Kurs-PM för grundkurs TMHL02 i Hållfasthetslära Enkla Bärverk, 4p, för M, vt 2008

Transkript

1 T Dahlberg, Hållfasthetslära/IEI (f d IKP) tel , , torda@ikp.liu.se Kurs-PM för grundkurs TMHL02 i Hållfasthetslära Enkla Bärverk, 4p, för M, vt 2008 Utbildningsområde: Teknik Ämnesgrupp: Maskinteknik Fördjupningsnivå: C Mål: Hållfasthetsläran är ett grundläggande tekniskt ämne av vital betydelse för de tekniska tillämpningsämnena. Inom hållfasthetsläran studeras samspelet mellan belastningar på en kropp (en konstruktion) och de deformationer och spänningar som uppkommer i kroppen på grund av lasterna. Konstruktionen kan vara utförd i olika material. Avsikten är att klargöra hur konstruktioner och konstruktionselement skall dimensioneras för att de på ett säkert sätt ska fylla avsedd teknisk funktion. Kursen ska ge grundläggande kunskaper om hållfasthetslärans problemställningar och om användbara metoder vid enklare överslagsmässigt dimensioneringsarbete. Kursen ska också förbereda för efterföljande kurser inom hållfasthetsläran. Förkunskaper: Matematik, Mekanik Påbyggnadskurser: TMHL09 Hållfasthetslära dimensioneringsmetoder TMHL08 Hållfasthetslära; finita elementmetoden, TMHL03 Lätta konstruktioner Organisation: Kurserna TMHL02 och TMHL09 läses efter varandra under vårterminen. Föreläsningar ges i storgrupp. Övningsräkning och konstruktionsövningar sker i lektionsgrupper. Laborationer i smågrupper. Kursinnehåll (TMHL02 och TMHL09): Definitioner och grundläggande begrepp. Jämviktssamband, deformationssamband och materialsamband, elementär elasticitetsteori. Homogena tillstånd i endimensionella kroppar: drag/tryck av stänger, stångbärverk, vridning av axlar med cirkulärt och icke cirkulärt tvärsnitt. Balkböjning: snittstorheter, normal- och skjuvspänning, deformationer vid böjning, elementarfall, balk på fjädrande underlag. Svängningar i diskreta och kontinuerliga system. Stabilitet hos diskreta och kontinuerliga system, Eulers knäckfall. Utmattning. Fleraxliga tillstånd: Hookes generaliserade lag, spännings- och töjningsanalys, flythypoteser. Dimensionering med tillämpningar av kursinnehållet.

2 Kurslitteratur (för både TMHL02 och TMHL09): T Dahlberg: Teknisk hållfasthetslära, Studentlitteratur, Lund B Torstenfelt: Kompendium Finite Elements. B Sundström (red): Handbok och formelsamling i hållfasthetslära, Inst. för hållfasthetslära, KTH, Stockholm (Valfritt komplement till kurslitteraturen: T Dahlberg: Teknisk hållfasthetslära Lösningar, Studentlitteratur, Lund.) Examination: TMHL02, Skriftlig tentamen (U,3,4,5) TMHL09, Skriftlig tentamen (U,3,4,5) TMHL02 och TMHL09, Obligatoriska laborations- och konstruktionsuppgifter (U,G) 4 p 4 p 0 p

