Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Problemy wytrzymałości materiałów
Course of study:
2019/2020
Code:
RMBM-2-204-SM-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Inżynieria Zrównoważonych Systemów Energetycznych
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
2
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

Wybrane problemy wytrzymałości materiałów i konstrukcji rozważane na gruncie Teorii Sprężystości i Plastyczności oraz Integralności Konstrukcji, zilustrowane przykładami obliczeniowymi w połączeniu z eksperymentalną analizą wybranych zjawisk i mechanizmów.

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 za skutki błędnych decyzji w zakresie oceny stanu naprężenia i odkształcenia Execution of exercises,
Project,
Presentation,
Test,
Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Student zna metodę elementów skończonych (MES) Execution of exercises,
Project,
Presentation,
Test,
Activity during classes
M_U002 Student potrafi korzystać z uproszczonych metod służących do rozwiązywania układu podstawowych równań teorii sprężystości w dowolnych stanach naprężenia i odkształcenia Execution of exercises,
Project,
Presentation,
Test,
Activity during classes
M_U003 Student umie rozwiązać układ podstawowych równań teorii sprężystości dla wybranych stanów naprężenia i odkształcenia Execution of exercises,
Project,
Presentation,
Test,
Activity during classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student umie określić stan naprężenia i odkształcenia w ciele sprężytym, niezależnie od jego kształtu i sposobu obciążenia Execution of exercises,
Project,
Presentation,
Test,
Activity during classes
M_W002 Student rozumie mechanizmy rządzące zmianami stanów naprężenia i odkształcenia w procesie uplastycznienia ciała Execution of exercises,
Project,
Test,
Activity during classes
M_W003 Student potrafi ocenić dokładność uzyskanych rezultatów tak w zakresie stanu naprężenia jak i odkształcenia Execution of exercises,
Scientific paper,
Project,
Test,
Activity during classes
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 0 14 0 0 14 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 za skutki błędnych decyzji w zakresie oceny stanu naprężenia i odkształcenia + - + - - + - - - - -
Skills
M_U001 Student zna metodę elementów skończonych (MES) + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi korzystać z uproszczonych metod służących do rozwiązywania układu podstawowych równań teorii sprężystości w dowolnych stanach naprężenia i odkształcenia + - - - - + - - - - -
M_U003 Student umie rozwiązać układ podstawowych równań teorii sprężystości dla wybranych stanów naprężenia i odkształcenia + - + - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Student umie określić stan naprężenia i odkształcenia w ciele sprężytym, niezależnie od jego kształtu i sposobu obciążenia + - + - - + - - - - -
M_W002 Student rozumie mechanizmy rządzące zmianami stanów naprężenia i odkształcenia w procesie uplastycznienia ciała + - + - - + - - - - -
M_W003 Student potrafi ocenić dokładność uzyskanych rezultatów tak w zakresie stanu naprężenia jak i odkształcenia + - + - - + - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 110 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 h
Preparation for classes 14 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 h
Realization of independently performed tasks 18 h
Contact hours 2 h
Module content
Lectures (28h):
  1. Wybrane zagadnienia Teorii Sprężystości i Plastyczności:

    - Stan naprężenia; Stan odkształcenia; Związki między naprężeniami i odkształceniami; Energia sprężysta.
    - Podstawowe równania teorii sprężystości;
    - Skręcanie i zginanie prętów w zakresie sprężysto-plastycznym. Tarcze kołowe i pierścieniowe. Zginanie płyt.
    - Pręty cienkościenne. Cylindry pełne i grubościenne.
    - Podstawowe równania teorii plastyczności.
    - Metoda elementów skończonych: wprowadzenie, zgodny model przemieszczeniowy.

  2. Wybrane zagadnienia Integralności Konstrukcji:

    - Filozofia projektowania i eksploatacji konstrukcji: koncepcja nieograniczonej trwałości i bezpiecznej trwałości; tolerancja uszkodzeń. Wytrzymałość resztkowa konstrukcji.
    - Inżynierskie i rzeczywiste własności mechaniczne materiałów konstrukcyjnych. Modele materiałów. Monotoniczna krzywa rozciągania i cykliczna krzywa odkształcenia.
    - Prognozowanie trwałości zmęczeniowej konstrukcji metodą naprężenia nominalnego: krzywa Wöhlera i jej opis; regułą Palmgrena-Minera; eksploatacyjne historie obciążenia; metoda rainflow, ilościowy opis wpływu naprężeń średnich oraz działania karbu na trwałość zmęczeniową.

Laboratory classes (14h):

Analiza stanu naprężenia i odkształcenia w punkcie.
Prawo Hooke’a w przypadku ogólnym.
Funkcje naprężeń.
Warunki obciążeń przy zadanych stanach naprężenia.

