Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mechanika plastycznego płynięcia
Course of study:
2019/2020
Code:
NIMN-1-506-s
Faculty of:
Non-Ferrous Metals
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Inżynieria Metali Nieżelaznych
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Knych Tadeusz (tknych@agh.edu.pl)
Module summary

Wykład obejmuje zagadnienia teoretyczne z zakresu sprężystości i plastyczności materiałów metalicznych umożliwiające sformułowanie problemu sprężystego i plastycznego i analizę metod pozwalających na jego rozwiązanie dla różnych założeń upraszczających. Omówione zostanie uogólnione prawo Hooke’a, a w zakresie dużych odkształceń plastycznych Elementarna Teoria Plastyczności i Teoria Potencjału Plastycznego oraz przykłady jej zastosowań do rozwiązywania wybranych zagadnień praktycznych.

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 Posiada kompetencje do pracy kolektywnej i kreowania sposobów różnych interpretacji uzyskanych wyników analiz teoretycznych IMN1A_K01 Execution of exercises
M_K002 Posiada kompetencje do samodzielnego formułowania i analitycznego rozwiązywania zagadnień z obszaru sprężystości i plastyczności materiałów metalicznych IMN1A_K03, IMN1A_K02 Activity during classes
M_K003 Posiada kompetencje i potrzebę w zakresie pracy grupowej bez udziału pracownika dydaktycznego nad rozwiązywaniem nieskomplikowanych zagadnień z teorii sprężystości i plastyczności IMN1A_K03, IMN1A_K02 Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Potrafi określić schemat stanu odkształcenia materiału na podstawie znajomości stanu naprężenia lub dewiatora stanu naprężenia IMN1A_U03, IMN1A_U02 Execution of exercises,
Test
M_U002 Potrafi wyliczyć energię właściwą odkształcenia materiału i jej część aksjatorową i dewiatorową IMN1A_U03 Test
M_U003 Potrafi określić liczbowe wartości parametrów siłowych procesu w oparciu o założenia elementarnej Teorii Plastyczności IMN1A_U03, IMN1A_U02 Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna pojęcie sprężystości i plastyczności oraz modele ciał i ich charakterystyki w funkcji odkształcenia, temperatury i prędkości odkształcenia IMN1A_W03, IMN1A_W02 Examination
M_W002 Zna równania konstytutywne w zakresie odkształceń sprężystych i plastycznych i sposoby ich klasyfikowania IMN1A_W03, IMN1A_W02 Examination
M_W003 Zna ograniczenia stosowalności różnych teorii plastyczności i uproszczone metody ich rozwiązywania IMN1A_W03, IMN1A_W02 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
60 30 30 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 Posiada kompetencje do pracy kolektywnej i kreowania sposobów różnych interpretacji uzyskanych wyników analiz teoretycznych + - - - - - - - - - -
M_K002 Posiada kompetencje do samodzielnego formułowania i analitycznego rozwiązywania zagadnień z obszaru sprężystości i plastyczności materiałów metalicznych - + - - - - - - - - -
M_K003 Posiada kompetencje i potrzebę w zakresie pracy grupowej bez udziału pracownika dydaktycznego nad rozwiązywaniem nieskomplikowanych zagadnień z teorii sprężystości i plastyczności - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi określić schemat stanu odkształcenia materiału na podstawie znajomości stanu naprężenia lub dewiatora stanu naprężenia - + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wyliczyć energię właściwą odkształcenia materiału i jej część aksjatorową i dewiatorową - + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi określić liczbowe wartości parametrów siłowych procesu w oparciu o założenia elementarnej Teorii Plastyczności - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna pojęcie sprężystości i plastyczności oraz modele ciał i ich charakterystyki w funkcji odkształcenia, temperatury i prędkości odkształcenia + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna równania konstytutywne w zakresie odkształceń sprężystych i plastycznych i sposoby ich klasyfikowania + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna ograniczenia stosowalności różnych teorii plastyczności i uproszczone metody ich rozwiązywania + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 127 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 30 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):

