ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

MM0206 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΟΠΩΣΗΣ
Κατηγορία Μαθήματος: Μεταπτυχιακό
Τύπος Μαθήματος: Ε
Κωδικός Γραμματείας: Ε20901
Εξάμηνο:
 2° (Εαρινό)

Διάρκεια:
ECTS Units:
 6
Τομέας:
 Μηχανικής, Υλικών & Κατεργασιών
Κατεύθυνση:
 Μηχανική, Υλικά & Κατεργασίες
Διδάσκων:
 Κερμανίδης Αλέξης

Σκοπός

Το μάθημα έχει ως σκοπό την εμβάθυνση πάνω στο φαινόμενο της κόπωσης και θραύσης των υλικών. Συγκεκριμένα, αναλύονται ειδικά θέματα της κόπωσης και μεθοδολογίες που αφορούν στον σχεδιασμό για ασφαλή λειτουργία σε κόπωση μηχανολογικών δομών. Στο πλαίσιο του μαθήματος εξετάζονται επίσης προβλήματα ρηγματωμένων δομικών στοιχείων ενώ αναλύονται οι πειραματικές μέθοδοι προσδιορισμού χαρακτηριστικών μεγεθών κόπωσης και των κρίσιμων ορίων λειτουργίας.

 
Περιεχόμενα

To φαινόμενο της κόπωσης: Χαρακτηριστικά κόπωσης, Πειραματικές μέθοδοι μέτρησης χαρακτηριστικών ιδιοτήτων, διαγράμματα S-N. Πολυκυκλική κόπωση: Επίδραση της μέσης τάσης στην συμπεριφορά κόπωσης σταθερού εύρους –κανόνες σχεδιασμού (Κανόνας Goodman, Sonderbergh κτλ.). Σχεδιασμός έναντι ασφαλούς λειτουργίας σε κόπωση (διάγραμματα Smith-Ηaig).

 

Ολιγοκυκλική κόπωση: Μηχανισμοί συσσώρευσης βλάβης και έννοια του βρόγχου υστέρησης, Διαγράμματα εύρους παραμόρφωσης –διάρκειας ζωής. Νόμος Μanson – Coffin για την ολιγοκυκλική κόπωση. Εργοσκλήρυνση λόγω κόπωσης. Διάγραμμα τάσης – παραμόρφωσης σε κυκλικές συνθήκες καταπόνησης και η έννοια του κυκλικού ορίου διαρροής. Πειραματικές μέθοδοι.

 

Εξέλιξη ρωγμής σε κόπωση σταθερού εύρους τάσεων: Ρηγματωμένα δομικά στοιχεία που υποβάλλονται σε συνθήκες κόπωσης. Το εύρος συντελεστή έντασης τάσεων ΔΚ και η έννοια της δυσθραυστότητας Kcr (fracture toughness). Kαμπύλη διάδοσης ρωγμής σε κόπωση (dα/dΝ-ΔΚ) και νόμος του Paris. Επίδραση του λόγου τάσεων R στον ρυθμό εξέλιξης ρωγμής. Μηχανισμοί κλεισίματος των χειλέων της ρωγμής σε κόπωση (crack closure). Πειραματικές μέθοδοι.

 

Εξέλιξη ρωγμής σε κόπωση μεταβαλλόμενου εύρους τάσεων: Επίδραση υπερφόρτισης στον ρυθμό εξέλιξης ρωγμής. Πλαστική ζώνη στο άκρο της ρωγμής. Μοντέλα πρόβλεψης εξέλιξης ρωγμής κάτω από τυχαίως μεταβαλλόμενα φορτία κόπωσης.

 

Απομένουσα αντοχή ρηγματωμένων στοιχείων: Ορισμός της κρίσιμης τάσης αστοχίας. Διαγράμματα κρίσιμης τάσης -μήκους ρωγμής. Πειραματικές μέθοδοι προσδιορισμού δυσθραυστότητας υλικού (fracture toughness) σε συνθήκες γραμμικής θραυστομηχανικής και πλαστικότητας. 

 

Φιλοσοφίες σχεδιασμού σε κόπωση υλικών: Φιλοσοφία σχεδιασμού με κριτήριο την ασφαλή λειτουργία σε κόπωση (safe life). Φιλοσοφία σχεδιασμού με κριτήριο την διαρκή ασφάλεια (fail safe). Φιλοσοφία σχεδιασμού με κριτήριο την ανοχή στην βλάβη (damage tolerance).

 
Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών του Μαθήματος (Syllabus)
Βιβλιογραφία
  • G. Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw Hill, 1986

  • F.A. McClintock, A.S. Argon, Mechanical Behavior of Materials, Adison-Wesley, 1966

  • D. McLean, Mechanical Properties of Materials, John Wiley, 1962

  • M.Meyers and K. Chawla, Mechanical Metallurgy, Prentice Hall, 1984

  • S. Suresh, Fatigue of Materials, Cambridge University Press, 1998

  • M. Meyers, R. Armstrong, H. Kirchner (eds), Mechanics and Materials: fundamentals and Linkages, John Wiley, 1999.

  • D. Stouffer and L. Thomas Dame, Inelastic Deformation of Metals, John Wiley , 1996

  • H. Ewalds and R. Wanhill, Fracture Mechanics, Edward Arnold, 1984.

  • S. Rolf and J. Barsom, Fracture and Fatigue Control in structures, Englewood Cliffs – Prentice Hall, 1987

  • H.Fuchs and R. Stephens, Metal Fatigue in Engineering, John Wiley, 1980.

  • M.F. Ashby, Deformation Mechanism Maps, Pergamon Press, 1982.

 
Εργαστηριακές Ασκήσεις

Υπολογιστικές Ασκήσεις

Μέθοδος Διδασκαλίας
Διάλεξη, εργαστήριο
Αξιολόγηση
Τελικές Εξετάσεις:
50%
Πρόοδοι:
50%
Φόρτος Εργασίας (σε ώρες)

Παρακολούθηση

Παραδόσεις:
40

Εκπόνηση

Μελέτη:
 15
Ασκήσεις:
5