Mechanika i wytrzymałość materiałów

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE Mechanika i wytrzymałość materiałów KIERUNEK: Odnawialne Źródła Energii STOPIEŃ/SEMESTR: I, inżynierski / II semestr TRYB: stacjonarny I. KARTA PRZEDMIOTU KOD ECTS: 6.19-MWM NAZWA JEDNOSTKI PROWADZĄCEJ PRZEDMIOT: Samodzielna Katedra Inżynierii Procesowej CEL PRZEDMIOTU C1- Zapoznanie studentów ze skutkami oddziaływania obciążeń zewnętrznych, rodzajami więzów konstrukcyjnych i ich oddziaływaniami oraz przypadkami wytrzymałościowymi C2- Zapoznanie studentów z postaciami i warunkami równowagi jakie muszą być spełnione przy rozwiązywaniu zagadnień technicznych C3- Zapoznanie studentów z metodami i metodyką badań oraz opisem i oceną własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych C4- Zapoznanie studentów z opisem i oceną własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych C5- Zapoznanie studentów z metodami doboru dopuszczalnych obciążeń i wymiarów elementów konstrukcyjnych dla różnych przypadków wytrzymałościowych. C6- Zapoznanie studentów z ogólnymi prawami opisującymi ruch ciał. C7- Zapoznanie studentów z zastosowaniem mechaniki i wytrzymałości w praktycznym rozwiązywaniu zagadnień technicznych oraz oddziaływaniem obciążeń i obiektów na środowisko WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Znajomość matematyki na poziomie, co najmniej podstawowym 2. Znajomość podstaw statystyki - opracowywania wyników badań EFEKTY KSZTAŁCENIA Wiedza W 1- Wykazuje się wiedzą z zakresu podstaw mechaniki oraz podstaw wytrzymałości materiałów oraz stosowanego w tej dziedzinie słownictwa jak i pojęć. Ma niezbędną wiedze potrzebną do formułowania warunków wytrzymałościowych dla danego elementu konstrukcyjnego, zna zasady obowiązujące przy przeprowadzaniu obliczeń wytrzymałościowych dla podstawowych, typowych konstrukcji technicznych W 2 - Ma niezbędną wiedze potrzebną do przeprowadzania analizy skutków działania obciążeń na konstrukcję, zna podstawowe metody badań i oceny właściwości mechanicznych materiałów. Umiejętności U 1 - Student potrafi zidentyfikować rodzaje więzów, dokonać ich doboru, wyjaśnić ich oddziaływanie, uzewnętrzniać siły wewnętrzne w elementach konstrukcyjnych, wytłumaczyć i zinterpretować zjawiska, a także podać skutki jakie zachodzą w ciałach poddawanych oddziaływaniu obciążeniom. Student potrafi 1

sformułować warunki równowagi dla zbieżnego, równoległego i dowolnego płaskiego układu sił. Umie opisać i rozróżnić podstawowe ruchy ciał. Potrafi opracować, zinterpretować i ocenić wyniki obliczeń, a także zastosować metodykę rozwiązywania zagadnień technicznych w praktyce. Potrafi ze zrozumieniem analizować opracowania techniczne z zakresu mechaniki i wytrzymałości materiałów U 2 - Student potrafi zidentyfikować rodzaje przypadków wytrzymałościowych jakiemu poddawany jest element konstrukcyjny, analizować stany naprężeń i odkształceń występujące w elementach konstrukcyjnych, a także podać skutki jakie zachodzą w ciałach poddawanych oddziaływaniu obciążeniom. Potrafi sformułować kryteria wytrzymałościowe dla typowych podstawowych przypadków wytrzymałościowych oraz dokonać ich interpretacji, obliczyć oraz dobrać dopuszczalne wartości obciążeń i wymiary elementów konstrukcyjnych dla różnych przypadków wytrzymałościowych. Student potrafi także dobrać rodzaje badań wymaganych do oceny własności mechanicznych materiałów i ocenić wyniki tych badań. Potrafi ze zrozumieniem analizować opracowania techniczne. Kompetencje społeczne K 1- Jest świadom swej społecznej roli inżyniera, odpowiedzialności za prezentowane zagadnienia i wyniki obliczeń oraz potrafi dyskutować i myśleć koncepcyjnie, wykazując jednocześnie umiejętność i kreatywność w rozwiązywaniu zagadnień technicznych. K 2- Jest świadom skutków oddziaływania obciążeń na elementy konstrukcyjne i swojej odpowiedzialności społecznej za prezentowane zagadnienia, potrafi przedstawić i omówić w sposób popularno-naukowy oddziaływania obciążeń na obiekty techniczne oraz środowisko, a także potrafi pracować samodzielnie jak i zespołowo. 2

Forma zajęć wykłady (W) (Tematy wykładów) Liczba godzin Forma zajęć laboratorium (L), konwersatorium (K), seminarium (S), zajęcia projektowe (P) W1-Podstawowe pojęcia i definicje, siły i układy sił oraz więzy. 2 L1a - Zajęcia wprowadzające - zakres i wymogi. 1 Oddziaływanie obciążeń na obiekty i środowisko. W2- Rzutowanie wektorów. Redukcja i warunki równowagi 1 L1b - Rozkładanie i składanie sił oraz uzewnętrznianie sił wewnętrznych. 1 zbieżnego układu sił. W3- Moment siły, para sił, zagadnienie redukcji dowolnego 1 L2 - Identyfikacja i wyznaczanie sił wewnętrznych w płaskich 2 układu sił, warunki równowagi dowolnego układu sił zbieżnych układach prętowych i cięgnowych W4- Kratownice i ramy. Geometria mas, moment bezwładności. 1 L3 - Próba stycznego rozciągania i ściskania metali. 1 W5-Tarcie - rodzaje i prawa tarcia. Równia samohamowna 1 L4 - Kolokwium nr 1 1 W6-Własności ciał odkształcalnych oraz stosowane modele 1 L5 Wyznaczanie udarności metali. Pomiary twardości metali 2 elementów konstrukcyjnych. Rodzaje naprężeń. metodami Brinella, Vickersa i młotkiem Poldiego W7-Prawo Hooke a. Doświadczalne określanie własności 1 L6- Rozwiązywanie zagadnień technicznych, w których występują 4 materiałów, naprężenia dopuszczalne. dowolne płaskie układy sił W8- Analiza jednoosiowego stanu naprężeń. Rodzaje odkształceń 1 L7 - Próba skręcania prętów o dowolnym przekroju oraz ba- 2 i naprężeń. danie belek poddawanych zginaniu. Tensometria elektro- oporowa W9- Zbiorniki cienkościenne - analiza stanu naprężenia. Ścinanie 1 L8 - Dobór przekroju oraz wyznaczanie obciążeń dopuszczal- 2 techniczne. Warunki wytrzymałościowe nych i odkształceń prętów poddanych ściskaniu lub roz- ciąganiu. W10-Skręcanie prętów stan naprężenia i odkształcenia. Warunki 1 L9 - Obliczanie zbiorników cienkościennych - dobór wymia- 2 wytrzymałościowe rów W11- Zginanie prętów prostych. Moment zginający, siła poprzeczna 1 L10a - Kolokwium nr 2. 1 i tnąca. Czyste zginanie W12- Hipotezy wytężeniowe. Wytrzymałość złożona 1 L10b- Badanie i analiza stanu naprężenia w prętach podlegających 1 wyboczeniu. Analiza wyników kol. nr 2 W13-Wyboczenie i naprężenia krytyczne. 1 L11- Dobór obciążeń i wymiarów elementów podlegających 2 ścinaniu oraz skręcaniu W14- Wprowadzenie do opisu ruchu i podstaw dynamiki punktu 1 L12-Dobór i obliczanie elementów podlegających zginaniu. 4 materialnego. L13 - Kolokwium nr 3. 1 - L14- Analiza stanu naprężenia w elementów, w których występuje złożony stan naprężenia. Liczba godzin 1 3

Suma godzin - L15- Kolokwium poprawkowe i zaliczenie zajęć 2-15 30 4

NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. Wykład z prezentacją multimedialną i lub wykład problemowy. 2. Ćwiczenia laboratoryjne i audytoryjne z wytrzymałości materiałów 3. Przezrocza, rysunki i modele elementów konstrukcyjnych oraz więzów. 4. Zbiory zadań z mechaniki oraz wytrzymałości materiałów wraz metodyką ich rozwiązywania oraz komentarzem. 5. Metoda projektów, rozwiązywanie zagadnień technicznych, praca w grupach oraz pokazy badań materiałów. SPOSOBY OCENY (F-FORMUJĄCA, P-PODSUMOWUJĄCA) F1. Sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych F2. Ocena stopnia przygotowania do zajęć laboratoryjnych. F3. Ocena członków grupy wykonujących obliczenia. F4. Ocena członków grupy przeprowadzających badania P1. Kolokwium pisemne z wykładu (test). P2 Kolokwia pisemne z zajęć laboratoryjno-konwersatoryjnych P3. Testy sprawdzające przygotowanie studentów do zajęć laboratoryjnych. P4. Ocena średnia z kolokwiów oraz sprawozdań i przygotowania do zajęć. Forma aktywności Godziny kontaktowe z nauczycielem Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych i konwersatoryjnych (rozwiązywanie zestawów zadań) Przygotowanie się do kolokwium z wykładu Udział w konsultacjach SUMA SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności udział w wykładach: 15 godz. udział w zajęciach laboratoryjnych: 30 godz. 45 godzin 15 godzin 5 godzin 110 godzin 3 LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Osiński Z., Mechanika ogólna. Wyd. PWN, Warszawa 2000 2. Janka R.M.: Podstawy mechaniki. Teoria i zagadnienia metodyczne statyki. Wyd. Uniwersytetu Opolskiego, Opole 2007 3. Głowacki H.: Mechanika techniczna. Wytrzymałość materiałów. Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2000. 4. Lewiński J., Wilczyński A., Witemberg-Perzyk D.: Podstawy wytrzymałości materiałów. Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2000. 5. Cieślar B.: Metodyczny zbiór zadań z wytrzymałości materiałów. Wyd. PŚl, Gliwice 2000 6. Praca zbiorowa pod red. M. Banasiaka, Ćwiczenia laboratoryjne z wytrzymałości materiałów. Warszawa, PWN, 2009 PROWADZĄCY PRZEDMIOT (IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. Wykład : prof. ndzw. dr hab. inż. Ryszard Marian Janka 2. laboratorium (i konwersatorium): mgr Izabela Pietkun-Greber. 3. Adres e-mail: rjanka@uni.opole.pl 5

II. FORMY OCENY SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia W 1 W 2 W 3 U 1 U 2 U 3 na ocenę 2 na ocenę 3 na ocenę 4 na ocenę 5 Nie zna podstawowych praw mechaniki, oznaczeń więzów, ich oddziaływań, uzewnętrzniania sił wew., skutków obciążeń oraz nie potrafi rozpoznawać przypadków wytrzymałościowych Nie zna metod i metodyki badania materiałów, opracowywania i interpretacji wyników badań wytrzymałościowych Nie potrafi sformułować i wykorzystać kryteria wytrzymałościowe dla wszystkich podstawowych przypadków wytrzymałościowych Nie umie sformułować równań równowagi oraz nie zna metod i metodyki badania materiałów, opracowywania i interpretacji wyników badań wytrzymałościowych Nie potrafi sformułować i wykorzystać kryteria wytrzymałościowe dla wszystkich podstawowych przypadków wytrzymałościowych Nie potrafi obliczyć dopuszczalnego obciążenia i dobrać wymiary dla elementu konstrukcyjnych pod- Wiedza Zna oznaczenia więzów i ich oddziaływania oraz metodę uzewnętrzniania sił skutki oddziaływania obciążeń oraz umie rozpoznawać przypadki wytrzymałościowe Zna metody i metodykę badań wł. mechanicznych, ich znaczenie i potrafi opracować wyniki badań Potrafi podać i zastosować praktycznie warunki wytrzymałościowe, lecz nie umie dokonać ich odpowiedniej interpretacji Umiejętności Potrafi napisać równania równowagi oraz podać metody badania materiałów, opracowywania i interpretacji wyników badań wytrzymałościowych Potrafi podać i zastosować praktycznie warunki wytrzymałościowe, lecz nie umie dokonać ich odpowiedniej interpretacji Potrafi obliczyć dopuszczalne obciążenie i wymiary dla najprostszych przypadków wytrzymało- Potrafi określać rodzaje oddziaływań, uzewnętrzniać siły wewnętrzne, skutki oddziaływań, analizować i rozróżniać przypadki wytrzymałościowe Zna metody i metodykę badań wł. mech., umie opracować wyniki badań, potrafi dokonać ich interpretacji, dobrać metody badań do danego analizowanego przypadku Potrafi sklasyfikować i praktycznie sformułować warunki wytrzymałościowe oraz dokonać ich analizy i interpretacji Potrafi dokonać przekształcenia rów. równowagi, sprawdzić wyniki oraz wyciągać wnioski z badań Potrafi sklasyfikować i praktycznie sformułować warunki wytrzymałościowe oraz dokonać ich analizy i interpretacji Potrafi praktycznie dobierać dopuszczalne obciążenia i wymiary dla elementu konstruk- Umie samodzielnie dobrać więzy dla danej konstrukcji i dokonać uzasadnienia, dokonać interpretacji danego przypadku wytrzymałościowego Zna dodatkowo praktycznie zastosowanie i dodatkowo szereg innych metod badań wł. mech. materiałów oraz inne metody opracowywania wyników badań Potrafi samodzielnie formułować warunki wytrzymałościowe, stosować hipotezy wytrzymałościowe i dodatkowo optymalizować konstrukcję Potrafi dokonać przekształcenia rów. równowagi, wyciągać wnioski oraz dokonać uogólnień wyników obliczeń i badań Potrafi samodzielnie formułować warunki wytrzymałościowe, stosować hipotezy wytrzymałościowe i dodatkowo optymalizować konstrukcję Potrafi modyfikować i optymalizować obciążenia konstrukcji oraz dokonać ich analizy i modelować no- 6

K 1 K 2 dawanych różnym obciążeniom Nie uczestniczy w dyskusjach i pracach zespołowych oraz nie wykazuje umiejętności rozwiązywania zagadnień technicznych Nie zna analizowanych zagadnień, nie poczuwa się do odpowiedzialności za prezentowane treści i wyniki obliczeń ściowych Kompetencje społeczne Sporadycznie i bez zaangażowania uczestniczy w dyskusjach, miernie angażuje się w pracę zespołową i słabo rozwiązuje zagadnienia techniczne Ma fragmentaryczne wiadomości na dyskutowane zagadnienia, potrafi przygotować prezentację analizowanego zagadnienia. Zna oddziaływania obciążeń na obiekty i środowisko. cyjnego poddawanych różnym obciążeniom oraz sformułować odpowiednie wnioski Aktywnie uczestniczy w dyskusjach, angażuje się w pracę zespołową i wykazuje inicjatywę przy rozwiązywaniu zagadnień technicznych Potrafi przedstawiać rozwiązania dla dyskutowanych zagadnień, dobrze je referuje oraz ilustruje, potrafi pracować w zespole śność rozpatrywanej konstrukcji Chętnie i twórczo uczestniczy w dyskusjach, pracach koncepcyjnych i zespołowych oraz wykazuje pomysłowość przy rozwiązywaniu zagadnień technicznych Wykazuje inicjatywę i wnosi duży wkład tworzenie zespołów dyskusyjnych i obliczeniowych, ładnie prezentuje analizowane zagadnienia. III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Informacje podstawowe o zajęciach i ich treściach są zamieszczane w gablotach Zakładu Sozotechniki i Sterowania Środowiskiem, ul. Dmowskiego 7-9 oraz podane na stronie internetowej Samodzielnej Katery Inżynierii Procesowej. 2. Zajęcia przeprowadzane są w pomieszczeniach Samodzielnej Katedry Inżynierii Procesowej, Opole, ul. Dmowskiego 7-9 oraz Laboratoriom Wytrzymałości Materiałów 3. Informacje na temat terminu zajęć (dzień tygodnia/godzina) 4. Informacja na temat konsultacji (godziny + miejsce) Konsultacje dla studentów odbywają się w sali D.153 oraz D.156. Efekty kształcenia Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny W 1 C1, C2, C5, C6 W1-W6, W8-W14, 1,2,3,5 F3,P1, P2,P4 L1,L6,L8-L10,L11- L15 W 2 C3, C4, C6,C7 W5, W7, L3, L5, L7, L10, L14 1,2,3,4,5 F1,F2,F3,F4, P1,P2,P,P4 U 1 C1, C2, C5, C7 W1, W5,W6,W7, L1, L2, L6,L8,L11, L14 1,3,4,5 F2,F3, P1,P2, P4 U 2 C1, C2, C5, C7 W6,W7, W9, W12- W10, L2, L5,L10 1,2,4,5 F!,F2,F3,P2,P3, P4 K 1 C1, C4, C7 L1, L2, L6, L8, L9, L11-L15 3,4,5 F1, F3,F4, P2,P4 K 2 C1, C5, C7 L2,L3,L6,L11, L14, L15 1,2,4,5 F3, F4, P2,P4 7

Odniesienie do efektów kierunkowych Efekty kształcenia Wiedza W 1 Wykazuje się wiedzą z zakresu podstaw mechaniki oraz K_W08 podstaw wytrzymałości materiałów oraz stosowanego w tej dziedzinie słownictwa jak i pojęć. Ma niezbędną wiedze potrzebną do formułowania warunków wytrzymałościowych dla danego elementu konstrukcyjnego, zna zasady obowiązujące przy przeprowadzaniu obliczeń wytrzymałościowych dla podstawowych, typowych konstrukcji technicznych W 2 Ma niezbędną wiedze potrzebną do przeprowadzania K_W02 analizy skutków działania obciążeń na konstrukcję, zna podstawowe metody badań i oceny właściwości mechanicznych materiałów. Umiejętności U 1 Student potrafi zidentyfikować rodzaje więzów, dokonać K_U04 ich doboru, wyjaśnić ich oddziaływanie, uzewnętrzniać siły wewnętrzne w elementach konstrukcyjnych, wytłumaczyć i zinterpretować zjawiska, a także podać skutki jakie zachodzą w ciałach poddawanych oddziaływaniu obciążeniom. Student potrafi sformułować warunki równowagi dla zbieżnego, równoległego i dowolnego płaskiego układu sił. Umie opisać i rozróżnić podstawowe ruchy ciał. Potrafi opracować, zinterpretować i ocenić wyniki obliczeń, a także zastosować metodykę rozwiązywania zagadnień technicznych w praktyce. Potrafi ze zrozumieniem analizować opracowania techniczne z zakresu mechaniki i wytrzymałości materiałów. U 2. Student potrafi zidentyfikować rodzaje przypadków wytrzymałościowych jakiemu poddawany jest element kon- K_U03 strukcyjny, analizować stany naprężeń i odkształceń występujące w elementach konstrukcyjnych, a także podać skutki jakie zachodzą w ciałach poddawanych oddziaływaniu obciążeniom. Potrafi sformułować kryteria wytrzymałościowe dla typowych podstawowych przypadków wytrzymałościowych oraz dokonać ich interpretacji, obliczyć oraz dobrać dopuszczalne wartości obciążeń i wymiary elementów konstrukcyjnych dla różnych przypadków wytrzymałościowych. Student potrafi także dobrać rodzaje badań wymaganych do oceny własności mechanicznych materiałów i ocenić wyniki tych badań. Potrafi ze zrozumieniem analizować opracowania techniczne. Kompetencje społeczne K 1 Jest świadom swej społecznej roli inżyniera, odpowiedzialności za prezentowane zagadnienia i wyniki obliczeń K_K03 oraz potrafi dyskutować i myśleć koncepcyjnie, wykazując jednocześnie umiejętność i kreatywność w rozwiązywaniu zagadnień technicznych. K 2 Jest świadom skutków oddziaływania obciążeń na elementy konstrukcyjne i środowisko oraz swojej odpowie- K_K02 dzialności społecznej za prezentowane zagadnienia, wyniki obliczeń, a także potrafi pracować samodzielnie jak i zespołowo. Odniesienie do efektów obszarowych P1A_W08 InzA_W01 InzA_W02 InzA_W05 T1A_W01 P1A_W03 P1A_U05 T1A_U10 InzA_U03 T1A_U09 InzA_U02 P1A_K05 P1A_K07 P1A_K02 8