Wytrzymałość Materiałów i konstrukcji

niestacjonarne

I stopnia

W 16/x, C 14/+ (semestr 4); W10/x, C 20/+ (semestr 5)

razem: 60 godz., 4+3 = 7 pkt ECTS

Przedmioty

wprowadzające: Matematyka 1-4 / Rachunek wektorowy, rachunek różniczkowy, teoria równań różniczkowych zwyczajnych, algebra, rachunek macierzowy.

Fizyka 1 / Podstawowa wiedza z zakresu elektrostatyki, magnetostatyki i fizyki ciała stałego.

Mechanika / Podstawowa wiedza z zakresu statyki i dynamiki ciała stałego

semestr 4. i 5. / Lotnictwo i kosmonautyka / spec.: samoloty i śmigłowce

Prof. dr hab. inż. Idzi NOWOTARSKI

ppłk dr inż. Robert ROGÓLSKI

Aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 26

2. Udział w laboratoriach / 0

3. Udział w ćwiczeniach / 34

4. Udział w seminariach /0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 60

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 0

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 80

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach /20

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 10

13. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 220 godz./ 7 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 80 godz./ 2,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 90 godz./ 3 ECTS

Wiadomości wstępne. Doświadczalne podstawy określania własności me-chanicznych materiałów. Obliczania wytrzymałości prętów na

rozciąganie i ściskanie. Momenty bezwładności figur płaskich. Siły wewnętrzne w prętach. Zginanie pręta prostego. Oś ugięcia pręta

prostego. Statycznie niewyznaczalne belki zginane. Teoria stanu naprężenia. Teoria stanu odkształcenia. Związki między stanem

odkształcenia i stanem naprężenia. Hipotezy wytężenia. Skręcanie prętów. Złożone działanie sił wewnętrznych w prętach prostych.

Ogólne twierdzenia energetyczne i ich zastosowanie. Pręty krzywe. Stateczność prętów. Podstawy analizy naprężeń skręcanie swobodne

prętów o dowolnym przekroju. Odkształcenia nieswobodne prętów cienkościennych o przekrojach otwartych. Zbiorniki cienkościenne

osiowo symetryczne. Płyty cienkie. Elementy dynamiki układów sprężystych. Wytężenie materiałów przy obciążeniach okresowo -

zmiennych. Pełzanie materiału.

Pełny opis przedmiotu

(treści programowe): W34/x, C 26/+ (semestr 4)

Wykłady / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych (16 h)

1 Podstawy wytrzymałości materiałów. Charakterystyka przedmiotu. Idealizacja - obiekt rzeczywisty, model obliczeniowy. Siły zewnętrzne i wewnętrzne w prętach. Nazewnictwo sił wewnętrznych i podstawowych przypadków obciążeń. Pojęcie naprężenia w punkcie. / 1.

2 Rozciąganie i ściskanie prętów. Jednowymiarowy stan naprężenia obliczenia wytrzymałościowe, naprężenia dopuszczalne, zasada de Saint-Venanta / 1.

3 Analiza stanu naprężenia i odkształcenia. Definicje przemieszczeń i odkształceń. Naprężenia dopuszczalne. Moduł Younga i liczba Poissona. Stan naprężenia i odkształcenia. Związek między odkształceniami a nieprężeniami - uogólnione prawo Hooke'a / 1.

4 Momenty bezwładności figur płaskich. Pojęcie momentu bezwładności. Momenty statyczne, bezwładności, zboczenia i biegunowe. Zastosowanie twierdzenia Steinera. Wyznaczanie głównych centralnych momentów bezwładności przekroju / 1.

5 Zginanie prętów. Klasyfikacja zagadnień. Siła tnąca, moment gnący. Zależność pomiędzy siłą tnącą i momentem gnącym. Wykresy siły tnącej i momentu gnącego. Analiza odkształceń i naprężeń w pręcie zginanym. Warunek wytrzymałościowy na zginanie. Równanie różniczkowe linii ugięcia pręta / 1.

6 Skręcanie prętów. Podstawowe założenia. Opis odkształceń pręta kołowego. Wyznaczenie naprężeń maksymalnych i kąta skręcenia. Warunek wytrzymałościowy i sztywnościowy dla skręcania / 1.

7 Ścinanie prętów. Podstawowe założenia. Ścinanie technologiczne. Rzeczywisty rozkład naprężeń w pręcie ścinanym - wzór Żurawskiego. Warunek wytrzymałościowy na ścinanie / 1.

8 Wyboczenie prętów. Podstawowe przypadki wyboczenia prętów. Wyznaczanie siły krytycznej -wzór Eulera. Naprężenia krytyczne. Smukłość pręta. Granice stosowalności wzoru Eulera / 1.

9 Hipotezy wytrzymałościowe. Istota hipotezy wytężenia materiału. Pojęcie naprężeń zredukowanych. Hipoteza Hubera-Misesa-Hencky'ego. Hipoteza Coulomba-Treści. Przykłady wytrzymałości złożonej / 1.

