Vurderingsordning

Faglig innhold

Utmattingssvikt og brudd forekommer ofte i ulike grener av ingeniørfag, og er en av hovedårsakene til uventet forkortning av forventet levetid for mekaniske komponenter. Dette fører til katastrofal strukturell svikt som resulterer i tap av liv og store kostnader. Teorien bak utmatting og bruddmekanikk muliggjør analyse av tekniske komponenter sin strukturelle integritet og bidrar til å forhindre forekomsten av strukturell svikt. Utmatting og bruddmekanikk som en vitenskapelig disiplin har gjort det mulig for forskere og ingeniører å snakke samme språk når de arbeider med design og produksjon av mekaniske komponenter og strukturer.

Dette kurset tar for seg grunnleggende og tekniske problemstillinger knyttet til design og vedlikehold av strukturer som er utsatt for statisk og syklisk mekanisk belastning. Studentene vil lære prinsippene for utmatting og bruddmekanikk, og metoder for å evaluere materialets motstand mot disse ved mekanisk testing. Faget tar også opp spørsmålene om hvordan utmattelsesoppførsel karakteriseres, hvordan svikt på grunn av utmatting og brudd er forutsagt, og til slutt hvordan denne oppførselen er knyttet til materialets mikrostruktur og utformingen av komponenten. En introduksjon til sentrale anvendelser av bruddmekanikk og utmattingsdesign i industrien, inkludert feilanalyse, design mot feil, estimering av utmattelseslevetid og eksperimentelle prosedyrer for skadedeteksjon vil også bli gitt i kurset.

Læringsutbytte

Kunnskap:

• Kunnskap om grunnleggende utmatting og bruddmekaniske teorier og deres fysiske sviktmekanismer.
• Forståelse for anvendelsen av utmatting og bruddmekanikk på spesifikke ingeniørproblemer.
• Detaljert kunnskap om eksperimentelle og elementmetode-baserte (FE-baserte) beregningsverktøy for vurdering av svikt på grunn av utmatting og brudd i materialer og konstruksjoner.
• Metodikk for å designe mot utmatting.

Ferdigheter:

• Kunne bruke tradisjonelle og numeriske metoder for dimensjonering av mekaniske komponenter mot utmatting.
• Kunne bruke sprekkvekstanalyse for vurdering av lastbæring og utmattingslevetid av mekaniske komponenter som inneholder sprekker, sprekklignende defekter og geometriske kompleksiteter (også kjent som hakk).

Generell kompetanse:

Å selvstendig kunne evaluere utmattingsskader og motstand mot brudd, og å designe maskiner og konstruksjoner mot utmatting og bruddsvikt, og forutsi forventet levetid for komponenter i bruk.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger: Presentasjoner og tavleundervisning brukes parallelt. Undervisningsmateriell fra forelesninger blir gjort tilgjengelig på Blackboard. Kjøp av pensumslitteratur er ikke nødvendig for gjennomføring av dette kurset, men det anbefales for ekstra læring. Det anbefales å ta egne notater under forelesningene, da forelesningene omfatter temaer og diskusjoner som er lite tilgjengelig i lærebøker.

FE modellopplæring: Studentene undervises i begrenset grunnleggende kunnskap og gjennomføring av FE-analyse, samt hvordan man bruker ABAQUS - som valgt FE-program i kurset - som et effektivt verktøy for å analysere brudd- og utmattelsesliv.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger
• FE-prosjekt

Mer om vurdering

Skriftlig eksamen (100%) danner grunnlaget for vurdering i emnet. Forelesningene og øvelsene undervises på engelsk dersom studenter som ikke snakker norsk tar kurset. Hvis undervisningen gis på engelsk, gis eksamensoppgavene kun på engelsk. I dette tilfellet skal studentene også svare på engelsk. Ikke-programmerbare vitenskapelige kalkulatorer, som ikke er oppført som godkjent hjelpemiddel "bestemt, enkel kalkulator", og kalkulatorer som ikke har tilgang til Internett, kan brukes på eksamen ved godkjenning fra emneansvarlig.

Obligatoriske aktiviteter: Øvinger, FE prosjekt. Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet.

Øvinger: 8 øvinger vil bli gitt i løpet av kurset. For å kunne gå opp til eksamen 7 av 8 obligatoriske oppgaver må være godkjent.

FE prosjekt: FE-prosjektet er i form av numeriske modelleringsoppgaver basert på gitte forelesninger i emnet og skal utføres av studentene individuelt og leveres i form av skriftlig rapport. Rapporten skal inkludere beskrivelse av modelleringsprosessen og presentasjon av resultater og ikke minst diskusjoner. De leverte rapportene vil da bli vurdert etter spesifisert frist. Oppgaver levert etter fristen vil ikke bli vurdert/godkjent. For å kunne gå opp til eksamen FE-prosjektet må være godkjent.

Dersom eksamen tas på nytt, må alle obligatoriske øvelser leveres på nytt. Ved kontinuasjonseksamen kan eksamensformen endres fra skriftlig til muntlig.

Anbefalte forkunnskaper

Studentene må ha tilgang til en Windows-kompatibel bærbar PC som er kraftig nok til å kjøre CAE-programvarepakker.

Kunnskaper tilsvarende TMM4100 Materialteknikk og TMM4140 Materialers mekaniske oppførelse. Tidligere kunnskap innen Finite Element-analyse med kommersielle CAE-programvarepakker er en fordel.

Kursmateriell

Main: N. Dowling " Mechanical Behavior of Materials", Pearson Prentice Hall, 2007 (or later). Optional: T. L. Anderson: Fracture Mechanics. Fundamentals and Applications, CRC Press, 2004. Ralph I. Stephens, Ali Fatemi, Robert R. Stephens, Henry O. Fuchs "Metal Fatigue in Engineering", 2nd Edition 2000 Wiley. S. Suresh, "Fatigue of Materials" (2d edition) Cambridge University Press, 1998. Radaj, Dieter, Vormwald, Michael "Advanced Methods of Fatigue Assessment", Springer 2013

Studiepoengreduksjon