Podstawy inżynierii bezpieczeństwa

I stopnia

semestr VII: W 16/+, C 8/+, L6/+; razem: 30 godz., 3 pkt ECTS

Brak przedmiotów wprowadzających

inżynieria bezpieczeństwa / wszystkie specjalności

ppłk dr inż. Michał Jasztal

aktywność / obciążenie studenta w godz.

Studia stacjonarne

1. Udział w wykładach / 16 godz.

2. Udział w laboratoriach / 6 godz.

3. Udział w ćwiczeniach / 8 godz.

4. Udział w seminariach / 0 godz.

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 6 godz.

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 16 godz.

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 13 godz.

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0 godz.

9. Realizacja projektu / 0 godz.

10. Udział w konsultacjach / 15 godz.

11. Przygotowanie do egzaminu / 0 godz.

12. Przygotowanie do zaliczenia / 10 godz.

13. Udział w egzaminie / 0 godz.

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 90 godz./ 3 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 45 godz. / 1,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 90 godz./ 3 ECTS

Ogólna charakterystyka mechaniki pękania. Teoria Griffitha pękania kruchego, elementy liniowej mechaniki pękania. Plastyczność w strefie pęknięcia. Siłowe kryterium pękania. Zjawisko zmęczenia materiału. Wytrzymałość i trwałość zmęczeniowa, wykresy Wöhlera, Smitha, Haigha. Propagacja pęknięć zmęczeniowych. Modelowanie pęknięć oraz wyznaczenie wielkości determinujących ich rozwój. Obliczanie trwałości zmęczeniowej na podstawie prędkości pękania. Probabilistyczne metody obliczeń zmęczeniowych.

Wykłady / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych

1. Ogólna charakterystyka mechaniki pękania / 2 / Zadanie i treść mechaniki pękania. Teoretyczna i rzeczywista wytrzymałość materiału.

2. Teoria Griffitha, elementy liniowej mechaniki pękania / 2 / Model energetyczny szczeliny Griffith’a. Definicja współczynnika intensywności naprężeń (WIN). Pole naprężeń w liniowo sprężystym ośrodku ze szczeliną. Wpływ skończonych wymiarów ciała na wartości współczynników intensywności naprężeń.

3. Plastyczność w strefie pęknięcia. Siłowe kryterium pękania / 2 / Sprężysto-plastyczne pole naprężeń w pobliżu wierzchołka szczeliny. Model Irwina. Efektywny współczynnik intensywności naprężeń. Siłowe kryterium pękania.

4. Zjawisko zmęczenia materiału / 2 / Mikromechanizm pękania zmęczeniowego w metalach inżynierskich.

5. Wytrzymałość i trwałość zmęczeniowa, wykresy Wöhlera, Smitha, Haigha / 2 / Wprowadzenie do obliczeń zmęczeniowych. Wykresy Wöhlera, Smitha, Haigha. Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową.

6. Propagacja pęknięć zmęczeniowych / 2 / Podstawowe pojęcia i koncepcje dotyczące ciała ze szczeliną, poddanego działaniu obciążeń zmiennych - zagadnienie wzrostu szczeliny. Krzywa prędkości wzrostu szczeliny zmęczeniowej.

7. Obliczanie trwałości zmęczeniowej na podstawie prędkości pękania / 2 / Równania prędkości propagacji szczeliny zmęczeniowej. Czas życia elementu ze szczeliną zmęczeniową. Szczelina zmęczeniowa przy obciążeniu cyklicznym o zmiennej amplitudzie. Wpływ środowiska na proces pękania.

8. Probabilistyczne metody obliczeń zmęczeniowych / 2 / Modele probabilistyczne w obliczeniach zmęczeniowych uwzględniające zmienne widmo obciążenia.

Ćwiczenia / metoda werbalno-praktyczna

1. Analityczne wyznaczanie wielkości decydujących o wzroście pęknięć w elementach konstrukcji / 2 / / Wyznaczanie nośności pasma pozwalającej określić długość szczeliny dopuszczalnej przy dowolnym poziomie obciążenia, bądź alternatywnie określenie obciążenia dopuszczalnego przy danej długości szczeliny.

