Kursplan för Utmattning och brott

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnFatigue and fracture
  • KurskodTME260
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPAME
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeMaskinteknik, Sjöfartsteknik
  • InstitutionMEKANIK OCH MARITIMA VETENSKAPER
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 03123
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0112 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp
  • 26 Okt 2021 fm J
  • 04 Jan 2022 fm J
  • 19 Aug 2022 fm J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

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

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kunskaper i hållfasthetslära och finit elementmetod, motsvarande de grundläggande kurser som ges i maskinteknikprogrammets (TKMAS) tre första år. Rekommenderad  kurs: Solidmekanik TME235

Syfte

Studenterna skall förstå de fysikaliska mekanismer som styr utmattning och brott i material, och kunna dimensionera och analysera strukturer och komponenter utsatta för utmattningsbelastning.  Studenten skall kunna välja lämpligt utmattningskriterium beroende på typ av belastning och tillämpning.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Förklara de vanligaste  koncepten inom utmattning och brottmekanik
  • Beskriva den fysikaliska bakgrunden till initiering och tillväxt av utmattningssprickor i polykristallina material
  • Identifiera och kvantifiera utmattningsbelastning hos strukturer och komponenter
  • Välja och använda olika metoder (spänningsbaserad-, töjningsbaserad och spricktillväxtbaserad) för utmattningsdimensionering av strukturer och komponenter tillverkade av metalliska material 
  • Förklara begränsningar hos olika dimensioneringsmetoder och kunna tillämpa mer sofistikerade metoder när detta är lämpligt
  • Förklara hur metoder för utmattningsdimensionering kan användas också för andra material och vilka begränsningar som då gäller
  • Hitta, beräkna eller uppskatta materialparametrar som behövs för att beräkna utmattningslivslängden
  • Utföra utmattningsdimensionering för fleraxlig belastning
  • Utföra utmattningsdimensionering i enlighet med Europeiska normer, speciellt för svetsförband
  • Kvantifiera hur statistisk osäkerhet påverkar tillförlitlighet (pålitlighet, noggrannhet) i predikteringar
  • Beskriva och diskutera grundläggande juridiska, etiska och ekologiska aspekter hos utmattningsdimensionering
  • Implementera algoritmer för utmattningsdimensionering i numeriska koder
  • Förklara översiktligt  hur utmattningsdimensionering används i industrin
I relation till FNs mål för hållbar utveckling så behandlar kursen tillförlitlig utformning och drift av dynamiskt belastade strukturer (i en mycket vid mening). Detta relaterar till samtliga mål antingen direkt (t ex mål 9 och 12) eller som ett medel för att uppnå målet (t ex mål 1 och 2).

Innehåll

  • Fysikalisk bakgrund materialutmattning
  • Utmattningslast
  • Utmattningsprovning och utvärdering av relevanta materialparameter
  • Spänningsbaserad metod för utmattningsdimensionering
  • Skadeackumulering
  • Plastisk deformation
  • Töjningsbaserad utmattningsanalys
  • Linjärelastisk brottmekanik
  • Brottmekaniskt baserad spricktillväxtanalys
  • Icke-linjär brottmekanik
  • Utmattningsanalys vid fleraxlig belastning
  • Inverkan av spänningskoncentrationer och residualspänningar
  • Normbaserad utmattningsanalys med fokus på svetsar
  • Utmattningsanalys kopplad till finita elementanalys
  • Utmattningsanalys i industrin
  • Utmattning av kompositer, polymerer och keramer
  • Statistiska överväganden i utmattningsdimensionering
  • Haverianalys och fallstudier
  • Juridiska aspekter relaterade till utmattningsdimensionering

Organisation

Kursen omfattar omkring ca 14 föreläsningar a 4 timmar, fyra inlämningsuppgifter (som täcker dimensionering mot utmattning och statiskt brott) och laboratoriebesök för att studera utmattningsprovning

Litteratur

Norman E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, 5th Edition, Pearson, 2019, ISBN 9781292279350

Anders Ekberg, Multiaxial fatigue, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2019. 

Anders Ekberg & Lennart Josefson, Fatigue of composites, ceramics and polymers -- a very brief overview, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2019. 

Anders Ekberg & Hans Andersson, Non-linear fracture mechanics -- a brief overview, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2019. 

Ytterligare material om dimensionering av svetsförband m.m. kommer att delas ut

Examination inklusive obligatoriska moment

Skriftlig tentamen med betygsskala TH, För slutbetyg krävs också godkända inlämningsuppgifter

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.