Kursplan för Hållfasthetslära och materialval

Kursplan fastställd 2022-02-14 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnSolid mechanics and materials
  • KurskodIMS080
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTIMEL
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeMaskinteknik
  • TemaMiljö och hållbar utveckling 1 hp
  • InstitutionINDUSTRI- OCH MATERIALVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 67111
  • Max antal deltagare90 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0121 Projekt 1,5 hp
Betygsskala: UG		1,5 hp0 hp0 hp0 hp0 hp0 hp
0221 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		6 hp0 hp0 hp0 hp0 hp0 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för grundnivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Samma behörighet som det kursägande programmet.
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Kurserna LMA401 Matematisk analys, MVE580 Linjär algebra och differentialekvationer, TME221 Mekanik och LMT212 Mekanik, fortsättningskurs, eller motsvarande.

Syfte

Att kombinera olika material och form för att uppnå en optimal komponent, med t.ex. lättviktsdesign eller flerfunktionella egenskaper, kännetecknar modern ingenjörsteknik. För att kunna optimera materialvalet, och samtidigt säkerställa styvhet och styrka, är förståelse för det mekaniska materialbeteendet nödvändigt.

Målet med kursen är att ge dig detaljer i mekaniskt beteende för polymerer, kompositer och metaller. Särdragen hos varje materialklass kommer att studeras för val av lämpligt material eller materialkombination. Kursen ger dig både hållfasthets- och materialtekniska perspektiv på materialbeteenden under olika spännings/temperaturförhållanden. Detta kommer förbereda dig för att ingenjörsmässigt designa nya komponenter.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Hållfasthetslära:
  • Definiera och beskriva ”töjning”, ”spänning” och ”jämvikt” för en solid kropp i en och flera rumsdimensioner,
  • definiera och beskriva isotropt elastiskt- eller termoelastiskt materialbeteende i en och flera rumsdimensioner,
  • ställa upp matematiska modeller för en tryckt/dragbelastad stång och en vridbelastad axel,
  • beräkna inre krafter, spänningar och töjningar för en stång eller en axel från relevanta randvillkor och belastningar,
  • sätta randvillkor till, och numeriskt lösa, fleraxliga elasticitetsproblem med finita elementmetoden,
  • motivera och beräkna huvudspänningar,
  • motivera och tillämpa von Mises flytvillkor för metalliska material.
Materialteknik:
  • Beskriva materialval och form för att ge en komponent dess optimala egenskaper,
  • definiera och beskriva de viktigaste materialegenskaperna,
  • kunna gruppera materialen i materielgrupperna samt beskriva deras viktigaste egenskaper,
  • beskriva de viktigaste formningsmetoderna för olika materialgrupper,
  • kunna genomföra ett materialval för en komponent,
  • bestämma de dimensionerande mekaniska egenskaperna för en komponent (styvhet, plasticitet, brottegenskaper) och använda materialindex för att optimera materialvalet,
  • beskriva och bedöma ett materials miljöbelastning, och göra ett hållbart materialval,
  • beskriva de vanligaste konstruktionsmaterialen, deras egenskaper, med för och nackdelar, i olika tillämpningar.

Innehåll

Hållfasthetslära:

Enaxliga tillstånd: stångproblemet. Normalspänning, normaltöjning, Hooke’s lag och jämvikt. Vridning av en axel. Skjuvspänning, skjuvtöjning, Hooke’s lag och jämvikt. Temperaturinverkan.
Fleraxliga tillstånd: fleraxlig spänning och töjning, huvudspänningar. Hooke’s generaliserade lag, plan spänning, plan töjning och jämvikt. Introduktion till finita elementmetoden. Brott och flytvillkor.

Materialteknik:

Sambandet material och form. Sambandet struktur, process och egenskaper. Materialegenskaper. Materialgrupper. Processer och formningsmetoder. Materialvalsmetodik. Materialindex. Styvhet. Plasticitet. Brottegenskaper. Temperatur. Hållbarhet och miljöhänsyn. Pris. Kunskap om metaller, polymerer, keramer, kompositer.

Organisation

Lärandeaktiviteterna består av föreläsningar och övningar, med koordinerade exempel och projektuppgifter. Projektuppgiften fokuseras på materialval och har deluppgifter med bla finit elementanalys.

Litteratur

Meddelas senare på kurshemsidan.

Examination inklusive obligatoriska moment

Kursen examineras genom ett projekt och en avslutande skriftlig tentamen. Projektet kan ge bonuspoäng till tentamen.

Betygsskala TH (U, 3, 4, 5).

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.