Αντοχή Υλικών

Printer-friendly version
Τίτλος: 
Αντοχή Υλικών
Κωδικός Μαθήματος: 
ΜΗ0111
Αναλυτική Περιγραφή Μαθήματος: 
Εξάμηνο: 
3o
Μονάδες ΕCTS: 
4,5
Μάθημα Κορμού
Προαπαιτούμενα Μαθήματα: 
Περιγραφή: 

Περιγραφή του μαθήματος:

Ορισμός/υπολογισμός της τάσης, διαγράμματα εφελκυστικής τάσης/παραμόρφωσης, πλαστική παραμόρφωση, όλκιμη και ψαθυρή θραύση, μέτρο ελαστικότητας, όριο διαρροής, όριο εφελκυστικής αντοχής, ο νόμος του Hooke, ο λόγος του Poisson, θερμικές τάσεις και μετατοπίσεις, ορισμός/υπολογισμός της διατμητικής τάσης, επιτρεπόμενες τάσεις / συντελεστής ασφαλείας, στρέψη, υπολογισμός της διατμητικής παραμόρφωσης, η εξίσωση της στρέψης, ορισμός και υπολογισμός της πολικής ροπής αδράνειας, κάμψη δοκού, ροπές αδρανείας μιας διατομής, κεντροειδή επιφανειών, μετατοπίσεις ευθείων, πρισματικών και ομογενών δοκών λόγω καθαρής κάμψης, υπολογισμός της ελαστικής γραμμής, μετατοπίσεις δοκών και ατράκτων, μετατοπίσεις και γωνία κλίσης με ολοκλήρωση, συνδυασμένες καταπονήσεις, εντατικές καταστάσεις που προκαλούνται από συνδυασμένες καταπονήσεις, μηχανική συμπεριφορά μεταλλικών υλικών, ερπυσμός, κόπωση, κόπωση με παρουσία ρωγμών / εγκοπών, σκληρότητα, κρούση, επίδραση της διάβρωσης στην διάρκεια ζωής του υλικού.

Στόχοι του μαθήματος:

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, θα είστε ικανοί να πραγματοποιήσετε τα παρακάτω:

  • Προετοιμασία και κατασκευή διαγραμμάτων ελευθέρου σώματος.
  • Επίλυση προβλημάτων που περιλαμβάνουν στατικών τάσεων και παραμορφώσεων.
  • Υπολογισμό αξονικών παραμορφώσεων μιας δομής.
  • Επίλυση προβλημάτων με ατράκτους υπό στρεπτικά φορτία.
  • Υπολογισμό μετατοπίσεων σε δοκούς υπό διάφορες φορτίσεις και στηρίξεις.
  • Υπολογισμό διατμητικών τάσεων και καμπτικών ροπών σε δοκών, χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα διαγράμματα.

Στόχοι για τον εισηγητή:

  • Να παρέχει σε όλους τους μαθητές τα απαραίτητα εργαλεία για να επιτύχουν στην επιδίωξη της βαθύτερης κατανόησης των βασικών αρχών της αντοχής των υλικών.
  • Να εξασφαλίζει σε όλους τους μαθητές την αναγκαίες προϋποθέσεις για την επιτυχή κατανόηση και αφομοίωση της διδακτέας ύλης.
  • Να παρέχει ικανοποιητική ανάδραση, βοηθώντας τους φοιτητές να καταλαβαίνουν την πρόοδό τους κατά την διάρκεια του εξαμήνου και για το σκοπό της απόκτησης της γνώσης των βασικών αρχών της αντοχής υλικών.
  • Να βοηθήσει την εκμάθηση των φοιτητών με την χρήση κατάλληλης τεχνολογίας και να αναπαραστήσει τις εφαρμογές της μηχανικής με προβλήματα από τον πραγματικό κόσμο.

ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ

Μάθημα 1ο Επισκόπηση της μηχανικής των υλικών

- Εξωτερικά φορτία / ισοδύναμες φορτίσεις / κεντροειδή

- Είδη στηρίξεων και αντίστοιχες αντιδράσεις

- Εξισώσεις ισορροπίας

- Διαγράμματα ελευθέρου σώματος: εσωτερικές δυνάμεις και αντιδράσεις στήριξης

- Διαγράμματα διατμητικών δυνάμεων και καμπτικών ροπών

Μάθημα 2ο Ορισμός της τάσης

- Ορισμός / υπολογισμός της τάσης (3 κύριες και 3 διατμητικές τάσεις)

- Ορισμός / υπολογισμός της κύριας τάσης

- Διαγράμματα εφελκυστικής τάσης/παραμόρφωσης

- Πλαστική παραμόρφωση

- Όλκιμη και ψαθυρή θραύση

Μάθημα 3ο Μηχανική συμπεριφορά σε εφελκυσμό και θλίψη

- Το μέτρο ελαστικότητας (Μέτρο του Young)

- Ορισμοί των μηχανικών ιδιοτήτων (π.χ. όριο διαρροής, εφελκυστική αντοχή, κλπ)

