Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mechanika ciał stałych
Course of study:
2017/2018
Code:
MIM-2-102-IS-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Joining Engineering
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Szczepanik Stefan (szczepan@metal.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Wojtaszek Marek (mwojtasz@metal.agh.edu.pl)
dr inż. Rumiński Maciej (mruminsk@metal.agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Szczepanik Stefan (szczepan@metal.agh.edu.pl)
Module summary

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
M_K001 Potrafi kreatywnie rozwiązywać problemy IM2A_K01 Execution of exercises,
Activity during classes,
Examination
Skills
M_U001 Umie dobrać metodę do analizy zadania odkształcania materiałów w procesach przeróbki plastycznej IM2A_U09 Examination,
Activity during classes,
Test
M_U002 Zna mechanizmy wzmocnienia metalicznej osnowy włóknami oraz potrafi obliczyć wybrane własności mechaniczne kompozytów IM2A_U08 Activity during classes,
Test
M_U003 Potrafi na drodze obliczeniowej wyznaczać składowe stanu odkształcenia i naprężenia w ciałach stałych, zastosować warunki plastyczności do wyznaczania kryteriów odkształcenia plastycznego, oraz wyznaczać podstawowe parametry z zakresu mechaniki pękania IM2A_U08 Activity during classes,
Test
Knowledge
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę z teorii sprężystości i plastyczności IM2A_W10, IM2A_W03 Examination
M_W002 Ma wiedzę z zakresu mechniki metalicznych ciał ścisliwych IM2A_W10, IM2A_W03 Examination
M_W003 Ma wiedzę z zakresu mechaniki pękania i pełzania IM2A_W12 Examination
M_W004 Ma podstwową wiedzę z mechaniki kompozytów IM2A_W12 Examination
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
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Potrafi kreatywnie rozwiązywać problemy + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Umie dobrać metodę do analizy zadania odkształcania materiałów w procesach przeróbki plastycznej - + - - - - - - - - -
M_U002 Zna mechanizmy wzmocnienia metalicznej osnowy włóknami oraz potrafi obliczyć wybrane własności mechaniczne kompozytów - + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi na drodze obliczeniowej wyznaczać składowe stanu odkształcenia i naprężenia w ciałach stałych, zastosować warunki plastyczności do wyznaczania kryteriów odkształcenia plastycznego, oraz wyznaczać podstawowe parametry z zakresu mechaniki pękania - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę z teorii sprężystości i plastyczności + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma wiedzę z zakresu mechniki metalicznych ciał ścisliwych + - - - - - - - - - -
M_W003 Ma wiedzę z zakresu mechaniki pękania i pełzania + - - - - - - - - - -
M_W004 Ma podstwową wiedzę z mechaniki kompozytów + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Elementy teorii sprężystości:
- opis stanu naprężenia w punkcie, aksjator i dewiator stanu naprężenia, niezmienniki stanu naprężenia.
- opis stanu odkształcenia w punkcie: tensory odkształceń skończonych i tensory odkształceń nieskończenie małych w zapisie Lagrange oraz w zapisie Eulera.
-związki pomiędzy naprężeniami i odkształceniami w stanie sprężystym.
- całkowite zastępcze naprężenie i całkowite zastępcze odkształcenie.
- tensory: prędkości odkształcenia i przyrostów odkształcenia.

Elementy teorii plastycznośc:
- warunki plastyczności, inżynierskie odkształcenia skończone, praca i moc odkształcenia plastycznego.
- prawa plastycznego płynięcia.
- modele ciał stałych. Równania opisujące plastyczne płynięcie ciał nieściśliwych.

Zarys mechaniki pękania:
- kryteria pękania i niektóre przypadki pęknięć oraz sposoby obciążenia elementu,
- przełomy dla pękania kruchego, ciągliwego i miesznego,
- pole naprężeń i odkształceń wokół wierzchołka szczeliny w ośrodku liniowo-sprężystym,
- współczynnik koncentracji i intensywności naprężeń,
- równanie Williamsa-Irvina,
-strefa plastyczna przed wierzchołkiem szczeliny – model Irwina,
- całka energii Rice’a,
- kryteria pękania kruchego
- pękanie ciągliwe.

Zarys mechaniki pełzania:
- podstawowe pojęcia i kryteria pełzania,
- wybrane teorie pełzania: płynięcia, starzenia, Nadaia, Boltzmana,
- funkcja pełzania,
- funkcja relaksacji.

Teoria płynięcia a pełzanie.

Elementy teorii plastyczności metalicznych ciał porowatych: – modele ciał porowatych, warunki przejścia w stan plastyczny, energetyczny warunek plastyczności, graficzne przedstawienie warunków plastyczności
-związki pomiędzy parametrami odkształcania a wybranymi własnościami porowatych materiałów metalicznych.