W ramach przedmiotu zostaną przedstawione podstawy mechaniki procesów plastycznego formownia materiałów metalicznych w interakcji z własnościami odkształcanych materiałów. Przedstawione zostaną zagadnienia związane z plastycznością i umocnieniem odkształceniowym, niestateczność plastycznego płynięcia, zależności temperaturowo-prędkościowe, bilans energetyczny procesu plastycznego odkształcenia na przykładach różnych procesów rzeczywistych i modelowych stanach naprężeń i odkształceń, tarcie i metody szacowania parametrów siłowych, odkształcalność i anizotropia plastyczna oraz wybrane testy odkształcalności. Na wykładzie student osiąga podstawy dojrzałości intelektualnej dostarczonych treści, natomiast na ćwiczeniach audytoryjnych biegłość formalną jej wykorzystania. Przedmiot obejmuje 30 godzin wykładu i 30 godzin ćwiczeń audytoryjnych o łącznej sumie punktów ECTS – 5, co oznacza przeciętny nakład pracy własnej studenta w semestrze na poziomie 60 godzin (4 godz./tydzień). W czasie ćwiczeń rachunkowych obowiązkowe są 3 pozytywnie zaliczone kolokwia. Ćwiczenia rachunkowe kończą się zaliczeniem, wykład po uzyskaniu pozytywnego zaliczenia kończy się egzaminem. Wykłady nie są obowiązkowe, jednakże zalecane i bardzo pomocne do zrozumienia treści merytorycznych przedmiotu.

Wykład 1. Naprężenia i odkształcenia
Tensor naprężenia, transformacja naprężeń, naprężenia główne, koła Mohra, tensor odkształcenia, sprężystość izotropowa, energia odkształcenia sprężystego, równowaga sił i momentów, warunki brzegowe, przykłady obliczeniowe
Wykład 2 Plastyczność
Kryteria płynięcia, praca odkształcenia plastycznego, intensywność naprężenia, intensywność odkształcenia, prawa plastycznego płynięcia, reguła ortogonalności, przykłady obliczeniowe
Wykład 3 Umocnienie odkształceniowe
Krzywa rozciągania, krzywa spęczania,przejście sprężystość – plastyczność, odkształcenie inżynierskie, odkształcenie rzeczywiste, funkcje naprężenie-odkształcenie, przykłady obliczeniowe
Wykład 4 Niestateczność
Próba jednoosiowego i dwuosiowego rozciągania, efekt niejednorodności kształtu, przykłady obliczeniowe
Wykład 5 Zależności temperatura-prędkość odkształcenia naprężenie płynięcia
Prędkość odkształcenia, superplastyczność, zależności odkształcenie-prędkość odkształcenia-naprężenie płynięcia, przyrost temperatury podczas odkształcenia, praca odkształcenia na gorąco, alternatywne opisy zależności odkształcenie – prędkość odkształcenia – naprężenie płynięcia,
Wykład 6 Bilans energetyczny
Praca idealna, wyciskanie, ciągnienie, efektywność procesów, maksymalna redukcja w procesie ciągnienia, wpływ kąta i redukcji przekroju na efektywność procesu ciągnienia
Wykład 7 Analiza płaskiego odkształcenia, tarcie
Ciągnienie taśm, ciągnienie drutów i prętów, tarcie w procesie dwuosiowego ściskania, tarcie poślizgowe, tarcie przylgowe, tarcie poślizgowo-przylgowe, tarcie suche, walcowanie w warunkach płaskiego odkształcenia, spłaszczenie walców, zginanie walców, smary, test pierścieniowy
Wykład 8 Repetytorium śródsemestralne z zakresu materiału omówionego na W1-W7.
Wykład 9 Geometria strefy odkształcenia
Parametr kształtu kotliny odkształcenia, , tarcie, odkształcenie zbędne, niejednorodność odkształcenia, pęknięcia wewnętrzne, naprężenia własne,
Wykład 10 Odkształcalność
Plastyczność, czynniki strukturalne, naprężenie hydrostatyczne, testy odkształcalności
Wykład 12 Gięcie
Gięcie blach, oś obojętna, odsprężynowanie po zdjęci obciążeń zewnętrznych, odkształcenia graniczne przy gięciu,
Wykład 13 Anizotropia plastyczna
Podstawy krystalograficzne, definicja i pomiar współczynnika R, teoria Hilla anizotropii plastycznej, nie kwadratowe kryteria płynięcia
Wykład 14 Repetytorium śródsemestralne z zakresu materiału omówionego na W9-W14.
Wykład 15. Repetytorium śródsemestralne z zakresu materiału omówionego na W9-W14.

Auditorium classes (30h):

Ćw. 1 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 1
Ćw. 2 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 2
Ćw. 3 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 3
Ćw. 4 Kolokwium
Ćw. 5 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 5

Ćw. 6 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 6
Ćw. 7 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 7
1. Ćw. 8 Kolokwium/ kolokwium poprawkowe
Ćw. 9 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 9
Ćw. 10 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 10
Ćw. 11 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 11
Ćw. 12 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 12
Ćw. 13 Rozwiązywanie zadań i problemów y projektowych w ramach zagadnień będących przedmiotem wykładu 13
Ćw. 14 kolokwium poprawkowe
Ćw. 15 Kolokwium

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:

Wykład: egzamin pisemny pod warunkiem pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych
Ćwiczenia audytoryjne:
Pozytywna ocena z każdego kolokwium

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 oceny uzyskanej z egzaminu i z ćwiczeń audytoryjnych

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

indwidualne ustalenia

Prerequisites and additional requirements:

1. Znajomość matematyki, fizyki i mechaniki na poziomie I roku technicznych studiów I stopnia
2. Znajomość podstaw inżynierii materiałowej materiałów metalicznych

Recommended literature and teaching resources:

1. W. F. Hosford, R. M .Caddel, Metal forming-mechanics and metallurgy, Cambridge University Press, 2008
2. J. Lubliner, Plasticity Theory, Dover Publications, New York, 2006
3. T. Knych, Obszary plastyczne i sprężyste w ciągnionych pełnych profilach okrągłych, Rozprawy i Monografie 96, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2001
4. D. C. Stouffer, L. T. Dame, Inelastic deformation of metals, John Wiley & Sons, New York, 1996
5. H. Lippmann, Mechanik des Plastischen Fliessen, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 1981
6. M. Morawiecki, L. Sadok, E. Wosiek, Teoretyczne podstawy technologicznych procesów przeróbki plastycznej, Wydawnictwo Śląsk, Katowice, 1977
7. W. Szczepiński, Wstęp do analizy procesów obróbki plastycznej, PWN Warszawa, 1967
8. M. T. Huber, Stereomechanika techniczna, PWN, Warszawa 1958
9. Henry S. Valberg: Applied metal forming. Including FEM analysis. Cambridge University Press.2010.

