OPISY KURSÓW • Kod kursu: MMM009057W • Nazwa kursu

Załącznik nr 3 do ZW 1/2007
OPISY KURSÓW
• Kod kursu: MMM009057W
• Nazwa kursu: Wytrzymałość materiałów II
• Język wykładowy: polski
Forma kursu
Wykład
Tygodniowa liczba godz ZZU *
0.7
Semestralna l. godz ZZU *
10
Forma zaliczenia
Zaliczenie
Punkty ECTS
1
Liczba godz CNPS
30
Ćwiczenia Laboratorium
Projekt
Seminarium
• Poziom kursu (podstawowy/zaawansowany): Podstawowy
• Wymagania wstępne:
- Obowiązkowe:
Kod: MMM009056W, nazwa: Wytrzymałość materiałów I (ZIP)
- Zamienne:
• Imię, nazwisko i tytuł/ stopień prowadzącego: dr hab. inż Edward S. Dzidowski, prof. PWr.
• Imiona i nazwiska oraz tytuły/stopnie członków zespołu dydaktycznego: dr inż. Grzegorz
Chruścielski,
• Rok: 0 Semestr:
• Typ kursu (obowiązkowy/wybieralny): Obowiązkowy
• Cele zajęć (efekty kształcenia): Poznanie różnorodnych mechanizmów i kryteriów pękania
oraz metod badania odporności na pękanie i zasad wykorzystywania tych informacji w celu
zapobiegania i/lub sterowania pękaniem w całym zakresie potencjalnych obciążeń, temperatur
i prędkości odkształceń.
• Forma nauczania (tradycyjna/zdalna): Tradycyjna
• Krótki opis zawartości całego kursu: Wytrzymałość oznacza odporność na uszkodzenie.
Nauka o Wytrzymałości Materiałów stanowi dział Mechaniki zwany - równie często Mechaniką Ciał Odkształcalnych.
Innymi słowy, Wytrzymałość Materiałów (WM) jest nauką pozwalającą badać i ustalać
zależność odkształceń od sił zewnętrznych.
Tradycyjne rozważania na ten temat wytrzymałości materiałów prowadzone są przy założeniu
makroskopowej jednorodności i izotropowości materiału. Przyjęcie takich założeń zawęża
zakres zastosowań WM do materiałów nisko wytrzymałych, to jest takich, dla których
naprężenie pękania jest większe od granicy plastyczności.
Oznacza to, że wytrzymałość klasyczna nie generuje kryteriów pękania – dla coraz szerzej
stosowanych - materiałów wysoko wytrzymałych. Materiały te są wrażliwe na obecność
niejednorodności (pęknięć) i dlatego mogą pękać krucho przy naprężeniach dużo niższych od
granicy plastyczności. Z tego też powodu, oraz ze względów czasowych , kurs z podstaw
„Wytrzymałości Materiałów” podzielono na części. Pierwsza z nich dotyczy materiałów
spełniających kryterium jednorodności, a druga materiałów nie spełniających tego kryterium.
Niniejszy kurs poświęcony jest przede wszystkim pękaniu materiałów nie spełniających
kryterium jednorodności. Stąd koncentracja uwagi głównie na pękaniu kruchym wskutek
podkrytycznego rozwoju pęknięć podczas: zmęczenia, korozji naprężeniowej, pełzania,
kruchości wodorowej, kruchości ciekłometalicznej itp. Ponadto, rozważane są takie przypadki
pękania, jak pękanie ciągliwe - wskutek makroskopowej lokalizacji odkształceń oraz pękanie
pełzaniowe - wskutek dyfuzji. Innymi słowy, omawiane są tu przypadki pękania istotnego
zarówno z punktu widzenia wytrzymałości konstrukcji (w tym spawanych), jak i wytrzymałości
materiałów podczas ich obróbki mechanicznej i niektórych procesów trybologicznych.
• Wykład (podać z dokładnością do 2 godzin):
Zawartość tematyczna poszczególnych godzin wykładowych
1. Przegląd uszkodzeń. Mapy mechanizmów odkształceń i pękania. Omówienie
różnic pomiędzy pękaniem wskutek przeciążenie oraz wskutek podkrytycznego
rozwoju pęknięć. Określenie przedmiotu, zakresu i sposobu dalszych rozważań.
2. Wprowadzenie do mechaniki pękania. Metodyka wyznaczania odporności na
katastroficzny rozwój pęknięć. Metodyka badania rozwoju pęknięć w funkcji
czasu.
3. Zasady zastosowań mechaniki pękania do kontroli rozwoju pęknięć w celu
zapobiegania ich katastroficznemu rozwojowi. Zasady zastosowań mechaniki
pękania w celu projektowania bezpiecznych zbiorników i rurociągów.
4. Zasady zastosowań mechaniki pękania przy projektowaniu i nadzorze
konstrukcji spawanych. Modele, mechanizmy i kryteria pękania. Metody
opóźniania zarodkowania i rozwoju pękania pełzaniowego - znaczenie prędkości
odkształceń.
5. Wprowadzenie do mezomechaniki pękania poślizgowego. Zasady
zapobiegania i/lub sterowania pękaniem poślizgowym. Przykłady zastosowań
mezomechaniki pękania poślizgowego do optymalizacji procesów mechanicznej
obróbki i/lub procesów zużycia ściernego.