Seminar classes (14h):
Wybrane zagadnienia Integralności Konstrukcji:

Monotoniczne i cykliczne właściwości materiałów
Analiza trwałości zmęczeniowej metodą naprężenia nominalnego: zmęczenie stało- i zmiennoamplitudowe, wykorzystanie reguły Palmgrena-Minera, metoda rainflow, wpływu naprężenia średniego w elementach gładkich i zawierających karby.

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.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Seminar classes: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

1) Zajęcia seminaryjne:
a) ocena osiągniętych przez studenta efektów kształcenia prowadzona jest w formie ustnej (prezentacja
rozwiązania danego problemu) i pisemnej (zapowiedziane wcześniej kolokwia),
b) ocena końcowa z zajęć seminaryjnych odpowiada ocenia najbliższej wartości średniej z uzyskanych
ocen cząstkowych (z przedstawionych prezentacji 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 4,
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 w podstawowym terminie 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).

2) Zajęcia laboratoryjne:
a) o ocenie z kolejnych zajęć laboratoryjnych decydują: wynik sprawdzianu wiadomości a także sposób
opracowania i terminowość oddania sprawozdania z ćwiczeń,
b) podstawą wyznaczenia oceny zaliczeniowej z zajęć laboratoryjnych jest średnia z ocen za kolejne
ćwiczenia,
c) aby uzyskać końcowe zaliczenie zajęć laboratoryjnych wymagane jest zaliczenie każdego z
przerabianych ćwiczeń,
d) student ma prawo do dwóch popraw niezaliczonego sprawdzianu w terminie ustalonym z
prowadzącym dane ćwiczenie.

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.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Seminar classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Method of calculating the final grade:

1) Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z zajęć seminaryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych.
2) Ocena końcowa z przedmiotu wyznaczana jest na podstawie średniej z ocen zaliczeniowych
z zajęć seminaryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych.

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) Zajęcia seminaryjne:
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.
Do niezaliczonego w związku z nieobecnością na zajęciach sprawdzianu, student przystępuje w terminie
zaliczenia poprawkowego.

3) Ćwiczenia laboratoryjne:
Odrabianie ćwiczeń niezaliczonych z powodu nieobecności odbywa się w porozumieniu z prowadzącym
w trakcie zajęć z inną grupą studentów, a gdy nie ma takiej możliwości – w odrębnym terminie.

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z zakresu Wytrzymałości Materiałów ze studiów I stopnia na kierunku mechanicznym.

Recommended literature and teaching resources:

1. Gabryszewski Z.: Teoria sprężystości i plastyczności. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001
2. Kleiber M.: Wprowadzenie do metody elementów skończonych, PWN, Warszawa-Poznań 1989
3. Siemieniec A., Wolny S.: Wytrzymałość Materiałów cz.III – Sprężystość i plastyczność. Wybór zadań i przykładów. AGH UWN-D Kraków 2005
4. Kocańda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997.
5. Schijve J.: Fatigue of Structures and Materials. Kluver Academic Publishers, Dodrecht/Boston/London, 2001.
6. Grandt A.F.: Fundamentals of structural integrity: damage tolerant design and nondestructive evaluation. Wiley 2003.
7. Skorupa M., Machniewicz T. Wykłady z Integralności Konstrukcji w Eksploatacji: http://zwmik.imir.agh.edu.pl/Dydaktyka.

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

1. Siemieniec A., Wolny S.: Wytrzymałość Materiałów cz.III – Sprężystość i plastyczność. Wybór zadań i przykładów. AGH UWN-D Kraków 2005.
2. Wolny S.: Evaluation of the state of stress in load-bearing elements in conveyances. Archives of Mining Sciences. 2014, vol. 59 no. 2, s. 297–306.
3. Wolny S.: The influence of operating loads on the state of stress and strain in selected load-bearing elements of a tower-type headgear structure in the light of the experimental data. Archives of Mining Sciences. 2012, vol. 57 no. 4, s. 831–842.
4. Wolny S., Matachowski F. Drzewosz A. Wymiarowanie segmentowych kolan stopowych stosowanych w technologiach górniczych. Problemy eksploatacji i zarządzania w górnictwie : monografia, s. 279–285.
5. Ładecki B., Matachowski F.: Problemy związane z oceną stanu technicznego rurociągów gazowych. 2016, vol. 88 nr 10, s. 11–15.
6. Badura S., Matachowski F. Metoda wyznaczania współczynnika „k” uchwytów mocowania ładunku. Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe, 2018 nr 6 dod.: CD, s. 37–42.
7. Wolny S., Badura S. Wytrzymałość cięgien nośnych górniczego naczynia wydobywczego. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, 2017, t. 34 z. 64, s. 149–158.
8. Nalepka K.: Material symmetry: a key to specification of interatomic potentials. Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, 2013 vol. 61 no. 2, s. 441–450.
9. Machniewicz T. 2012, Prognozowanie rozwoju pęknięć zmęczeniowych w wybranych metalach.
Wydawnictwo AGH, Kraków.
10. 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.
11. 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.
12. 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.

Additional information:

None