10 Metody energetyczne. Układy liniowo-sprężyste. Pojęcie energii odkształcenia. Energia sprężysta dla prostych przypadków obciążenia. Twierdzenie Castigliano. Układy statycznie niewyznaczalne. Twierdzenie Menabrei / 1.

11 Podstawy obliczeń zmęczeniowych. Podstawowe pojęcia o naprężeniach zmiennych, wykresy Wöhlera, granice zmęczenia. Elementy liniowej mechaniki pękania, kryterium Griffitha. Obliczenia zmęczeniowe przy obciążeniach sinusoidalnie zmiennych. Zasady obliczeń w zakresie wytrzymałości niskocyklowej / 1.

12 Pełzanie materiału. Pojęcie pełzania i relaksacji, pełzanie w jednoosiowym stanie naprężenia, modele reologiczne, zależności empiryczne, relaksacja naprężeń / 1.

13 Płyty i powłoki. Płyty kołowe obciążone osiowosymetrycznie, płyty prostokątne, powłoki osiowosymetryczne – błonowy i zgięciowy stan napięcia / 1.

14 Analiza ustrojów sprężysto-plastycznych. Wprowadzenie, materiały anizotropowe, związki konstytutywne, odkształcenia i naprężenia w warstwie ortotropowej, hipotezy wytężeniowe dla materiałów ortotropowych / 1

15 Konstrukcje kompozytowe. Wprowadzenie, materiały anizotropowe, związki konstytutywne, odkształcenia i naprężenia w warstwie ortotropowej, hipotezy wytężeniowe dla materiałów ortotropowych / 1.

16 Naprężenia cieplne. Naprężenia kontaktowe. Znaczenie naprężeń cieplnych w technice, naprężenia termiczne w wybranych dwuwymiarowych zagadnieniach teorii sprężystości. / 1.

Ćwiczenia / metoda werbalno-praktyczna (14 h)

1 Wyznaczenie rozkładu sił wewnętrznych i obliczenia wytrzymałościowe pręta rozciąganego o stałym i zmiennym przekroju / 1.

2 Obliczanie momentów bezwładności figur płaskich / 1.

3 Wyznaczanie rozkładu sił tnących i momentów gnących w belce zginanej / 1.

4 Obliczenia wytrzymałościowe belki zginanej. Określanie przekrojów niebezpiecznych / 1.

5 Wyznaczanie rozkładu sił wewnętrznych, obliczenia wytrzymałościowe i sztywnościowe pręta skręcanego. / 1.

6 Wyznaczanie rozkładu sił wewnętrznych, obliczenia wytrzymałościowe i sztywnościowe pręta skręcanego / 1.

7 Wyznaczanie rozkładu naprężeń stycznych w przekroju pręta ścinanego o przekroju dwuteowym, ścinanie technologiczne oraz zastosowanie wzoru Żurawskiego. / 1.

8 Obliczenia wytrzymałościowe belki zginanej. Określanie przekrojów niebezpiecznych / 1.

9 Obliczenia wytrzymałościowe pręta ścinanego wg teorii ścinania technicznego oraz z zastosowaniem wzoru Żurawskiego / 1.

10 Wyznaczanie siły krytycznej i naprężeń krytycznych w przypadku wyboczenia pręta dla różnych sposobów podparcia. / 1.

11 Wyznaczanie przemieszczeń w układach statycznie wyznaczalnych - zastosowanie twierdzenia Castigliano. Rozwiązywanie układów statycznie niewyznaczalnych - zastosowanie twierdzenia Menabrei / 1.

12 Obliczenia zmęczeniowe przy obciążeniach sinusoidalnie zmiennych. Zasady obliczeń w zakresie wytrzymałości niskocyklowej / 1.

13 Elementarne obliczenia wytrzymałościowe przy pełzaniu. / 1.

14 Elementarne obliczenia wytrzymałościowe zagadnień sprężysto-plastycznych. / 1.

W10/x, C 20/+ (semestr 5)

Wykłady / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych (10 h)

1 Ustroje grubościenne – naprężenia w rurach obciążonych ciśnieniem, połączenia skurczowe tulei z wałem, naprężenia cieplne w rurach i wałach / 2.

2 Wały turbin i sprężarek – połączenia tarczy z wałem, obciążenia wałów, naprężenia w wałach wirujących, naprężenia cieplne, przypadki zniszczenia wałów / 2.

3 Płyty kołowe – naprężenia i momenty gnące, równanie różniczkowe płyty kołowej, warunki brzegowe, naprężenia cieplne w płytach, płyty wzmocnione żebrami / 2.

4 Tarcze turbin i sprężarek – równanie różniczkowe tarczy wirującej o zmiennej grubości, rozwiązania dla różnych wariantów geometrycznych, metoda profilowania tarczy przy założonym rozkładzie naprężeń dopuszczalnych / 2.