3 Innehåll TMHL02 Hållfasthetslära Enkla Bärverk, för M Detaljerad kursplan Kursinnehållet är indelat i block där ett block utgörs av ett föreläsningspass och ett övningspass, där 1fö = 2 föreläsningstimmar och 1le = 2 lektionstimmar Kurslitteratur: TD = T Dahlberg: Teknisk hållfasthetslära, Studentlitteratur BT = B Torstenfelt: Kompendium Finite Elements Fö1 + Le1, Litteratur: TD Kap 1, 2, 3 Introduktion och kursöversikt: grundläggande samband och begrepp inom hållfasthetsläran, stänger och stångbärverk, axlar och vridning, balkar och balkböjning, stabilitet, två- och treaxlig spänning, energimetoder Jämvikt, normalspänning, deformationer, normaltöjning. Övningstal: Kap 2: 2, 6, 7, 10, 11, Kap 3: 2, 4 Hemtal: Kap 2: 1, 3, 4, 5, 8, 12, 13, Kap 3: 1, 5. Fö2 + Le2, Litteratur: TD Kap 4, Materialmodeller, materialsamband Övningstal: Kap 4: 2, 5, 8, Kap 5: 6 Hemtal: Kap 4: 1, 3, 4 Fö3 + Le3, Litteratur: TD Kap 5 Stänger, stångbärverk Övningstal: Kap 5: 2, 12, (11), 20, 27, (28, 24) Hemtal: Kap 5: 1, 3, 5, 16, 24, 29 Fö4 + Le4, Litteratur: TD Kap 6, 7, 8 Jämvikt, skjuvspänning, skjuvtöjning, materialmodeller Övningstal: Kap 6: 3, 6, Kap 7: 2, 3, Kap 8: 2 Hemtal: Kap 6: 2, 4, 5, 7, Kap 7: 1, Kap 8: 1, 3 Fö5 + Le5, Litteratur: TD Kap 9 Vridning Övningstal: Kap 9: 10, 11, 14, 19 Hemtal: Kap 9: 3, 9, 13, 17 Fö6 + Le6, Litteratur: TD Kap 10, 11 Balktvärsnitt: plana ytors geometri (area, statiskt ytmoment, yttröghetsmoment, Steiners sats) Balkar: stödreaktioner, snittstorheter, moment- och tvärkrafts-diagram Övningstal: Kap 10: 3, 9, 13, Kap 11: 3 Hemtal: Kap 10: 1, 10, 15 Fö7 + Le7, Litteratur: TD Kap 11 Samband mellan snittstorheter (diff.ekv) Övningstal: Kap 11: 8, 9, 10, 13, 14, 15 Hemtal: Kap 11: 1, 2, 4, 5, 6, 11, 17

4 Fö8 + Le8, Litteratur: TD Kap 11 Normalspänning på grund av böjmoment, plasticering Övningstal: Kap 11: 24, 20, 32, 37 Hemtal: Kap 11: 18, 21, 23, 36 Fö9 + Le9, Litteratur: TD Kap 11 Skjuvspänning på grund av tvärkraft, skjuvcentrum Övningstal: Kap 11: 39, 46, 50, 56 Hemtal: Kap 11: 40, 45, 49, 54(inga räkningar), 55 Fö10 + Le10, Litteratur: TD Kap 12 Elastiska linjens ekvation, randvillkor Övningstal: Kap 12: 2, 5, 13 Hemtal: Kap 12: 1, 4, 9, 10, (14) Fö11 + Le11, Litteratur: TD Kap 12 Elementarfall Övningstal: Kap 12: 18, 21, 29, 34, 38, 45 Hemtal: Kap 12: 19, 20, 27, 36, 39, 41, 43, 49 Fö12 + Le12, Litteratur: TD Kap 12, Kap 14 sid Balk på fjädrande underlag, balksvängningar Övningstal: Kap 12: 55, Kap 14: 28 Hemtal: Kap 12: 56, Kap 14: 30 Fö13 + Le13, Litteratur: BT Finite Elements Stänger, stångbärverk, numerisk lösning Fö14 + Le14, Litteratur: BT Finite Elements Stänger, stångbärverk, numerisk lösning Fö15 + Le15, Litteratur: BT Finite Elements Balkar: numerisk lösning Fö 16 Repetition Inlämningsuppgifter: I TMHL02 görs 3 labbar: Vridning, Skjuvcentrum, Balkböjning I TMHL09 görs en större inlämningsuppgift på FEM-delen och en lab (Stabilitet).

5 TMHL09 Hållfasthetslära Dimensioneringsmetoder, för M Preliminär kursplan, Lp2, vt 2008 (gamla lp4) 1 fö + 1 ö: Stabilitet: diskreta system 1 fö + 1 ö: Stabilitet: axialbelastade balkar 1 fö + 1 ö: Plana spänningstillstånd: ångpanneformlerna, Mohrs cirkel 1 fö + 1 ö: Dito: rotationssymmetri 2 fö + 2 ö: Dito: numerisk lösning 1 fö + 1 ö: 3-D spänningstillstånd 1 fö + 1 ö: Effektivspänning, flythypoteser 1 fö + 1 ö: Energimetoder, Castiglianos sats 1 fö + 1 ö: Castiglianos sats för statiskt obestämda problem 1 fö + 1 ö: Utmattning 1 fö + 1 ö: Dimensionering 1 fö: Avslutning, repetition En större konstruktions-/inlämningsuppgift till avsnitten numerisk lösning och Dimensionering. En lab: Stabilitet.