Bruddmekanikk og dimensjonering mot utmatting

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.

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.

Forelesninger: Presentasjoner og tavleundervisning brukes parallelt. Undervisningsmateriell fra forelesninger blir gjort tilgjengelig på Canvas. 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.