Kursplan för Hållfasthetslära

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

Kursöversikt

  • Engelskt namnSolid mechanics
  • KurskodTME300
  • Omfattning6 Högskolepoäng
  • ÄgareTKSAM
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeArkitektur och teknik, Samhällsbyggnadsteknik
  • InstitutionINDUSTRI- OCH MATERIALVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 58114
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0116 Tentamen 4 hp
Betygsskala: TH		4 hp
  • 28 Okt 2022 em J
  • 05 Jan 2023 em J
  • 16 Aug 2023 fm J
0216 Projekt 2 hp
Betygsskala: UG		2 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

Inledande matematisk analys
Linjär algebra
Beräkningsmatematik
Mekanik

Rekommenderad förkunskap
Byggnaders funktioner och utformning
Byggnadsmaterial

Syfte

Hållfasthetsläran är operativt, förberedande såväl som allmänbildande inom lärsekvensen Naturvetenskapliga grunder. Studenten ska kunna redogöra för grundläggande begrepp, definitioner och samband inom Hållfasthetsläran, samt ha färdighet att lösa problem. Kursen ska också förbereda studenten för fortsatta studier i ämnen där grundkunskaper i Hållfasthetslära förutsätts, t ex konstruktionsteknik, geoteknik och strukturmekanik. Kursen är grundläggande generisk för bl a ämnesstråket bärande konstruktioner för byggnader och anläggningar.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Kombinera jämviktsamband, materialsamband och deformationssamband för att lösa statiskt bestämda och obestämda problem för stänger, axlar och balkar
  • Härleda samt lösa differentialekvationerna med identifierade randvillkor och laster för stången, axeln och balken (enligt första och andra ordningens teori).
  • Förklara och beräkna tvärsnittsstorheter för stänger, axlar och balkar
  • Beräkna (elastiska) spänningsfördelningar i tvärsnitt belastade med normalkraft, böjmoment, tvärkraft och vridmoment
  • Förklara och tillämpa Hookes lag för ett linjärt termoelastiskt material på enaxliga problem
  • Förklara och tillämpa Hookes lag för skjuvning
  • Förklara och tillämpa elastisk-idealplastisk materialrespons på stänger, axlar och balkar
  • Beskriva och tillämpa Hookes generaliserade lag för ett linjärt termoelastiskt material
  • Urskilja och beskriva isotropa och anisotropa material
  • Förklara och relatera begreppen förskjutning-normaldeformation-normaltöjning och normalspänning-normalkraft för en stång
  • Förklara och relatera begreppen skjuvning, skjuvspänning-(snitt)vridmoment
  • Identifiera deformationssamband för stångsystem
  • Beräkna snittkrafter och deformationer hos enkla plana elastiska stångbärverk
  • Härleda de allmänna jämviktsekvationerna för en balk och förklara innebörden av dessa för snittkraftsfördelningarna
  • Tillämpa elementarfall för kontinuerliga balkar och ramar och lösa problem med improviserad kraftmetod (vinkeländringsmetoden)
  • Identifiera risker för instabilitet hos axialbelastade komponenter
  • Beräkna knäcklasten för en tryckbelatsad sträva
  • Förklara och beräkna huvudspänningar och huvudspänningsriktningar för ett känt allmänt spänningstillstånd
  • Tillämpa flyt- och brotthypoteser på allmänna spänningstillstånd
  • Välja relevant spännings-/töjningstillstånd; enaxligt, plant eller allmänt.
  • Modellera och analysera ett plant spännings/töjningstillstånd med lämpliga randvillkor med hjälp av ett kommersiellt datorprogram ( Finit element metod FEM)
  • Validera datorberäkningsresultat med kända analystiska lösningar
  • Jämföra spänningsfördelningen (huvudspänningar och huvudspänningsriktningar) enligt teknisk balkteori med spänningsfördelningen (huvudspänningar och huvudspänningsriktningar) från FE-analys enligt allmän elasticitetsteori för det plana fallet.
  • Diskutera och värdera balkteorins styrkor och svagheter jämfört med en (modell-hierarkiskt högre) plan solidmodell

Innehåll

Definitioner och begrepp:  Normalspänning-normaltöjning, skjuvspänning-skjuvning, snittkrafterna normalkraft , tvärkraft och snittmoment med tillhörande associerade deformationer, Kraft-förskjutning, Hållfasthetslärans tre grundläggande samband: jämviktssamband, materialsamband och deformationssamband

Material:  Materialsamband för 1) isotropt linjärt termoelastiskt material, 2)  elastiskt- idealplastiskt material, 3) anisotropt material, flyt- och brotthypoteser

Bärverkselement: Axialbelastade stänger, vridbelastade axlar, plant böjbelastade balkar och böj- och axialtryckta pelare, Eulerknäckning, plasticering av balktvärsnitt, tvärsnittsstorheter, randvillkor 

Bärande strukturer: Fackverk, kontinuerliga balkar och ramar (statiskt bestämda och statiskt obestämda), randvillkor

Solider: Allmänt spänningstillstånd med specialfallen plan spänning och plan töjning, huvudspänningar, tillämpning av Hookes generaliserade lag

Organisation

Kursen består av följande lärandeaktiviteter: 
Föreläsningar, räkneövningar, räknestugor samt projektuppgift. Den obligatoriska projektuppgiften, som löper genom hela kursen, knyter samman teori och tillämpning på ett realistiskt ingenjörsproblem där en del av ett byggnadsverk analyseras. Såväl fysiska experiment, materialtestning, som datorverktyg/modeller kommer att användas i projektet.

Litteratur

Kurslitteraturen anges på kurshemsidan före kursstart

Examination inklusive obligatoriska moment

För att bli godkänd på kursen krävs:

  • Godkänd redovisning av projekt
  • Godkänd skriftlig tentamen

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.