5 Łopatki maszyn wirnikowych – obciążenia łopatek, równanie różniczkowe osi łopatki, rozciąganie, zginanie i skręcanie łopatek, połączenia łopatek z wieńcem / 2.

Ćwiczenia / metoda werbalno-praktyczna (20 h)

1 Rury obciążone ciśnieniowo, połączenia skurczowe tulei z wałem, rury dwuwarstwowe / 2.

2 Obliczenia wytrzymałościowe kul i cylindrów grubościennych / 2.

3 Obliczenia wytrzymałościowe wałów maszyn wirnikowych / 2.

4 Naprężenia i przemieszczenia w płytach kołowych / 2.

5 Naprężenia w wirujących tarczach / 2.

6 Profilowanie wirującej tarczy wg kryterium stałych naprężeń dopuszczalnych / 2.

7 Pełzanie i relaksacja naprężeń w tarczach / 2.

8 Naprężenia w wirujących łopatkach / 2.

9 Obliczenia wybranych przypadków powłok obrotowych / 2.

10 Obliczenia stateczności wybranych przypadków prętów, pierścieni i powłok / 2.

Literatura: Podstawowa:

 Jakubowicz A., Orłoś Z.: Wytrzymałość materiałów, WNT, Warszawa 1972

 Bijak-Żochowski M. i in.: Mechanika materiałów i konstrukcji, tom 1, 2, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006.

 Bodaszewski W.: Wytrzymałość materiałów z elementami mechaniki konstrukcji (Tom 1 – Podstawy i zastosowania, kurs klasyczny); Wydawnictwa Politechniki Świętokrzyskiej 2005.

 Lipka J.: Wytrzymałość maszyn wirnikowych. WNT, Warszawa 1967.

Uzupełniająca:

 Kocańda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997.

 Ostwald M.: Wytrzymałość materiałów i konstrukcji (zbiór zadań); Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2018.

 Wittbrodt E., Sawiak S.: Mechanika ogólna : teoria i zadania; Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2017.

Efekty uczenia się: Symbol i nr efektu modułu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego

W1 / ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie podstaw konstrukcji maszyn i wytrzymałości materiałów oraz grafiki inżynierskiej i zapisu konstrukcji / K_W07.

W2 / ma zaawansowaną wiedzę na temat wybranych faktów, o obiektach i zjawiskach oraz dotyczącą ich metod i teorii wyjaśniających złożone zależności występujących między nimi, stanowiących podstawową wiedzę ogólną z zakresu dyscyplin mechaniki, budowy i eksploatacji maszyn, elektroniki, elektrotechniki, informatyki / K_W19.

U1 / potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł, potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie oraz identyfikować i opisywać z wykorzystaniem technik informacyjno-komunikacyjnych elementy, układy, urządzenia, instalacje i systemy statku powietrznego i kosmicznego / K_U01.

U2 / potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji za-dania inżynierskiego i przygotować tekst zawierający opis wyników zadania oraz potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentację wyników realizacji zadania inżynierskiego / K_U03.

U3 / potrafi w sposób analityczny wyznaczyć podstawowe parametry oraz formułować proste modele matematyczne, w celu symulacji elementów, układów, urządzeń, instalacji i systemów statku powietrznego a w tym potrafi posłużyć się właściwie dobranymi narzędziami komputerowymi – symulatorami i środowiskami programistycznymi / K_U07.

K1 / ma świadomość ważności zachowania w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i poszanowania różnorodności poglądów / K_K03.

Metody

i kryteria oceniania

(sposób sprawdzania osiągnięcia przez studenta zakładanych efektów uczenia się): Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z ocenę (Zo).

Ćwiczenia audytoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną (Zo).

Zaliczenie na ocenę treści przedmiotu jest przeprowadzane w formie pisemnego testu sprawdzającego (pięć pytań).

Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych odbywa się na podstawie przygotowania i wykonania ćwiczeń audytoryjnych.

Efekty W1, W2, K1 - sprawdzane są w trakcie prowadzenia przedmiotu, odpowiedzi na ćwiczeniach oraz przy zaliczeniu pisemnym przedmiotu oraz przy okazji sprawdzania umiejętności U1, U2, U3. Ocena za osiągnięcie tych efektów jest przyznawana łącznie za osiągnięcie umiejętności U1, U2, U3;

Umiejętności U1, U2, U3 - sprawdzane są w trakcie odpowiedzi ustnych i pisemnych na ćwiczeniach audytoryjnych.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 95% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy. Wykazuje się wytrwałością i samodzielnością w pokonywaniu trudności oraz systematycznością pracy.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 90% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy. Wykazuje się wytrwałością i samodzielnością w pokonywaniu trudności oraz systematycznością pracy.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 80% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dobrym. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 70% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dobrym. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 55% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dostatecznym. Samodzielnie rozwiązuje zadania i problemy o niskim stopniu trudności. W jego wiedzy i umiejętnościach zauważalne są luki, które potrafi jednak uzupełnić pod kierunkiem nauczyciela.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnia przedstawionych powyżej wymogów.