2. Obliczenia zmęczeniowe przy obciążeniach sinusoidalnie zmiennych / 2 / Wyznaczanie współczynnika bezpieczeństwa dla elementu konstrukcji obciążonego w sposób zmienny.

3. Modelowanie rozwoju pęknięć zmęczeniowych / 2 / Określenie stałych występujących w równaniach Parisa, Walkera, Formana na podstawie wykresów prędkości wzrostu szczeliny. Sporządzenie wykresu wzrostu szczeliny.

4. Wyznaczanie trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcji / 2 / Wyznaczanie liczby cykli, po której długość szczeliny osiągnie określoną wartość. Wyznaczanie krytycznej wartości długości szczeliny.

Laboratoria / metoda praktyczna

1. Wykrywanie defektów konstrukcji za pomocą defektoskopu i grubościomierza ultradźwiękowego /2/ Prowadzenie badań defektoskopowych za pomocą defektoskopu EPOCH 650 i grubościomierza 38 DLP firmy Olympus.

2. Modelowanie pęknięć oraz wyznaczenie wielkości determinujących ich rozwój z wykorzystaniem oprogramowania inżynierskiego / 2 / Budowa modelu szczeliny w elemencie konstrukcji oraz wyznaczanie współczynnika intensywności naprężeń (przy wykorzystaniu oprogramowania ANSYS – Mechanical APDL).

3. Badanie czynników wpływających na trwałość zmęczeniową wybranego elementu konstrukcji z wykorzystaniem oprogramowania ANSYS-Workbench / 2 / Badanie wpływu modyfikacji geometrii elementów konstrukcji oraz widma ich obciążenia na trwałość zmęczeniową (z wykorzystaniem oprogramowania ANSYS-Workbench).

podstawowa:

 S. Kocańda: Zmęczeniowe pękanie metali, WNT,1985

 J. German: Podstawy mechaniki pękania, Politechnika Krakowska, 2011

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

uzupełniająca:

 A. Neimitz: Mechanika pękania, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998

 A. Bochenek: Elementy mechaniki pękania, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 1998

 T. Zagrajek, G. Krzesiński, P. Marek: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji, Oficyna wydawnicza PW, 2006

 Dhillon B. S.: Reliability, Quality,and Safety for Engineers, CRC PRESS, London 2005.

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

symbol / efekt uczenia się / odniesienie do efektów kierunku

W1 / ma szczegółową wiedzę związaną z obiektami technicznymi w zakresie inżynierii bezpieczeństwa technicznego / K_W20,

U1 / potrafi projektować elementarne procesy technologiczne oraz dokonać oceny procesu produkcji i eksploatacji maszyn w aspekcie bezpieczeństwa / K_U18,

U2 / potrafi zidentyfikować różne rodzaje zagrożeń otoczenia (ludzi, środowiska, dóbr cywilizacji) przez obiekt techniczny i określić środki przeciwdziałania tym zagrożeniom, mające zmniejszyć konsekwencje procesów i zdarzeń niepożądanych / K_U20,

K1 / Dysponuje odpowiednią wiedzą, pozwalającą rozwiązywać problemy eksploatacyjne za pomocą metod analizy bezpieczeństwa technicznego / K_20A_4.

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną

Ćwiczenia audytoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia bez oceny;

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia bez oceny;

Zaliczenie przedmiotu jest przeprowadzane w formie pisemnego testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi i otwartymi.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych bez oceny.

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

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych odbywa się na podstawie zaliczenia sprawozdań z wszystkich wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.

efekt W1, - sprawdzany jest w trakcie zaliczenia przedmiotu, odpowiedzi na ćwiczeniach audytoryjnych a także w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych oraz przy zaliczeniu tych ćwiczeń, przy okazji sprawdzania umiejętności U1, U2 oraz K1. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest przyznawana łącznie za osiągnięcie umiejętności U1, U2 oraz K1;

efekty U1, U2, K1 - sprawdzane są w trakcie odpowiedzi ustnych i pisemnych na ćwiczeniach audytoryjnych a także w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych oraz przy zaliczeniu tych ćwiczeń.

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.