Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Podstawy teoretyczne przeróbki plastycznej
Course of study:
2019/2020
Code:
NMTN-1-410-s
Faculty of:
Non-Ferrous Metals
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materiały i Technologie Metali Nieżelaznych
Semester:
4
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 podstawowe pojęcia z zakresu odkształceń sprężystych i plastycznych materiałów metalicznych oraz prawa mechaniki obowiązujące w tym zakresie. Omówione zostaną wybrane schematy odkształcenia i naprężenia w powiązaniu z procesami przeróbki plastycznej. Przedstawione zostaną różne postaci prawa stałości objętości i ich zastosowania, naprężeniowe kryteria plastyczności, szacowanie pracy i bilansu cieplnego czystego odkształcenia plastycznego i z występowaniem sił tarcia.

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 posiada kompetencje do pracy kolektywnej i kreowania sposobów różnych interpretacji uzyskanych wyników analiz teoretycznych z teorii przeróbki plastycznej MTN1A_K01 Participation in a discussion,
Activity during classes
M_K002 Student posiada kompetencje i potrzebę w zakresie pracy grupowej bez udziału pracownika dydaktycznego nad rozwiązywaniem nieskomplikowanych zagadnień z teorii przeróbki plastycznej MTN1A_K02, MTN1A_K01 Oral answer
M_K003 Student posiada kompetencje do samodzielnego formułowania i analitycznego rozwiązywania prostych zagadnień z obszaru przeróbki plastycznej metali nieżelaznych MTN1A_K01 Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Student potrafi obliczyć wielkość odkształcenia i relacji pomiędzy różnymi wskaźnikami odkształcenia MTN1A_U02, MTN1A_U03, MTN1A_U04 Test
M_U002 Student potrafi określić i obliczyć wpływ różnych wielkości na parametry siłowe procesów przeróbki plastycznej MTN1A_U02, MTN1A_U03 Test,
Examination
M_U003 Student potrafi formułować proste problemy z obszaru przeróbki plastycznej i rozwiązywać zagadnienia zmian wymiarów i kształtu oraz bilansu energetycznego procesu MTN1A_U06, MTN1A_U02, MTN1A_U03 Execution of exercises
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna pojęcia własności fizyczne, własności mechaniczne oraz zna wartości liczbowe i zakresy zmienności właściwości dla podstawowych metali nieżelaznych i ich stopów MTN1A_W03, MTN1A_W02 Examination
M_W002 Student zna pojęcie wskaźników odkształcenia i ich zastosowanie do opisu procesu odkształcenia plastycznego w różnych procesach przeróbki plastycznej, Zna i rozumie oraz potrafi wykorzystać prawo stałości objętości do rozwiązywania różnych zagadnień z praktycznych procesów przeróbki plastycznej metali MTN1A_W03, MTN1A_W02 Examination
M_W003 Student zna i rozumie pojęcie naprężeniowych kryteriów plastyczności MTN1A_W03, MTN1A_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
75 30 30 0 15 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 posiada kompetencje do pracy kolektywnej i kreowania sposobów różnych interpretacji uzyskanych wyników analiz teoretycznych z teorii przeróbki plastycznej - + - - - - - - - - -
M_K002 Student posiada kompetencje i potrzebę w zakresie pracy grupowej bez udziału pracownika dydaktycznego nad rozwiązywaniem nieskomplikowanych zagadnień z teorii przeróbki plastycznej - + - - - - - - - - -
M_K003 Student posiada kompetencje do samodzielnego formułowania i analitycznego rozwiązywania prostych zagadnień z obszaru przeróbki plastycznej metali nieżelaznych - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi obliczyć wielkość odkształcenia i relacji pomiędzy różnymi wskaźnikami odkształcenia + - - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi określić i obliczyć wpływ różnych wielkości na parametry siłowe procesów przeróbki plastycznej + - - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi formułować proste problemy z obszaru przeróbki plastycznej i rozwiązywać zagadnienia zmian wymiarów i kształtu oraz bilansu energetycznego procesu - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna pojęcia własności fizyczne, własności mechaniczne oraz zna wartości liczbowe i zakresy zmienności właściwości dla podstawowych metali nieżelaznych i ich stopów + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna pojęcie wskaźników odkształcenia i ich zastosowanie do opisu procesu odkształcenia plastycznego w różnych procesach przeróbki plastycznej, Zna i rozumie oraz potrafi wykorzystać prawo stałości objętości do rozwiązywania różnych zagadnień z praktycznych procesów przeróbki plastycznej metali + - - - - - - - - - -
M_W003 Student zna i rozumie pojęcie naprężeniowych kryteriów plastyczności + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 167 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 75 h
Preparation for classes 30 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 h
Realization of independently performed tasks 25 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):

