Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Integralność konstrukcji w eksploatacji
Course of study:
2017/2018
Code:
RBM-2-213-ME-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Maszyny górnicze
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr hab. inż. Machniewicz Tomasz (machniew@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Skorupa Małgorzata (mskorupa@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Machniewicz Tomasz (machniew@agh.edu.pl)
dr inż. Korbel Adam (korbel@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł koncentruje się na metodach obliczeniowych służących zapewnieniu integralności elementów konstrukcji, szczególnie w warunkach obciążeń zmęczeniowych.

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 Student ma świadomość wagi pozatechnicznych aspektów i skutków działalności inżynierskiej, w tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje. BM2A_K07, BM2A_K02, BM2A_K05, BM2A_K08, BM2A_K03 Activity during classes,
Case study
Skills
M_U001 Student potrafi projektować elementy maszyn i urządzeń w sposób zapewniający ich integralność w eksploatacji w realistycznych warunkach obciążenia. BM2A_U20, BM2A_U17, BM2A_U16, BM2A_U01, BM2A_U10, BM2A_U19, BM2A_U11, BM2A_U14, BM2A_U02, BM2A_U26, BM2A_U21, BM2A_U05 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Case study
M_U002 Student potrafi racjonalnie użytkować urządzenie w sposób zapewniający jego integralność w planowanym czasie eksploatacji. BM2A_U13, BM2A_U20, BM2A_U17, BM2A_U16, BM2A_U01, BM2A_U11, BM2A_U14, BM2A_U02, BM2A_U05 Activity during classes,
Case study
Knowledge
M_W001 Student zna współcześnie stosowaną metodologię projektowania i użytkowania konstrukcji z uwzględnieniem specyfiki obciążeń eksploatacyjnych i lokalnego uplastycznienia w krytycznych miejscach konstrukcji. BM2A_W16, BM2A_W17, BM2A_W07, BM2A_W08, BM2A_W09 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Participation in a discussion
M_W002 Student zna europejskie normy związane z badaniem szerokiego spektrum własności mechanicznych materiałów. BM2A_W06, BM2A_W17, BM2A_W07, BM2A_W08, BM2A_W09 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Case study,
Participation in a discussion
M_W003 Student posiada podstawową wiedzę na temat procedur oceny integralności konstrukcji. BM2A_W16, BM2A_W17, BM2A_W07, BM2A_W08, BM2A_W09 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Case study,
Participation in a discussion
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 Student ma świadomość wagi pozatechnicznych aspektów i skutków działalności inżynierskiej, w tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje. + - - - - + - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi projektować elementy maszyn i urządzeń w sposób zapewniający ich integralność w eksploatacji w realistycznych warunkach obciążenia. + - - - - + - - - - -
M_U002 Student potrafi racjonalnie użytkować urządzenie w sposób zapewniający jego integralność w planowanym czasie eksploatacji. + - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna współcześnie stosowaną metodologię projektowania i użytkowania konstrukcji z uwzględnieniem specyfiki obciążeń eksploatacyjnych i lokalnego uplastycznienia w krytycznych miejscach konstrukcji. + - - - - + - - - - -
M_W002 Student zna europejskie normy związane z badaniem szerokiego spektrum własności mechanicznych materiałów. + - - - - + - - - - -
M_W003 Student posiada podstawową wiedzę na temat procedur oceny integralności konstrukcji. + - - - - + - - - - -
Module content
Lectures:

1. Metody zapewnienia integralności konstrukcji w trakcie jej eksploatacji.
2. Filozofia projektowania i eksploatacji konstrukcji: koncepcja niegraniczonej trwałości i bezpiecznej trwałości; tolerancja uszkodzeń. Wytrzymałość resztkowa konstrukcji.
3. Inżynierskie i rzeczywiste własności mechaniczne materiałów konstrukcyjnych.
4. Modele materiałów.
5. Monotoniczna i cykliczna krzywa odkształcenia.
6. Eksploatacyjne historie obciążenia – metody analizy i syntezy. Technika Rainflow. Liniowa kumulacja uszkodzeń zmęczeniowych. Efekty interakcji obciążeń.
7. Matematyczny opis krzywej Wöhlera. Przybliżona konstrukcja krzywej Wöhlera.
8. Wpływ naprężeń średnich na trwałość zmęczeniową.
9. Wpływ działania naprężeń zmiennoamplitudowych; zliczanie cykli zmęczeniowych.
10. Obliczenia trwałości elementów konstrukcyjnych zawierających karby.
11. Procedura prognozowania trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcji metodą naprężenia lokalnego.