Elementy mechaniki kompozytów:
- podział materiałów kompozytowych,
- związki między naprężeniami i odkształceniami,
- reguła mieszanin,
- mechanizmy umocnienia kompozytów wzmocnionych włóknami długimi lub włókami krótkimi
- mechanizmy umocnienia kompozytów cząstkami,
- obliczanie własności mechanicznych i fizycznych materiałów kompozytowych,
- elementy mechaniki pękania kompozytów.

Auditorium classes:

Ćwiczenia C
Obliczanie składowych tensorów odkształcenia i prędkościodkształcenia. Obliczenie pracy i mocy odkształcenia. Wyznaczenie kinematycznie dopuszczalnych pól prędkości. Zastosowanie praw płynięcia: Prandtla-Reussa i Levy–Misesa do analizy płynięcia plastycznego materiałów.
Metody teoretycznej analizy procesów przeróbki plastycznej: wyznaczanie sił i naprężeń z zastosowaniem metody cienkich przekrojów, energetycznej, linii poślizgu, MES – przykłady rozwiązań. Projektowanie własności kompozytów: obliczenie krytycznej długości włókna i własności mechanicznych kompozytów.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 85 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in auditorium classes 14 h
Participation in lectures 28 h
Examination or Final test 2 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Preparation for classes 15 h
Contact hours 6 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

0,4 ocena zaliczenia + 0,6 ocena egzaminu

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

1. T. Bednarski: Mechanika plastycznego płynięcia zarysie. PWN, Warszawa 1995.
2. Y.C.Fung: Podstawy mechaniki ciała stałego. PWN Warszawa 1969.
3. J.Łuksza : Wykład z mechaniki. Niepublikowany
4. M. Morawiecki, L. Sadok, E. Wosiek: Przeróbka Plastyczna – Podstawy Teoretyczne. Wyd. Śląsk, 1986.
5. T. Fudzi, M. Djako: Mechanika rozruszenija kompozicjonnych materiałów. Moskwa, Mir 1982 (tł. z j. japońskiego).
6. S. Szczepanik: Mechanika ośrodków ciągłych – wykład w latach 2003-2007.
7. S. Szczepanik: Przeróbka plastyczna materiałów spiekanych z proszków i kompozytów. AGH UWN-D, Kraków 2003.
8. F.C. Campbell: Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Elsevier 2006.
9. Metal Matrix Composites. Ed K. Kainer, Wiley –VCH, Weinheim 2006

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

http://www.bpp.agh.edu.pl/

1. S. Szczepanik, P. Nikiel: Yield stress of PM Al-10 wt. % SiC composite after extrusion and drawing. Composites Theory and Practice, 2013 R. 13, nr 3, s. 160–164.
2. S. Szczepanik, P.Nikiel: Some aspects of extrusion of two-layers PM materials. Metal Forming 2012: proceedings of the 14th international conference on Metal Forming, Krakow 2012, Steel Research International; spec. ed., s. 475-478.
3. S. Szczepanik, P. Nikiel: Simulation of diametral compression testing of forged ultra-high carbon steel. ICTP 2011: proceedings of the 10th International Conference on Technology of Plasticity: Aachen, 2011, Verlag Stahleisen, s. 1213-1217.
4. S. Szczepanik, M. Wojtaszek, P. Nikiel: Wybrane własności warstwowych materiałów kompozytowych otrzymanych z proszków żelaza i aluminium w procesie kucia w matrycach zamkniętych. Kompozyty, 2010 vol. 10, nr 4, s. 385-391.
5. S. Szczepanik, P. Nikiel, M. Wojtaszek: Analiza procesu kucia matrycowego warstwowych materiałów kompozytowych otrzymanych z proszku żelaza i aluminium. Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2010, R. 77, s. 146-151.
6. S. Szczepanik: Modelowanie procesu odkształcania dwuskładnikowych kompozytów otrzymanych z proszków aluminium i stopu aluminium. Kompozyty, 2009, vol. 9 nr 1 s. 24-28.
7. S. Szczepanik: Selected problems of die-forging of PM steel products. Steel Research International, 2005, vol. 76 no. 2/3 s. 219-225.
8. S. Szczepanik, K. Piątkowska, M. Franzke: Modelowanie numeryczne i fizyczne wyciskania współbieżnego. Fizyczne i Matematyczne Modelowanie procesów obróbki plastycznej FiMM, Warszawa 2005, Prace Naukowe, Mechanika, z. 207, 139-144.
9. S. Szczepanik: Formability of Al-based P/M materials and its application to modelling of extrusion. Recent developments in computer modeling of powder metallurgy processes. A. Zavaliangos, A. Laptev. NATO Science Series III Computer and Systems Science, 2001, Vol. 176, IOS Press, s. 228-239
10. S. Szczepanik, W. Lehnert: Plastyczność materiałów otrzymanych w procesie kucia na gorąco w matrycach zamkniętych proszków stopów aluminium Al-Si. Obróbka plastyczna metali IX, 1998, 4, s. 57-64.
11. S. Szczepanik, S. Kalz: Symulacja wielowykrojowego kucia matrycowego z zastosowaniem metody elementów skończonych. Obróbka plastyczna, 1997, 9, s. 13-18.

Additional information:

None