W ramach przedmiotu studenci poznają podstawowe terminy i definicje oraz prawa kardynalne rządzące materiałami o strukturze metalicznej znajdującymi się w zakresie odkształceń sprężystych i sprężysto-plastycznych. Przedmiot obejmuje definicje odkształcenia i naprężenia, stanu odkształcenia i stanu naprężenia, relacji pomiędzy stanem naprężenia i stanem odkształcenia w zakresie odkształceń sprężystych wykorzystujących liniową teorię Hooke’a i odkształceń plastycznych na gruncie elementarnej teorii plastyczności. Omówione zostaną naprężeniowe kryteria plastyczności (Treska, Huber-Mieses-Hency). Zastosowania zostaną podane na przykładzie podstawowych procesów przeróbki plastycznej (walcowanie, ciągnienie, wyciskanie). 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 rachunkowych o łącznej sumie punktów ECTS – 4, 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 przedmiotu.
Wykład 1. Podstawowe definicje z zakresu ośrodka ciągłego: sprężystość, plastyczność, przeróbka plastyczna metali, struktura i umocnienie, procesy odnowy struktury: zdrowienie, rekrystalizacja, własności fizyczne i mechaniczne, modele ciał, przykłady liczbowe, konstrukcja technologicznej krzywej umocnienia, konstrukcja krzywej mięknięcia
Wykład 2. Prawo stałości wydatku masy, prawo stałości objętości, różne postaci prawa stałości objętości, wskaźniki odkształcenia, odkształcenie względne, odkształcenie rzeczywiste, objętość przemieszczona, przykłady obliczeniowe
Wykład 3. Krzywa rozciągania, charakterystyka naprężenie umowne – odkształcenie względne, charakterystyka naprężenie rzeczywiste – odkształcenie rzeczywiste, prawo potęgowego umocnienia -Równanie Hollomona, przykłady obliczeniowe
Wykład 4 Odkształceniowo-temperaturowo-prędkościowe charakterystyki materiałowe, prędkość odkształcenia, Równanie Segera-Hollomona, przeróbka plastyczna na gorąco
Wykład 5 Definicja wektora naprężenia, definicja stanu naprężenia, aksjator, dewiator, schematy stanu naprężenia, przykłady obliczeniowe
Wykład 6 Niezmienniki stanu naprężenia i ich interpretacja, równanie wiekowe, naprężenia główne, płaszczyzna oktaedryczna, maksymalne naprężenia styczne, przykłady obliczeniowe
Wykład 7 Równania równowagi wewnętrznej, równania brzegowe, charakterystyka podstawowych procesów przeróbki plastycznej pod kątem klasyfikacji stanu naprężenia, przykłady obliczeń
Wykład 8 Repetytorium śródsemestralne z zakresu materiału omówionego na W1-W7.
Wykład 9 Kryteria plastyczności (Treska, Huber-Mieses, Hency), przykłady dla różnych stanów naprężenia, przykłady obliczeniowe
Wykład 10 Stan odkształcenia, równanie wiekowe, układ główny
Wykład 11 Teoria stanu mechanicznego (Friedmana – Dawidienkowa, Pełczyńskiego)
Wykład 12 Równania konstytutywne w zakresie odkształceń sprężystych dla ciała izotropowego, energia odkształcenia sprężystego, prawo zmiany objętości i zmiany postaci w zakresie odkształceń sprężystych
Wykład 13 Równania konstytutywne w zakresie odkształceń plastycznych (teoria małych odkształceń), relacje odkształcenie – naprężenie, przykłady obliczeniowe
Wykład 14 Praca odkształcenia plastycznego, przykłady obliczeń

Auditorium classes (30h):

Ćw. 1 Sprawdzanie pojęć podstawowych z inżynierii materiałowej, własności materiałowe, jednostki fizyczne, przeliczniki pomiędzy międzynarodowymi systemami miar
Ćw. 2 Rozwiązywanie zadań z prawa stałości objętości, ćwiczenie relacji pomiędzy różnymi wskaźnikami odkształcenia
Ćw. 3 Analiza ilościowa charakterystyki rozciągania i jej wykorzystanie do różnych celów
Ćw. 4 Kolokwium
Rozwiązywanie zadań sprawdzających umiejętność wykorzystywania pojęcia prędkość odkształcenia
Ćw. 5 Zadania z zakresu rozkładu stanu naprężenia na aksjator i dewiator – interpretacja tych stanów
Ćw. 6 Obliczenia niezmienników stanu naprężenia i naprężeń głównych
Ćw. 7 Obliczanie składowych stanu naprężenia dla zadanych warunków brzegowych dla jednorodnych pół naprężeń
Ćw. 8 Kolokwium
Ćw. 9 Rozwiązywanie zadań sprawdzających umiejętność stosowania kryteriów plastyczności
Ćw. 10 Rozwiązanie równia wiekowego dla założonego stanu naprężenia
Ćw. 11 Obliczanie pól bezpiecznych odkształceń dla założonych stanów naprężenia i funkcji materiałowych wg teorii stanu mechanicznego
Ćw. 12 Zadania z zakresu obliczeń energii odkształcenia sprężystego
Ćw. 13 Obliczanie odkształceń plastycznych w oparciu o teorię małych odkształceń
Ćw. 14 Obliczenia pracy odkształcenia plastycznego dla wybranych przykładów pól naprężeń i odkształceń
Ćw. 15 Kolokwium

Project classes (15h):
Spotkanie 1 Omówienie i przydzielenie projektów studentom w grupach 3 osobowych

Spotkanie 2 Konsultacje i referowanie projektów
Spotkanie 3 Konsultacje i referowanie projektów
Spotkanie 4 Konsultacje i referowanie projektów
Spotkanie 5 Konsultacje i referowanie projektów

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.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
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 laboratoryjnych i projektowych
Ćwiczenia audytoryjne:
Pozytywna ocena z każdego kolokwium
Ćwiczenia projektowe:
Pozytywnie zakończony projekt

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.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

ocena końcowa jest średnią ocen z egzaminu, ćwiczeń audytoryjnych i projektowych

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

ustalenia indywidualne

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. N. I Biezuchow, Teoria sprężystości i plastyczności, PWN, Warszawa, 1957
10. W. W. Sokołowski, Teoria plastyczności, PWN, Warszawa, 1957
11. N. M. Bielajew, Wytrzymałość materiałów, WMON, Warszawa, 1954

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