Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Analiza sztywnościowo-wytrzymałościowa konstrukcji cienkościennych
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Jarosław Mańkowski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Mechanika Pojazdów i Maszyn Roboczych
Grupa przedmiotów:
Specjalnościowe
Kod przedmiotu:
1150-MB000-ISP-0324
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2022/2023
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin kontaktowych – 46 godz., w tym: • wykład - 30 godz.; • laboratorium - 15 godz. • konsultacje – 1 godz. 2) Praca własna studenta – 60 godz., w tym: • studia literaturowe: 15 godz. • przygotowanie do zajęć: 15 godz. • realizacja prac domowych i wykonanie sprawozdań: 30 godz. 3) RAZEM – 106 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,8 punktów ECTS – liczba godzin kontaktowych – 46 godz., w tym: • wykład - 30 godz.; • laboratorium - 15 godz; • konsultacje – 1 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2,4 punktów ECTS – 60 godz., w tym: • laboratorium - 15 godz.; • przygotowanie do zajęć: 15 godz. • realizacja prac domowych i wykonanie sprawozdań: 30 godz.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstaw mechaniki obejmująca zakres przedmiotów: Mechanika ogólna I, Mechanika ogólna II. Znajomość podstaw wytrzymałości materiałów obejmująca zakres przedmiotów: Wytrzymałość materiałów I, Wytrzymałość materiałów II. Znajomość podstaw konstrukcji maszyn obejmująca zakres przedmiotów: Podstaw konstrukcji maszyn, Projektowanie podstaw konstrukcji maszyn I, II. Znajomość podstaw metody elementów skończonych oraz umiejętność posługiwania się systemem Abaqus obejmująca zakres przedmiotu: Metoda elementów skończonych.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Poznanie zaawansowanych metod obliczeń sztywnościowo-wytrzymałościowych stosowanych w analizach konstrukcji cienkościennych.
Treści kształcenia:
Wykład 1. Integracja systemów CAD – MES. Modele geometryczne dla MES. Wykład obejmuje omówienie zagadnień dotyczących właściwego przygotowania modeli powierzchniowych do dyskretyzacji. 2. Konstrukcje prętowe, belkowe. Wykład obejmuje szczegółowe omówienie zagadnień związanych z modelowaniem konstrukcji prętowych modelowanych z wykorzystaniem elementów prętowych oraz belkowych. Analizy konstrukcji, w których elementy konstrukcyjne przenoszą zarówno obciążenia normalne, styczne, jak i momenty gnące. Analiza wpływu ścinania: teoria Bernouliego i Timoshenko. Szczegółowe omówienie zagadnień analiz postaci, sił krytycznych i częstości drgań własnych. 3. Omówienie zagadnień analiz koncentracji naprężeń w modelach powłokowych. 4. Wprowadzenie do analiz nieliniowych. Koncentracja naprężeń po przekroczeniu granicy plastyczności materiału. Wykład obejmuje podstawowe zagadnienia związane z iteracyjnymi metodami analiz zagadnień nieliniowych. Jako przykład – nieliniowość materiału, wielo-liniowy model sprężysto – plastyczny. 5. Modele powłokowe - analizy szczegółowe. Wykład obejmuje podstawowe zagadnienia dotyczące modelowania konstrukcji cienkościennych za pomocą elementów powłokowych. Sposoby wprowadzania obciążeń. Definiowanie warunków brzegowych. Problemy związane z konstrukcjami o złożonych geometrycznie kształtach, sposoby łączenia siatek. Ocena wytężenia konstrukcji – naprężenia normalne, styczne oraz zredukowane. Koncentracje naprężeń wynikające z utwierdzenia modelu oraz łączenia siatek MES. 6. Modele powłokowe - sposoby realizacji połączeń. Uproszczone i dokładne analizy połączeń (spawane, śrubowe, nitowe) w metalowych strukturach cienkościennych. 7. Modelowanie zadań uwzględnieniem wzajemne oddziaływanie części (zadania kontaktowe), w zakresie modeli powłokowych oraz belkowych. 8. Szczegółowe analizy struktur cienkościennych na przykładach konstrukcji kratownicowych i dźwigarów cienkościennych z wykorzystaniem pakietu Abaqus. Laboratorium: 1. Integracja systemów CAD – MES. Modele geometryczne dla MES. 2. Analiza kratownicy: modele prętowe, belkowe, siły krytyczne i częstości drgań własnych. 3. Koncentracje naprężeń - szczególne przypadki. 4. Analizy zagadnień nieliniowych - wstęp. 5. Analizy konstrukcji cienkościennych - cz. 1. 6. Analizy konstrukcji cienkościennych - cz. 2. 7. Analizy konstrukcji cienkościennych - cz. 3. 8. Analizy konstrukcji cienkościennych - cz. 4. 9. Analizy konstrukcji cienkościennych - cz. 5. 10. Uproszczone sposoby modelowanie połączeń (spawane, śrubowe, nitowe, sworzniowe). 11. Zagadnienie kontaktowe - uwzględnienie nieliniowej charakterystyki materiału. 12. Analiza dźwigara cienkościennego.
