Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Mechanika materiałów polimerowych – od badań eksperymentalnych do modelowania komputerowego
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
ZSDA-3-0256-s
Wydział:
Szkoła Doktorska AGH
Poziom studiów:
Studia III stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Szkoła Doktorska AGH
Semestr:
0
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Młyniec Andrzej (mlyniec@agh.edu.pl)
Dyscypliny:
Moduł multidyscyplinarny
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach kursu poruszone zostaną zagadnienia mechaniki materiałów polimerowych, poczynając od metod eksperymentalnych badania materiałów polimerowych poprzez zagadnienia teoretyczne mechaniki materiałów polimerowych, modelowanie komputerowe aż do metod walidacji modeli.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Uczestnik zna właściwości różnych materiałów polimerowych oraz aktualny stan wiedzy z zaskresu badań oraz modelowania ich właściwości SDA3A_W02, SDA3A_W01 Udział w dyskusji
M_W002 Uczestnik zna modele konstytutywne używane do opisu zachowania mechanicznego materiałów polimerowych SDA3A_W02, SDA3A_W01 Wynik testu zaliczeniowego
Umiejętności: potrafi
M_U001 Uczestnik kursu potrafi dobrać plan badań eksperymentalnych w celu kalibracji wybranego modelu matriałowego. SDA3A_U06, SDA3A_U01
M_U002 Uczestnik kursu potrafi zaimplementować i przetestować wybrane modele konstytutywne w środowisku python SDA3A_U06, SDA3A_U01 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Uczestnik kursu potrafi krytycznie ocenić zarówno efekty swojej pracy jak i efekty pracy innych badaczy w zakresie mechaniki materiałów polimerowych SDA3A_K01
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
90 30 15 45 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Uczestnik zna właściwości różnych materiałów polimerowych oraz aktualny stan wiedzy z zaskresu badań oraz modelowania ich właściwości + + + - - - - - - - -
M_W002 Uczestnik zna modele konstytutywne używane do opisu zachowania mechanicznego materiałów polimerowych + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Uczestnik kursu potrafi dobrać plan badań eksperymentalnych w celu kalibracji wybranego modelu matriałowego. - + + - - - - - - - -
M_U002 Uczestnik kursu potrafi zaimplementować i przetestować wybrane modele konstytutywne w środowisku python - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Uczestnik kursu potrafi krytycznie ocenić zarówno efekty swojej pracy jak i efekty pracy innych badaczy w zakresie mechaniki materiałów polimerowych - + + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 90 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. Wstęp do mechaniki materiałów polimerowych

    Podział materiałów polimerowych ze względu na budowę i właściwości mechaniczne (tworzywa sztuczne, biomateriały i materiały biologiczne). Stany fizyczne materiałów polimerowych i ich kompozytów

  2. Wstęp do analizy wytrzymałościowej materiałów polimerowych

    Podstawy analiz wytrzymałościowych elementów wykonanych z materiałów polimerowych, dobór modeli konstytutywnych do wybranego problemu
    Planowanie badań eksperymentalnych dopasowanych do zagadnienia badawczego.

  3. Badania eksperymentalne

    Badania eksperymentalne polimerów na potrzeby definicji modeli konstytutywnych oraz ich walidacji.

  4. Podstawy mechaniki materiałów polimerowych

    Podstawy mechaniki ośrodków ciągłych – ze szczególnym uwzględnieniem teorii dużych odkształceń

  5. Modele konstytutywne materiałów polimerowych

    Modele konstytutywne materiałów polimerowych i ich kompozytów : Sprężystość izotropowa oraz anizotropowa , transwersyjna izotropowość, hipersprezystość, lepkosprezystość liniowa, lepkosprezystość nieliniowa, lepkoplastyczność, porosprezystość, modele wielofazowe uwzględniające reakcje chemiczne. Najnowsze trendy w modelowaniu materiałów polimerowych, modele zniszczenia materiałów polimerowych oraz ich kompozytów

  6. Implementacje numeryczne modeli konstytutywnych

    Implementacje numeryczne modeli konstytutywnych. Testowanie modeli przy użyciu języka python.

  7. Kalibracja modeli materiałowych

    Kalibracja parametrów modeli materiałowych na potrzeby analiz wytrzymałościowych

  8. Trwałość materiałów polimerowych i ich kompozytów

    Wpływ warunków eksploatacji na właściwości fizyczne materiałów polimerowych oraz ich kompozytów

Ćwiczenia audytoryjne (15h):
  1. Wstęp do mechaniki ośrodków ciągłych

    Podstawowe pojęcia z zakresu mechaniki materiałów. m.in.:
    - Definicje odkształcen i naprężeń
    - Gradient deformacji
    - Tensory naprężenia

  2. Modele materiałowe

    Teoria oraz studium przypadków:
    -Sprężystość,
    -Hipersprężystośc,
    -Lepkosprężystość
    -Plastyczność
    -Lepkoplastyczność
    -Wyznaczanie parametrów materiałowych z danych eksperymentalnych

Ćwiczenia laboratoryjne (45h):
  1. Badania wytrzymałościowe materiałów polimerowych – wpływ prędkości deformacji

    Zajęcia laboratoryjne – eksperymentalne lub modelowe z zakresu właściwości lepkosprężystych materiałów polimerowych

  2. Podstawy modelowania materiałów

    - Wprowadzenie do środowiska python w zakresie niezbędnym do zrozumienia dalszych ćwiczeń laboratoryjnych.
    - Podstawy implementacji numerycznych modeli konstytutywnych materiałów polimerowych

  3. Modele konstytutywne materiałów cd.

    Implementacje numeryczne modeli konstytutywnych
    - modele hipersprężyste m.in. Yeoh, Treloar, 8-chain, Mooney-Rivlin, , Anisotropic 8-chain itd
    - modele plastyczne
    - modele lepko-plastyczne m.in. Three Network Model, B-B model

  4. Walidacja i weryfikacja modeli

    Walidacja vs weryfikacja modeli konstytutywnych
    Kalibracja modeli materiałowych

  5. Dobór modeli do zagadnienia badawczego – wykorzystanie oprogramowania MES

    Wybór odpowiedniego modelu do wybranego problemu

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie zajęć tablicowych wzbogaconych o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: Zajęcia składają się z dwóch modułów: część eksperymentalna podczas której przeprowadzone zostaną badania próbek materiałów polimeorowych oraz zajęcia komputerowe przy wykorzystaniu języka Python w środowisku JupiterLab.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie sprawozdań
Zaliczenie ćwiczeń na podstawie kolokwium zaliczeniowego. Możliwe zaliczenie na podstawie wyników prowadzonych badań w ramach pracy doktorskiej

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest średnią z ocen uzyskanych z ćwiczeń oraz zajęć laboratoryjnych

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

Odrabianie zaległości możliwe w trakcie ostatnich zajęć w semestrze.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw wytrzymałości materiałów.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Żuchowska D., Polimery Konstrukcyjne, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995
Ward I. M., Sweeney J., An introduction to the mechanical properties of solid polymers, Willey 2005
Tsai S. W., Strength and Life of Composites, CDG Stanford University 2008
Muc A., Projektowanie kompozytowych zbiorników cisnieniowych, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej 1999
Ochelski S., Metody doświadczalne mechaniki kompozytów konstrukcyjnych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2004
Kwon Y.W., Allen D.H. Talreja R., Multiscale Modelling and Simulation of Composite Materials and Structures, Springer 2010
Boczkowska A., Kompozyty, Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politecniki Warszawskiej 2005
Wilczyński A. P.: Polimerowe kompozyty włókniste. Warszawa, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne 1996

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

- The influence of the laminate thickness, stacking sequence and thermal aging on the static and dynamic behavior of carbon/epoxy composites / A. MŁYNIEC, J. KORTA, R. KUDELSKI, T. UHL // Composite Structures ; ISSN 0263-8223. — 2014 vol. 118, s. 208–216.

- Structurally based constitutive model of epoxy adhesives incorporating the influence of post-curing and thermolysis / A. MŁYNIEC, J. KORTA, T. UHL // Composites. Part B, Engineering ; ISSN 1359-8368. — 2016 vol. 86, s. 160–167.

- Molecular-based nonlinear viscoelastic chemomechanical model incorporating thermal denaturation kinetics of collagen fibrous biomaterials / A. MŁYNIEC, K. A. Tomaszewski, E. M. Spiesz, T. UHL // Polymer Degradation and Stability ; ISSN 0141-3910. — 2015 vol. 119, s. 87–95.

- Interfascicular matrix-mediated transverse deformation and sliding of discontinuous tendon subcomponents control the viscoelasticity and failure of tendons / R. Obuchowicz, M. EKIERT, P. KOHUT, K. HOLAK, L. AMBROZIŃSKI, K. A. Tomaszewski, T. UHL, A. MŁYNIEC // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials ; ISSN 1751-6161. — 2019 vol. 97, s. 238–246

Informacje dodatkowe:

n/a