Μαθήματα

Αντοχή Υλικών

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

• Βασικές έννοιες της αντοχής των υλικών: ελαστικότητα, πλαστικότητα, δομικά στοιχεία, καταπονήσεις, είδη στηρίξεων.
• Ανάλυση τάσεων: ορθή και διατμητική τάση, απλή, επίπεδη και τρισδιάστατη εντατική κατάσταση, κύκλος του MOHR.
• Ανάλυση παραμορφώσεων: βαθμοί ελευθερίας, ορθές και διατμητικές παραμορφώσεις, επίπεδη κατάσταση παραμορφώσεων, μηκυνσιόμετρα, σχέσεις παραμορφώσεων – μετατοπίσεων, θερμικές παραμορφώσεις.
• Σχέσεις μεταξύ τάσεων και παραμορφώσεων: νόμος του HOOKE, χαρακτηριστικές ιδιότητες του υλικού.
• Εφελκυσμός και θλίψη: πείραμα εφελκυσμού και θλίψης, προσδιορισμός ορθής τάσης και αξονικής παραμόρφωσης, εφελκυσμός και θλίψη σε επιφανειακούς φορείς, δοχεία πίεσης, επιφανειακή πίεση.
• Έλεγχος αντοχής: επιτρεπόμενη τάση σε στατικά και δυναμικά φορτία, κόπωση, καμπύλες WOHLER, συντελεστής ασφάλειας.
• Κέντρα βάρους και ροπές αδράνειας επιφάνειας: κέντρο βάρους, ροπή αδράνειας, πολική ροπή αδράνειας, θεώρημα Steiner, περιστροφή συστήματος αξόνων, κύριες ροπές αδράνειας.
• Κάμψη δοκών: απλή και λοξή κάμψη, προσδιορισμός ορθών και διατμητικών τάσεων, ανάλυση παραμορφώσεων, ελαστική γραμμή.
• Καταπόνηση σε στρέψη: στρέψη δοκών κυκλικής διατομής, θεωρία του Saint – Venant, στρέψη δοκών με τυχαία διατομή, στρέψη λεπτόπαχων διατομών, κέντρο διάτμησης διατομής.
• Στατικά αόριστα προβλήματα: αρχή της επαλληλίας, μέθοδος των παραμορφώσεων, ενεργειακές μέθοδοι.
• Σύνθετες καταπονήσεις: κριτήρια αστοχίας, ισοδύναμη τάση.
• Λυγισμός δοκού: συντελεστής ασφαλείας στο λυγισμό δοκών, νόμος του Eueler.
Εργαστηριακές εφαρμογές: Πείραμα εφελκυσμού – θλίψης: διάγραμμα τάσεων – παραμορφώσεων (σ-ε), προσδιορισμός του μέτρου ελαστικότητας του υλικού. Πείραμα κάμψης: μέτρηση του βέλους κάμψης ελάσματος, προσδιορισμός του μέτρου ελαστικότητας του υλικού, προσδιορισμός στιβαρότητας καμπτικού ελατήριου πολλαπλών ελασμάτων ανάρτησης. Πείραμα στρέψης: διάγραμμα ροπής στρέψης – γωνίας στροφής, προσδιορισμός του μέτρου διάτμησης του υλικού, προσδιορισμός του κέντρου διάτμησης δοκού. Μέτρηση παραμορφώσεων με χρήση μηκυνσιομέτρων.

Μαθησιακοί Στόχοι

Το αντικείμενο του μαθήματος είναι η παροχή βασικών γνώσεων στον τομέα της μηχανικής του παραμορφώσιμου σώματος, με στόχο την κατανόηση των κριτηρίων αντοχής των κατασκευών και την εκπόνηση απλών κατασκευαστικών μελετών αντοχής των στοιχείων και μηχανισμών του οχήματος. Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος επικεντρώνεται στην πειραματική προσέγγιση των αρχών της Αντοχής των Υλικών, στην κατανόηση της φυσικής σημασίας των εννοιών της παραμόρφωσης, της τάσης, του μέτρου ελαστικότητας, του ορίου διαρροής και του ορίου θραύσης, με στόχο την εξοικείωση  των φοιτητών με την μελέτη της αντοχής των στοιχείων των οχημάτων μέσω διεξαγωγής πειραματικών ασκήσεων.

Γενικές Ικανότητες

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών, Λήψη αποφάσεων, Αυτόνομη εργασία, Ομαδική Εργασία, Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής, Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο στην αίθουσα διδασκαλίας και στο εργαστήριο. Οι διαλέξεις του μαθήματος υποστηρίζονται από διαφάνειες παρουσίασης του συνόλου της εκπαιδευτικής ύλης και από πειραματικές διατάξεις, ενώ ο λευκός πίνακας χρησιμοποιείται:
α) για την εμβάθυνση επιλεγμένων θεματικών ενοτήτων,
β) για την προαγωγή της ενεργούς συμμετοχής των φοιτητών στη βήμα-προς-βήμα επίλυση προβλημάτων.

Αξιολόγηση Φοιτητών

• Οι φοιτητές αξιολογούνται με γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) που θα περιλαμβάνει επίλυση προβλημάτων και ερωτήσεις σύντομης απάντησης με συνδυασμό γνώσεων της θεωρίας, υπολογισμούς και κριτική αξιολόγηση (100%).
• Οι φοιτητές που συμμετέχουν στο προαιρετικό εργαστηριακό μέρος του μαθήματος αξιολογούνται με δύο τρόπους:
– Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) (80%).
– Ομαδικές εργασίες (ΟΕ) περιγραφής των πειραματικών διαδικασιών, καταγραφής και αξιολόγησης των πειραματικών αποτελεσμάτων των εργαστηριακών ασκήσεων (20%). Οι ομαδικές εργασίες ανατίθενται και εκτελούνται σε προκαθορισμένο χρονικό πλαίσιο, με συγκεκριμένες προδιαγραφές και κριτήρια αξιολόγησης που καθορίζονται στην αρχή του εξαμήνου.
Για την απονομή των πιστωτικών μονάδων πρέπει τόσο ο συνολικός βαθμός του μαθήματος όσο και ο ανεξάρτητος βαθμός σε κάθε μια από τις μεθόδους αξιολόγησης να είναι τουλάχιστον πέντε (5).
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος ΕΥΔΟΞΟΣ
• Βουθούνης Παναγιώτης, ΑΝΤΟΧΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ, Εκδότης Βουθούνη Ανδρομάχη, 2019.
• Beer F., Johnston R., DeWolf J., Mazurek D., Μηχανική των Υλικών, Εκδόσεις Τζιόλα, 2015.