Metody oceny:
Wykład - Zaliczany jest na podstawie oceny uzyskanej z laboratorium. Laboratorium Prace domowe realizowane w formie krótkich projektów – zadań do wykonania na podstawie wiedzy przekazanej na wykładzie oraz praktyki zdobytej w trakcie realizacji ćwiczeń laboratoryjnych, które mają zakończyć się oddaniem pisemnego sprawozdania z wykonanej pracy.
Egzamin:
nie
Literatura:
Osiński J., Obliczenia wytrzymałościowe elementów maszyn z zastosowaniem metody elementów skończonych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998. Niezgodziński M. E. Niezgodziński T. Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo Techniczne, 1996.
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W1
Student zna metody integracji systemów CAD – MES
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W07, KMiBM_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W2
Student posiada wiedzę o modelowaniu i przygotowaniu modelu geometrycznego w MES, w tym zagadnienia dyskretyzacji, modelowania przy wykorzystaniu elementów powłokowych.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W3
Student posiada wiedzę w zakresie przygotowania modeli powłokowych MES, w których występuje koncentracja naprężeń.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W4
Student zna zasady określania i wyznaczania sił krytycznych i częstości drgań własnych z wykorzystaniem MES.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W5
Student zna zasady wprowadzania obciążeń oraz definiowania warunków brzegowych w modelach MES konstrukcji cienkościennych o złożonych geometrycznie kształtach, modelowanych przy użyciu elementów powłokowych.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W6
Student zna podstawowe metody rozwiązywania zagadnień nieliniowych stosowane w systemach MES.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W7
Student zna podstawowe zasady modelowania zagadnień kontaktowych w modelach bryłowych.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W8
Student zna zasady oceny naprężeń w układach lokalnych.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_W9
Student potrafi dokonać oceny wytężenia konstrukcji złożonej konstrukcji cienkościennej z wykorzystaniem MES.
Weryfikacja: Rozmowa przy sprawdzaniu pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_W04, KMiBM_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_U1
Student potrafi przygotować model geometryczny do dyskretyzacji. Potrafi dokonać podział geometrii na odpowiednie powierzchnie. Rozumie znaczenie szczegółów (promienie, fazy, zmiany grubości) i potrafi je odpowiednio uwzględnić w modelu powłokowym.
Weryfikacja: Sprawozdanie z pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_U15, KMiBM_U16, KMiBM_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_U2
Student potrafi wykonać analizę sił krytycznych oraz częstości drgań własnych złożonej struktury z wykorzystaniem różnych modeli MES.
Weryfikacja: Sprawozdanie z pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_U03, KMiBM_U15, KMiBM_U16, KMiBM_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_U3
Student posiada umiejętności praktycznego wykorzystania systemów MES w analizie stanu naprężenia wokół koncentratora. Potrafi dokonać optymalizacji zadania MES pod względem liczby elementów, rodzaju elementów (funkcje kształtu) oraz jakości siatki (deformacja siatki i jej wpływ na wyniki analiz).
Weryfikacja: Sprawozdanie z pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_U03, KMiBM_U15, KMiBM_U16, KMiBM_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_U4
Student potrafi dobrać odpowiednie parametry oraz wykonać nieliniową statyczną analizę stanu wytężenia i deformacji struktury cienkościennej wykonanej z materiału o nieliniowej charakterystyce.
Weryfikacja: Sprawozdanie z pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_U03, KMiBM_U15, KMiBM_U16, KMiBM_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_U5
Student potrafi wykonać analizę wzajemnego oddziaływania części w strukturach cienkościennych (zadanie kontaktowe) z wykorzystaniem MES.
Weryfikacja: Sprawozdanie z pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_U03, KMiBM_U15, KMiBM_U16, KMiBM_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_U6
Student potrafi w modelach MES stosować uproszczone sposoby modelowania połączeń.
Weryfikacja: Sprawozdanie z pracy domowej
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_U03, KMiBM_U15, KMiBM_U16, KMiBM_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka 1150-MB000-ISP-0324_K1
Student jest świadomy konieczności pogłębiania wiedzy w zakresie zaawansowanych technik obliczeniowych oraz zna możliwości dalszego rozwoju w tym kierunku na wydz. Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych. Rozumie problemy związane z oceną bezpieczeństwa konstrukcji i ma świadomość odpowiedzialności ciążącej na osobie dokonującej analiz wytrzymałościowych.
Weryfikacja: Ocena wykonywania zadań w trakcie realizacji ćwiczeń laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMiBM_K01, KMiBM_K02, KMiBM_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: