Course syllabus
Kurs-PM
TME017 TME017 Hållfasthetslära lp4 VT21 (5 hp)
Kursen ges av institutionen för Mekanik och maritima vetenskaper
Kontaktuppgifter
Föreläsare & examinator:
Peter Olsson, peter.olsson@chalmers.se
(Ansvarar för kursadministration, föreläsningar, övningar, examination.)
Studentrepresentanter
Kursens syfte
Ge kunskap om hållfasthetslärans begrepp, metoder, mekanismer och begränsningar, samt förmåga att kunna formulera, och lösa, enklare hållfasthetsproblem och bedöma noggrannhet i modell och lösning.
Innehåll
Konstitutiva (material-)samband, kinematiska samband (deformationers geometri), och jämviktssamband för stänger, axlar och balkar behandlas utförligt. Metoder för att bestämma snittkraftfördelningen i strukturer (bärverk) sammansatta av sådana konstruktionselement beskrivs, och det visas hur spänningarna kan bestämmas (givet snittkrafterna). Konstruktionerna kan vara belastade av yttre laster, temperaturlaster och tvångskrafter. Elastisk stabilitet hos axialbelastade balkar gås igenom. Vidare behandlas allmänna spänningstillstånd, speciellt spänningar i tryckkärl och tjockväggiga rör. Begreppen huvudspänningar, effektivspänningar och villkor för plastisk deformation gås igenom. En (mycket) kort introduktion till spänningskoncentration, utmattning och finita elementmetoden ingår.
Schema
TimeEdit
Kurslitteratur
Grundläggande hållfasthetslära, H Lundh, Studentlitteratur. (Cremona.)
Matrisformulerad förskjutningsmetod för analys av stångbärverk, S Alfredsson, M Enelund och M Ekh, Tillämpad mekanik, Chalmers. (Kommer att vara tillgänglig på kurshemsidan i Canvas.)
Exempelsamling i hållfasthetslära U77b, P Möller, Tillämpad mekanik, Chalmers. (Kommer att vara tillgänglig på kurshemsidan i Canvas.)
Extra övningsexempel. (Kommer att vara tillgänglig på kurshemsidan i Canvas.)
Formelsamling i hållfasthetslära, M Ekh, P Hansbo och J Brouzoulis, Chalmers. (Kommer att vara tillgänglig på kurshemsidan i Canvas.)
Kursens upplägg
Som stöd för den egna inlärningen och därmed examinationen ges videoföreläsningar, samt videoräkneövningar.
Ni har hört det förut, men det förtjänar att upprepas: “Självständig övning i problemlösning (liksom i prickskytte) är en beprövad väg till framgång.” (L. Luke.)
På föreläsningarna kommer den teori som ingår i kursen att gås igenom. Det kan inte skada att läsa igenom motsvarande avsnitt i boken i förväg.
Lärandemål
Efter fullgjord kurs ska studenten kunna
• behärska begreppen laster, deformationer, töjningar (mekaniska och termiska) och spänningar.
• Behärska konstitutiva samband för elastiska material och villkor för plastisk deformation
• behärska bestämning av spänningar och deformationer i enklare konstruktionskomponenter såsom stänger, axlar, balkar och tryckkärl (tunnväggiga och tjockväggiga).
• behärska formulering av kompatibilitetsvillkor för enklare konstruktioner som stångbärvek, axelsystem och balksystem
• behärska begreppen huvudspänningar och effektivspänningar för allmänna spänningstillstånd.
• behärska riskbedömning för utknäckning av tryckbelastade strävor
• bedöma risk för haveri med avseende på maximal spänning, utmattning och instabilitet.
• beräkna spänningar och deformationer i ett plant elastiskt problem med hjälp av finit elementmetod.
Examination
Tentamen bestående av fem uppgifter som vardera kan ge 5 skrivningspoäng. Dessutom kan upp till 3 bonuspoäng fås från en övningsskrivning. Betygsgränser på tentamen är:
• 0–9 p underkänd
• 10–14 p betyg 3
• 15–19 p betyg 4
• 20 p –… betyg 5.
Tentamensdatum enligt Studieportalen.
För slutbetyg krävs godkänd tentamen samt godkänd beräkningsuppgift. Slutbetyget är lika med tentamensbetyget (inkl ev bonus).
Beräkningsuppgift
En obligatorisk beräkningsuppgift skall lösas av deltagarna.
Övningsskrivning
En övningsskrivning ges (digitalt) under kursen. Resultatet på övningsskrivningen omvandlas till bonuspoäng vilka kan tillgodoräknas på tentamen (men bara fram till nästa läsårs ordinarie tentamen).
Veckoschema
Planerade föreläsningar, räkneövningar/räknestugor, handledningstillfällen för beräkningsuppgiften samt övningsskrivningen.
|
(Kalender-vecka 12) |
|
|
Läsvecka 1 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 1 |
Må 22/3 |
10–12 |
Kursöversikt. Introduktion. Stången, Hookes lag Normalspänning och |
2 3.1–3.3 5.2 |
|
Föreläsning 2 |
To 25/3 |
8–10 |
Elastiska stångbärverk |
4.1-4.2, självstudier 4.3 3.4 |
|
Föreläsning 3 |
To 25/3 |
13–15 |
Vridning |
6.1-6.2, 16.7 6.3 (5.4) |
|
Räkneövning/ -räknestuga 1 |
Fre 26/3 |
10–12 |
|
1.7, 1.18, öex 1,2.6, 2.23, rek. uppg.: 1.4, 1.5, 1.6, , 1.13, 1.17, 1.9, 1.19, 2.2, 2.3, 2.5, 2.8, 2.15, 2.19 |
|
(Kalender-vecka 13) |
|
|
Läsvecka 2 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 4
|
Må 29/3 |
10–12 |
Stödreaktioner, laster och snittstorheter |
7.1
|
|
Räkneövning/ -räknestuga 2
|
Må 29/3 |
15–16 |
|
4.10, 4.18, öex 4 |
|
(Kalender-vecka 15) |
|
|
Läsvecka 3 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 5 |
Må 12/4 |
8–10 |
Normalspänning vid böjning Yttröghetsmoment |
7.3 7.4.2 |
|
Räkneövning/ -räknestuga 3 |
Må 12/4 | 13-15 |
|
6.3a-c, 6.8 |
|
Föreläsning 6 |
To 15/4 |
8–10 |
Skjuvspänning vid böjning |
7.5 |
|
Räkneövning/ - räknestuga 4 |
To 15/4 |
10–12 |
|
5.17, 5.21, 5.26 |
|
(Kalender- |
|
|
Läsvecka 4 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 7 |
Må 19/4 |
10-12 |
Deformation vid böjning Elementarfall |
7.6 7.7 |
|
DUGGA |
Må 19/4 |
13-15 |
Övningsskrivning |
Omfattning: Allt fram till och med Föreläsning 6 resp. Räkneövning/räknestuga 4. |
|
Föreläsning 8 |
To 22/4 |
8-10 |
Elastisk instabilitet, axialbelastad balk, Eulers knäckfall |
8.1 – 8.4, öex 11 |
|
Räkneövning / |
To 22/4 |
10-12 |
|
6.10, 6.11, öex 9, 7.6, 7.16, |
|
(Kalender-vecka 17) |
|
|
Läsvecka 5 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 9 |
Må 26/4 |
10-12 |
Allmänna spänningstillstånd |
9.2, 9.2.1, 9.2.3-9.2.8 |
|
Beräknings-uppgift |
Må 26/4 |
13–15 |
Genomgång av uppgiften |
|
|
Räkneövning/-räknestuga 6 |
To 29/4 |
10–12 |
|
8.1, 8.4, 8.21 |
|
(Kalender-vecka 18) |
|
|
Läsvecka 6 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 10 |
Må 3/5 |
10–12 |
Tunnväggiga cylindriska och sfäriska behållare |
9.2.9 9.3, 9.3.1-9.3.2 |
|
Beräknings-uppgift |
To 6/5 |
10–12 |
Handledning |
|
|
Räkneövning/ -räknestuga 7 |
Fre 7/5 |
10–12 |
|
8.13, 8.9ab, rek. uppg.: 8.8, 8.12, 8.14, 8.15, 8.18 |
|
(Kalender-vecka 19) |
|
|
Läsvecka 7 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 11 |
Må 10/5 |
10–12 |
Tjockväggiga rör — plana cirkulära skivor |
9.2.10, 9.4, 11 |
|
Räkneövning/ -räknestuga 8 |
Må 10/5 |
13-15 |
|
9.1, 9,3, öex 8 |
|
(Kalender-vecka 20) |
|
|
Läsvecka 8 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 12 |
Må 20/5 |
8-10 |
Spänningskoncentration |
13.4.2 |
|
Föreläsning 13 |
Må 20/5 |
13–15 |
Utmattning |
13, öex 12 |
|
Beräknings-uppgift |
To 20/5 |
8-10 |
Handledning |
|
|
Räkneövning/ -räknestuga 9 |
To 20/5 |
10-12 |
|
(Ev. gammal tenta) |
|
(Kalender-vecka 21) |
|
|
Läsvecka 9 |
Kap./Övn.-uppg. |
|
Föreläsning 14 |
Må 24/5 |
10–12 |
Sammanfattning |
|
|
Beräknings-uppgift |
Ti 25/5 |
13–15 |
Handledning |
|
|
Räkneövning/ -räknestuga 10 |
On 26/5 |
13–15 |
|
(Ev. gammal tenta) |