Seminar classes:

1. Ocena rzeczywistych własności mechanicznych na podstawie inżynierskiej krzywej rozciągania – przykłady.
2. Wyznaczanie odkształceniowej odpowiedzi materiału przy cyklicznych obciążeniach eksploatacyjnych, z uwzględnieniem i bez uwzględnienia efektu Bauschingera – przykłady obliczeń.
3. Zastosowanie metody Collinsa do przybliżonej konstrukcji krzywej Wöhlera – przykłady obliczeń.
4. Zmęczenie zmiennoamplitudowe, wykorzystanie reguły Palmgrena-Minera – przykłady obliczeń.
5. Przykłady obliczania trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcji metodą naprężenia lokalnego – przykłady obliczeń.
6. Uwzględnienie wpływu naprężenia średniego – przykłady obliczeń dla próbek gładkich i elementów zawierających karby.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 56 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Participation in lectures 14 h
Participation in seminar classes 14 h
Realization of independently performed tasks 14 h
Preparation for classes 12 h
Contact hours 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1) Oceny zaliczeniowe z zajęć seminaryjnych w podstawowym terminie (Termin 1) wyznaczane są na podstawie średniej z ocen cząstkowych uzyskanych w trakcie tych zajęć w ciągu całego semestru, o ile spełnione są następujące warunki:
a) obecność na zajęciach,
b) zaliczenie na ocenę pozytywną każdego z kolokwiów podsumowujących omawiane działy tematyczne.

2) Student, który nie uzyskał pozytywnej oceny z zaliczenia zajęć seminaryjnych w Terminie 1, ma prawo do dwóch zaliczeń poprawkowych w terminach uzgodnionych z Prowadzącym te zajęcia, o ile spełniony jest warunek 1a).

3) Podstawą do wyznaczenia oceny końcowej z przedmiotu jest średnia ze wszystkich ocen zaliczeniowych.

4) Ocena końcowa jest pozytywna, jeśli ostateczna ocena zaliczeniowa z zajęć seminaryjnych jest pozytywna.

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z zakresu Wytrzymałości Materiałów ze studiów I stopnia na kierunku mechanicznym.

Recommended literature and teaching resources:

1. Skorupa M. Wykłady z Integralności Konstrukcji w Eksploatacji: http://zwmik.imir.agh.edu.pl/Dydaktyka
2. Kocańda S., Szala J. Podstawy obliczeń zmęczeniowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997.
2. Schijve J.: Fatigue of Structures and Materials. Kluver Academic Publishers, Dodrecht/Boston/London, 2001, ISBN 0-7923-7013-9 (HB), ISBN 0-7923-7014-7 (PB)

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

1 Machniewicz T. 2013, Fatigue crack growth prediction models for metallic materials – Part I: Overview of prediction concepts. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, vol. 36, No. 4, pp. 293–307.
2 Machniewicz T. 2013, Fatigue crack growth predictions for metallic materials – Part II: Strip Yield model: choices and decisions. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, vol. 36, No. 4, pp. 361–373.
3 Skorupa A., Skorupa M., Machniewicz T., Korbel A. 2014, Fatigue crack location and fatigue life for riveted lap joints in aircraft fuselage. Int. J. Fatigue., Vol. 58(8), pp. 209-217.
4 Skorupa M., Korbel A., Skorupa A., Machniewicz T. 2015, Observations and analyses of secondary bending for riveted lap joints. Int. J. Fatigue., Vol. 72, pp. 1-10, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2014.10.008
5 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Schijve J., Korbel A. 2015, Fatigue life prediction model for riveted lap joints. Engineering Failure Analysis, Vol. 53, pp. 111-123.
6 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A. 2015, Fatigue strength reduction factors at rivet holes for aircraft fuselage lap joints. Int. J. Fatigue, Vol. 80, pp. 417-425.
7 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A. 2016, Effect of load transfer by friction on the fatigue behaviour of riveted lap joints. Int. J. Fatigue, Vol. 90, pp. 1-11.
8 Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A. 2017, Fatigue life predictions for riveted lap joints. Int. J. Fatigue, Vol. 94, pp. 41-57.

Additional information:

None