- Ο νόμος του Hooke

- Ο λόγος του Poisson

- Θερμικές τάσεις και μετατοπίσεις

Μάθημα 4ο Διάτμηση

- Ορισμός / υπολογισμός της διατμητικής τάσης

- Διατμητικές δυνάμεις / επιφάνειες σε διάτμηση για απλές συνδέσεις

- Επιτρεπόμενες τάσεις / συντελεστής ασφαλείας

Μάθημα 5ο Στρέψη

- Εισαγωγή στην στρέψη / στρέψη ατράκτων

- Υπολογισμός της διατμητικής παραμόρφωσης από στρέψη

- Η εξίσωση της στρέψης

- Ορισμός / υπολογισμός της πολικής ροπής αδρανείας

- Απόλυτη μέγιστη διατμητική τάση

Μάθημα 6ο Κάμψη δοκών

- Γενική ανασκόπηση των δοκών

- Διαγράμματα αξονικών, διατμητικών δυνάμεων και καμπτικών ροπών

- Ροπή αδράνειας μιας διατομής

- Κεντροειδή επιφανειών: γενικές εξισώσεις, σύνθετες γεωμετρίες, άξονες συμμετρίας

- Ροπές αδρανείας επιφάνειας (2η ροπή επιφάνειας): Ix, Iy, Iz = J (πολική ροπή αδρανείας)

Μάθημα 7ο Κάμψη δοκών

- Γραφική μέθοδος για την κατασκευή των διαγραμμάτων δυνάμεων και ροπών

- Ανασκόπηση των μετατοπίσεων σε ευθείες, πρισματικές και ομογενείς δοκούς λόγω καθαρής κάμψης

- Υπολογισμός της ελαστικής γραμμής

- Παραδείγματα της κάμψης δοκών

Μάθημα 8ο Κάμψη δοκών

- Υπολογισμός της ελαστικής γραμμής

- Παραδείγματα της κάμψης δοκών

Μάθημα 9ο Μετατοπίσεις σε δοκούς και ατράκτους

- Η ελαστική γραμμή και πώς υπολογίζεται

- Μετατοπίσεις και γωνία κλίσης με ολοκλήρωση

- Παραδείγματα υπολογισμού της κλίσης και της μετατόπισης με την χρήση της μεθόδου ολοκλήρωσης

Μάθημα 10ο Συνδυασμένη καταπόνηση

- Ανασκόπηση της αρχής της υπέρθεσης

- Γραμμική συσχέτιση μεταξύ φόρτισης και τάσης ή μετατόπισης

- Παραδοχές σχετικά με την γεωμετρία για την επιβολή των επιδράσεων της φόρτισης

- Εντατική κατάσταση που προκαλείται από την συνδυασμένη καταπόνηση

Μάθημα 11ο Μηχανική συμπεριφορά μεταλλικών υλικών

- Ερπυσμός

- Κόπωση

Μάθημα 12ο Μηχανική συμπεριφορά μεταλλικών υλικών

- Κόπωση με παρουσία ρωγμών / εγκοπών

- Σκληρότητα

Μάθημα 13ο Μηχανική συμπεριφορά μεταλλικών υλικών

- Κρούση

- Επίδραση της διάβρωσης στην διάρκεια ζωής του υλικού.

Ώρες διδασκαλίας: 
Πέμπτη (Thursday) 09.00 - 12.00
Μέθοδος εξέτασης: 

Βαθμολογία:

Η βαθμολογία υπολογίζεται με βάση δυο εξετάσεις: μία εξέταση στο πρώτο μισό του εξαμήνου και μια τελική εξέταση. Η εξέταση στο πρώτο μισό του εξαμήνου καλύπτει το 40 % της ολικής εξεταστέας ύλης και η τελική εξέταση το υπόλοιπο 60 % της ύλης. Οι φοιτητές που δεν θα πάρουν συνολικά προβιβάσιμο βαθμό από αυτές τις δυο εξεταστικές, θα επανα-εξεταστούν τον Σεπτέμβριο σε όλη την ύλη του μαθήματος (100 %).

Ο βαθμός του μαθήματος υπολογίζεται ως ακολούθως:

(Τελικός βαθμός) = (βαθμός στην εξέταση στο πρώτο μισό του εξαμήνου) x 40% + (βαθμός στην τελική εξέταση) x 60%

Η εξέταση του Σεπτεμβρίου καλύπτει όλη την εξεταστέα ύλη (100 %).

Βιβλιογραφία:

Συναφή προτεινόμενη βιβλιογραφία:

  • F. Beer and E. Johnston, Jr., Μηχανική των Υλικών, 2η έκδοση στο SI, Τόμος Α και Β, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσ/νίκη, 1999
  • Π. Βουθούνης, Τεχνική μηχανική: Αντοχή των υλικών, Αθήνα, 2005.
  • Θ. Κερμανίδης, Αντοχή υλικών, Singular Publications, Πάτρα, 1995.
  • Ε. Παπαμίχος και Ν. Χαραλαμπάκης, Αντοχή των υλικών, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσ/νίκη, 2005.
  • W. Nash, Αντοχή των υλικών, Μτφρ. Σ. Περσίδης και Γ. Τυπάδης, Schaum's outline series, ΕΣΠΙ, Αθήνα, 1988.
  • Π. Βουθούνης, Μηχανική παραμορφωσίμου στερεού Ι - Ασκήσεις, Αθήνα, 2002.

Σημειώσεις ανά εβδομάδα

Θέματα παλαιώτερων εξετάσεων: