ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΑΣΤΟΧΙΕΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ
Κατηγορία Μαθήματος: Προπτυχιακό
Τύπος Μαθήματος: ΕΚ2
Κωδικός Γραμματείας: ΜΥ3210
Εξάμηνο:
 7° (Χειμερινό)

Διάρκεια:

 5 ώρες/εβδ.
ECTS Units:
 6
Τομέας:
 Μηχανικής, Υλικών & Κατεργασιών
Κατεύθυνση:
 Μηχανική, Υλικά & Κατεργασίες
Διδάσκων:
 Χαϊδεμενόπουλος Γρηγόρης
 

Σκοπός
Το μάθημα αυτό πραγματεύεται τις αστοχίες (failures) των μηχανολογικών στοιχείων και κατασκευών. Αναλύονται οι συνηθέστεροι μηχανισμοί αστοχίας και εξετάζονται οι κυριότερες αιτίες πρόκλησης αστοχιών. Επίσης παρουσιάζονται οι μεθοδολογίες που χρησιμοποιούνται για την ανάλυση των αστοχιών (failure analysis). Υποστηρίζεται από εβδομαδιαία εργαστηριακή άσκηση όπου ο φοιτητής έρχεται σε επαφή με πραγματικές μελέτες περιπτώσεων αστοχιών (case studies) από την Ελληνική Βιομηχανία καθώς και τη διεθνή βιβλιογραφία. Επίσης καλείται να διεκπεραιώσει αυτόνομα μία συγκεκριμένη μελέτη αστοχίας. Τα case studies προέρχονται από τις μελέτες που έχουν ανατεθεί στο Εργαστήριο Υλικών
Περιεχόμενα

1. Οι μηχανισμοί, τα αίτια και η ανάλυση των αστοχιών

  • Εισαγωγή
  • Μηχανισμοί αστοχίας
  • Οι κυριότερες αιτίες αστοχίας
  • Η μεθοδολογία της ανάλυσης των αστοχιών

2. Αστοχίες Διάβρωσης

  • Ομοιόμορφη διάβρωση
  • Τρηματική διάβρωση
  • Σχισματική διάβρωση
  • Γαλβανική διάβρωση
  • Επιλεκτική διάβρωση
  • Σπηλαίωση
  • Μηχανική διάβρωση
  • Eργοδιάβρωση
  • Ψαθυροποίηση υδρογόνου

3. Αστοχίες σε υψηλές θερμοκρασίες

  • Οξείδωση
  • Ενανθράκωση
  • Μεταλλική κονιοποίηση
  • Διάβρωση από προϊόντα καύσης
  • Σουλφιδίωση
  • Θερμικό σοκ

4. Μηχανικές αστοχίες

  • Υπερβολικές ελαστικές μετατοπίσεις
  • Ελαστικός λυγισμός
  • Πλαστική παραμόρφωση
  • Ερπυσμός
  • Ψαθυρή θραύση
  • Κόπωση
  • Φθορά
  • Fretting

 5. Επιπτώσεις στο μηχανολογικό σχεδιασμό

                Σχεδιασμός για βελτιστοποίηση αντοχής σε: κόπωση, ερπυσμό, διάβρωση

Βιβλιογραφία
  • Γ.Ν. Χαϊδεμενοπουλος, Α.Δ.Ζερβάκη, Αστοχίες Υλικών: Case studies από την Ελληνική Βιομηχανία, Σημειώσεις Εργαστηρίου Υλικών Παν. Θεσσαλίας.
  • D.R.H.Jones, Engineering Materials 3 - Failure analysis, Pergamon Press, 1993.
  • D. Wulpi, Understanding How Components Fail, ASM, 1999.
  • A. K. Das, Metallurgy of failure analysis, Mc Graw-Hill,1996. 
  • D. Broek, The practical Use of Fracture Mechanics, Kluwer Academic Press, 1988.
  • J. Knott, P. Whithey, Fracture Mechanics. Worked Examples, IOM, 1979. 
  • Α. Shukla, Practical Fracture Mechanics in Design, Second Edition, Taylor and Francis,2004. 
  • J. A. Collins, Failure of Materials in Mechanical Design: Analysis, Prediction, Prevention, Wiley-Interscience, 2007.
  • V. J. Colangelo and F. A. Heiser, Analysis of Metallurgical Failures, John Wiley & Sons, 1987.
  • A. J. McEvily, Metal Failures: Mechanisms, Analysis, Prevention, Wiley-Interscience, 2001.

Handbooks

  • ASM Handbook, 9th edition, Vol.11 Failure Analysis and Prevention, ASM, 2002 International, Materials Park, OH, USA, 1986 
  • Handbook of Case Histories in Failure Analysis, Vol.1 and 2, ASM, 1992 CD-ROMs 
  • Failure Analysis Library, ASM International, 2000

Περιοδικά 

  • Journal of Failure analysis and prevention, Editor: McIntyre R. Louthan Jr., ASM, ISSN 1547-7029 
  • Engineering Failure analysis, Elsevier, Editor D.R.H. Jones, ISSN 1350-6307

Διαδίκτυο 

  • ASM Failure Analysis Center Online, www.asminternational.org/materialsinfo
Εργαστηριακές Ασκήσεις
  1. Μελέτη αστοχίας από κόπωση επαφής κυλίσεως. Εργαστηριακή ανάλυση , Υπολογισμός της κατανομής των τάσεων επαφής.
  2. Αστοχία από κόπωση. Εργαστηριακή ανάλυση, Βασικοί Υπολογισμοί κόπωσης
  3. Μελέτη αστοχίας λόγω φθοράς (adhesive wear)
  4. Μελέτη αστοχίας εξαιτίας τρηματικής διάβρωσης (pitting corrosion)
  5. Σχισματική διάβρωση (crevice corrosion)
  6. Εργοδιάβρωση (stress corrosion cracking)
  7. Μελέτη αστοχίας εξαιτίας θερμικού σοκ.
  8. Αυτόνομη εργασία σε επιλεγμένο για κάθε φοιτητή (ή ομάδα φοιτητών) θέμα. Τα δεδομένα για κάθε άσκηση της ομάδας αυτής είναι το ιστορικό της κάθε αστοχίας, καθώς και τα αντίστοιχα δείγματα και δοκίμια. Ο φοιτητής θα αναλύσει το παράδειγμα θα χρησιμοποιήσει τον Εργαστηριακό εξοπλισμό που απαιτείται, θα καταγράψει και θα αναλύσει τα αποτελέσματα , θα εντοπίσει το αίτιο της αστοχίας και τελικά θα προτείνει συγκεκριμένη λύση για την αποφυγή αντίστοιχης κατάστασης στο μέλλον.

Βαθμολογία μαθήματος

 Ο τελικός βαθμός του μαθήματος θα προκύψει από αυτόνομη εργασία (project) που θα αφορά ανάλυση αστοχίας (case study) και θα περιλαμβάνει βιβλιογραφική ανασκόπηση, εργαστηριακές αναλύσεις, υπολογισμούς εφόσον είναι απαραίτητο.

Γλώσσα Διδασκαλίας
Ελληνικά