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

1. Nowak S., Knych T.: Kompleksowa analiza stanu naprężenia i odkształcenia w procesie swobodnego ciągnienia rur. Rudy i Metale R. 25 (1980) 10, s. 467-472
2. Nowak S., Gocał J., Knych T.: Rozrzut własności mechanicznych folii Al i jego wpływ na stabilność procesu walcowania. Metalurgia i Odlewnictwo, T.7, Z.1, (1981), s. 51-67
3. Nowak S., Knych T.: Grundlage der Wellenentstehung im Langswalzenprozeß am zu bearbeitenden Band, Masschinenmarkt, 88 (1982) 44, s. 896-899
4. Nowak S., Knych T.: Grosse der Vorwärtszugspannungen im Längswalzenprozeß bringen kleinere Enddicken. Maschinenmarkt 88 (1982) 53, s. 1104-1106
5. Nowak S., Knych T., Gocał J.: Metoda analogii elektrycznej w projektowaniu technologii ciągnienia złożonych profili. Rudy i Metale R.27 (1982) 8, s. 391-39
6. Nowak S., Knych T.Całkowite odkształcenia zastępcze w procesie ciągnienia rur na trzpieniu. Rudy i Metale R.27 (1982) 9, s. 429-432
7. Nowak S., Knych T.: Verformung und Verfestigung beim freien Ziehen von Rohren. BBR 24 (1983) 10, s. 277-281
8. Nowak S., Knych T.: Charakteristische Merkmale des Walzens von Al-Folien. BBR 24 (1983) 11, s. 306-308
9. Nowak S., Knych T., Zasadzinski J.: Niektóre problemy procesu ciagnienia rur grubościennych o małych średnicach. Rudy i Metale R.28 (1983) 11, s. 435-439
10. Nowak S., Knych T.: Analysis of rolled stock waviness in the rolling process. Metalurgia i Odlewnictwo T.9 (1983) 3, s. 253-265
11. Nowak S., Knych T.: Technology of drawing metals difficult to form. Wire World Inter. vol. 25 XI/XII (1983) 6, s. 243-246
12. Nowak S., Knych T.: Steuerbare Einflussgrößen beim Walzen von Al-Folien. BBR (1983) 12, s. 339-340
13. Nowak S., Knych T.: Hydrodynamisches Ziehen beeinflusst Drahteigenschaften. Drahtwelt 70 (1984) 2, s. 37-39
14. Nowak S., Knych T., Wojtas M., Świątek B.: Optymalizacja parametrów modelu swobodnego ciągnienia rur. Rudy i Metale R.39 (1994), 10 s. 287-289
15. Knych T., Nowak S., Tatar J.: Istota pracy wielociągu. Rudy i Metale R 41 (1996), 8 s. 343-347
16. Knych T., Pluta J., Podsiadło A., Micek P.: Układ sterowania dyskretnego hydrauliczną maszyną wytrzymałościową. Maszyny Górnicze (1996) nr 6/60, s. 61-68
17. Osika J., Knych T., Nowak S.: Modelowanie matematyczne pielgrzymowania na zimno rur ze stali chromowych żaroodpornych i żarowytrzymałych. Rudy i Metale R43, (1998), 10, s. 496-505
18. Osika J., Knych T., Grzesiak J.: Badania i analiza pracy układu napędowego walcarki pielgrzymowej KPW75VMR do walcowania rur na zimno. Rudy i Metale R43, (1998), 10, s. 506-514
19. Nowak S., Knych T., Wróbel M.: Korozyjne awarie rur ze stali austenitycznej 1H18N10T. Rudy i Metale R43, (1998), 10, s. 514-520
20. Nowak S., Knych T.: Odkształcalność stopów AlMgSi w warunkach ciągnienia. Rudy i Metale R47, (2002), 3, s. 130-135 (udział własny – 50%)
21. Knych T.: Obszary plastyczne i sprężyste w ciągnionych pełnych profilach okrągłych – streszczenie rozprawy habilitacyjnej. Rudy i Metale R47, (2002), 12, s. 643-644 (udział własny – 100%)
22. Knych T., Mamala A., Nowak S.: Analiza wymagań stawianych drutom i przewodom z aluminium i ze stopów AlMgSi Rudy i Metale R48, (2003), 8, s. 375-392 (udział własny – 50%)
23. Knych T., Nowak S.: Analiza teoretyczna procesu przetwarzania bimetalu Al.-Cu i AlMgSi-Cu na druty przeznaczone na przewody AlMgSi Rudy i Metale R48, (2003), 9, s. 431-434
24. Knych T., Kawecki A., Mamala A., Kiesiewicz P.: Projektowanie kształtu ciągadeł do przewodów jezdnych typu troley, II Międzynarodowa Konferencja Ciągarska „Nowoczesne technologie oraz modelowanie procesów ciągnienia i wytarzania eyrob ow metalowych” 1-3 marca, Zakopane 2007
25. Knych T., Mamala A., Uliasz P.: Odporne cieplnie druty ze stopu AlZr do napowietrznych przewodów elektroenergetycznych typu HTLS, II Międzynarodowa Konferencja Ciągarska „Nowoczesne technologie oraz modelowanie procesów ciągnienia i wytarzania eyrob ow metalowych” 1-3 marca, Zakopane 2007
26. Smyrak B., Knych T., Mamala A., Kędziora A., Pawluśkiewicz M.: Wpływ stopnia odkształcenia na własności reologiczne drutów z przewodowych stopów AlMgSi, II Międzynarodowa Konferencja Ciągarska „Nowoczesne technologie oraz modelowanie procesów ciągnienia i wytarzania wyrobów metalowych” 1-3 marca, Zakopane 2007
27. Rudy i Metale Nieżelazne ; ISSN 0035-9696 – Beata Smyrak, Tadeusz Knych, Andrzej Mamala, Piotr Uliasz, Michał Jabłoński, Piotr Osuch, Marzena Piwowarska, Andrzej Nowak, Badania nad nową generacją funkcjonalnych stopów aluminium dla energetyki —2010 R. 55 nr 7 s. 441–447
28. Uliasz P., Knych T., Mamala A.,: New method of manufacturing the gradient structure materials on the industrial scale and their application, Archives of Metallurgy and Materials, 2009,volume 54, Issue 3,
29. Jabłoński M., Knych T., Smyrak B.: New aluminium alloys for electrical wires of fine diameter for automotive industry, Archives of Metallurgy and Materials – 2009 – volume 54, Issue 3,
30. Zasadziński J., Knych T., Dziedzic E.: Badania procesu wyciskania metodą Conform w produkcji wyrobów i recyklingu aluminium i jego stopów, Rudy i Metale R52 (2007),11, s. 757-767

Additional information:

None