Liczba godzin
2
2
2
2
2
• Literatura podstawowa:
Autor: Collins J. A., tytuł: Failure of materials in mechanical design, analysis, prediction,
prevention., wydawnictwo: John Wiley and Sons, New York, rok: 1993
Autor: Broek D., tytuł: Elementary engineering – fracture mechanics., wydawnictwo:
Noordhoff International Publishing, Leyden, rok: 1974
Autor: Neimitz A., tytuł: Mechanika pękania., wydawnictwo: PWN, Warszawa, rok: 1998
Autor: Dzidowski E.S., tytuł: Mechanizm pękania poślizgowego w aspekcie dekohezji
sterowanej metali., wydawnictwo: Wyd. PWr., Wrocław, rok: 1990
• Literatura uzupełniająca:
Autor: Ashby M. F., Jones D. R., tytuł: Materiały inżynierskie. Własności i zastosowania.,
wydawnictwo: WNT Warszawa, rok: 1995
Autor: Ashby M. F., tytuł: Materials selection in mechanical design., wydawnictwo:
Elsevier, rok: 2005
• Warunki zaliczenia: Egzamin/kolokwium
* - w zależności od systemu studiów
Załącznik nr 3 do ZW 1/2007
DESCRIPTION OF THE COURSES
• Course code: MMM009057W
• Course title: Strength of Materials II
• Language of the lecturer: Polish
Course form
Lecture
Number of hours/week *
0.7
Number of hours/semester *
10
Form of the course completion
Credit
ECTS credits
1
Total Student’s Workload
30
Classes
Laboratory
Project
Seminar
• Level of the course (basic/advanced): basic
• Prerequisites:
- Compulsory:
Kod: MMM009056W, name: Strength of materials I (ZIP)
- Alternatively:
• Name, first name and degree of the lecturer/supervisor: dr hab. inż Edward S. Dzidowski,
prof. PWr.
• Names, first names and degrees of the team’s members: dr inż. Grzegorz Chruścielski,
• Year: 0 Semester:
• Type of the course (obligatory/optional): obligatory
• Aims of the course (effects of the course): To learn about various mechanisms and criteria
of fracture, as well as the methods of exploring fracture toughness, and the principles of using
the aforementioned information in order to prevent and/or control fracturing within the entire
scope of potential loadings, temperatures and strain rates.
• Form of the teaching (traditional/e-learning): traditional
• Course description: Strength means resistance to damage. The science concerned with
Material Strength is the field of Mechanics, also commonly called Mechanics of deformable
body.
In other words, Material Strength is a science exploring and determining the dependence of
strain on external forces.
The traditional research on the strength of materials is based on the assumption of
macroscopic homogeneity and material isotropy. Accepting those assumptions restricts the
scope of application of Material Strength to low-strength materials, i.e. the materials whose
fracture stress is higher than the yield strength.
Consequently, the classical strength does not generate fracture criteria for the even more
commonly applied high-strength materials. These materials are sensitive to the presence of
heterogeneity (cracks), therefore they may undergo brittle fracture at the stress much lower
than yield strength. For that reason, and also due to the time limits, the course on Material
Strength is divided into parts. The first part includes materials meeting the homogeneity
criteria, and the second part refers to the materials which do not fulfil those criteria.
The present course is primarily devoted to the strength of materials which do not fulfil the
homogeneity criterion. This is why the course is focused on brittle fracture resulting from
subcritical fracture development during fatigue, stress corrosion, creep, hydrogen brittleness,
liquid metal brittleness, etc. What is more, the course provides the examples of fracture such
as ductile fracture due to the macroscopic localization of strains, or creep fracture resulting
from diffusion. In other words, the course presents the examples of the fractures important
both from the construction strength perspective (including the welded constructions), and
material strength in mechanical processes and selected tribological processes.
• Lecture:
Particular lectures contents
1. Types of damage. Maps of strain and fracture mechanisms. Discussion
on the differences between fracture due to overloading, and due to
subcritical fracture development. Determining the subject, scope and
method of further research.
2. Introduction to fracture mechanics. Methods for determining the
resistance to catastrophic fracture development. Research methods for
fracture development in time function.
3. Principles of applying fracture mechanics to control the development of
fractures with a view to prevent their catastrophic development. Principles of
applying fracture mechanics with a view to design safe pressure vessels
and pipelines.
4. Principles of applying fracture mechanics to the design and control of
welded constructions. Models, mechanisms and criteria of fracture. Methods
for delaying nucleation and the development of creep fracture: the
significance of strain rate.
5. Introduction to shear fracture mesomechanics. Principles of preventing
and/or controlling shear fracture. Examples of applying shear fracture
mesomechanics to optimise the mechanical working processes and/or
abrasive wear processes.
•
Number of hours
2
2
2
2
2
Basic literature:
Author: Collins J. A., title: Failure of materials in mechanical design, analysis, prediction,
prevention., wydawnictwo: John Wiley and Sons, New York, rok: 1993
Author: Broek D., title: Elementary engineering – fracture mechanics., wydawnictwo:
Noordhoff International Publishing, Leyden, rok: 1974
Author: Neimitz A., title: Mechanika pękania., wydawnictwo: PWN, Warszawa, rok: 1998
Author: Dzidowski E.S., title: Mechanizm pękania poślizgowego w aspekcie dekohezji
sterowanej metali., wydawnictwo: Wyd. PWr., Wrocław, rok: 1990
• Additional literature:
Author: Ashby M. F., Jones D. R., title: Materiały inżynierskie. Własności i zastosowania.,
wydawnictwo: WNT Warszawa, rok: 1995
Author: Ashby M. F., title: Materials selection in mechanical design., wydawnictwo:
Elsevier, rok: 2005
• Conditions of the course acceptance/credition: Exam/test
* - depending on a system of studies