenty bezwładności w układzie obróconym.
3. Rozciąganie i ściskanie prętów prostych. Wykresy sił wewnętrznych.
4. Rozciąganie i ściskanie – projektowanie prętów obciążonych osiowo.
5. Rozciąganie i ściskanie prętów statycznie niewyznaczalnych.
6. Ścinanie techniczne, docisk powierzchniowy – obliczanie połączeń elementów konstrukcji.
7. Analiza stanu naprężenia.
8. Analiza stanu odkształcenia.
9. Projektowanie kołowo-symetrycznych prętów skręcanych.
10. Skręcanie prętów statycznie niewyznaczalnych. Sprężyny śrubowe.
11. Wyznaczenie sił wewnętrznych w belkach.
12. Projektowanie zginanych układów prętowych.
13. Obliczanie odkształceń belek, warunek sztywności.

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:

1) Ćwiczenia audytoryjne:
a) ocena osiągniętych przez studenta efektów kształcenia prowadzona jest w formie ustnej
(rozwiązywanie przy tablicy zadanych wcześniej problemów) i pisemnej (zapowiedziane wcześniej
kolokwia),
b) ocena końcowa odpowiada ocenia najbliższej wartości średniej z uzyskanych ocen cząstkowych (z
odpowiedzi ustnych i sprawdzianów pisemnych),
c) w celu uzyskania zaliczenia wszystkie kolokwia powinny być zaliczone na ocenę pozytywną (chyba że
prowadzący ćwiczenia zdecyduje inaczej),
d) student nie uzyska zaliczenia gdy jego łączna absencja na zajęciach jest równa lub wyższa niż 50%
(bez względu na powód nieobecności),
e) student nie uzyska zaliczenia gdy liczba nieusprawiedliwionych godzin jego nieobecności w trakcie
całego semestru jest większa niż 6,
f) podstawą usprawiedliwienia nieobecności na zajęciach jest zwolnienie lekarskie, lub ewentualnie inna
udokumentowana przyczyna, uznana przez prowadzącego ćwiczenia za dostatecznie ważną,
g) prowadzący ćwiczenia może dodatkowo, zgodnie z przyjętymi przez siebie i podanymi wcześniej
zasadami, obniżyć ocenę końcową ze względu na nieusprawiedliwione nieobecności na zajęciach (z
uwzględnieniem punktu 1e),
h) brak oceny z kolokwium w związku z nieusprawiedliwioną nieobecnością studenta na zajęciach
traktowany jest równoznacznie z otrzymaniem z tego kolokwium oceny niedostatecznej,
i) w przypadku braku zaliczenia w pierwszym terminie student ma prawo do dwóch zaliczeń
poprawkowych z zakresu materiału wskazanego przez prowadzącego zajęcia, pod warunkiem, że nie
zachodzą okoliczności określone w punktach 1d) i 1e).

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 z ocen zaliczeniowych z ćwiczeń audytoryjnych uzyskanych we wszystkich terminach.

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

1) Wykłady:
Nieobecność na wykładzie nie zwalnia studenta z obowiązku opanowania omawianego materiału ani z
przestrzegania przekazywanych w trakcie wykładu ustaleń o charakterze organizacyjnym.

2) Ćwiczenia audytoryjne:
W przypadku nieobecności na zajęciach, w wymiarze nieskutkującym utratą możliwości uzyskania
zaliczenia, student we własnym zakresie uzupełnia związane z tym braki w uzyskanych efektach
kształcenia.

Prerequisites and additional requirements:

Ogólna wiedza z matematyki (rachunek różniczkowy, całkowy i wektorowy) oraz mechaniki.

Recommended literature and teaching resources:

1 Wolny S., Siemieniec A.: Wytrzymałość materiałów. Cz. 1, Teoria, zastosowanie. AGH Uczelniane Wydaw. Naukowo-Dydaktyczne.
2 Skorupa A., Skorupa M.: Wytrzymałość materiałów: skrypt dla studentów wydziałów niemechanicznych. AGH Uczelniane Wydaw. Naukowo-Dydaktyczne, 2000.
3 Niezgodziński M.E., Niezgodziński T.: Wytrzymałość Materiałów. Warszawa, PWN 1981.
4 Rżysko J.: Statyka i Wytrzymałość Materiałów. PWN, Warszawa 1977.
5 Dyląg Z. Jakubowicz A., Orłoś Z.: Wytrzymałość materiałów. T. 1. WNT, Warszawa 2003.
6 Patnaik S.N., Hopkins D.A.: Strength of materials : a unified theory. Amsterdam : Elsevier, 2004.
7 Singh D.K.: Strength of materials. Taylor & Francis Group, 2014.

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

1 Machniewicz T. 2012, Prognozowanie rozwoju pęknięć zmęczeniowych w wybranych metalach.
Wydawnictwo AGH, Kraków.
2 Machniewicz T. 2013, Fatigue crack growth prediction models for metallic materials – Part I:
Overview of prediction concepts. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, vol. 36, No.
4, pp. 293–307.
3 Machniewicz T. 2013, Fatigue crack growth predictions for metallic materials – Part II: Strip Yield
model: choices and decisions. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, vol. 36, No. 4,
pp. 361–373.
4 Skorupa A., Skorupa M., Machniewicz T., Korbel A. 2014, Fatigue crack location and fatigue life for
riveted lap joints in aircraft fuselage. Int. J. Fatigue., Vol. 58(8), pp. 209-217.
5 Skorupa M., Korbel A., Skorupa A., Machniewicz T. 2015, Observations and analyses of secondary
bending for riveted lap joints. Int. J. Fatigue., Vol. 72, pp. 1-10, doi:
http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2014.10.008
6 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Schijve J., Korbel A. 2015, Fatigue life prediction model for
riveted lap joints. Engineering Failure Analysis, Vol. 53, pp. 111-123.
7 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A. 2015, Fatigue strength reduction factors at rivet
holes for aircraft fuselage lap joints. Int. J. Fatigue, Vol. 80, pp. 417-425.
8 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A. 2016, Effect of load transfer by friction on the
fatigue behaviour of riveted lap joints. Int. J. Fatigue, Vol. 90, pp. 1-11.
9 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A. 2017, Fatigue life predictions for riveted lap joints.
Int. J. Fatigue, Vol. 94, pp. 41-57.

Additional information:

None