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Actualizado el 30/05/2017 6:35 am

Solid Mechanics (Undergraduate Degree in Aerospace Engineering)

Proyectos docentes de la asignatura. Curso 2016/2017:

Unit data table
Asignatura Solid Mechanics
Degree Undergraduate Degree in Aerospace Engineering
Cycle 1
Course 3
Structure Optional
Duration Cuatrimestral ( Second four-month period )
Total Credits 6
Departments

Teaching staff


Programa de la asignatura

Objetivos docentes específicos

El conocimiento y la comprensión de algunos aspectos avanzados del comportamiento mecánico de los sólidos deformables. La asignatura se divide en cuatro partes: Ampliación de la Teoría de la Elasticidad, Teoría de placas e introducción a la teoría de láminas, Mecánica de la Fractura y Teoría de la Plasticidad. El objetivo de la Ampliación de la Teoría de la Elasticidad es establecer teoremas y principios generales de la Elasticidad, establecer nuevos conceptos y ecuaciones correspondientes a la presencia de variaciones de temperatura, a la medición de deformaciones, a la solución numérica del problema elástico y a los límites de validez de esta teoría. El objetivo de la Teoría de placas e introducción a la teoría de láminas es ampliar la formación sobre análisis estructural del futuro ingeniero aeroespacial, proporcionándole los conocimientos necesarios para el cálculo de estructuras laminares, de uso muy abundante en la ingeniería aeronáutica, y el estudio de las inestabilidades que en ellas se presentan. El objetivo de la Mecánica de la Fractura es el estudio de sólidos deformables con presencia de fisuras. La mayor parte de esta parte se dedica a la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal a través del enfoque de la Teoría de la Elasticidad y del Balance Energético. Establecida la ecuación fundamental de la Mecánica de la Fractura se describen los procedimientos (analíticos, numéricos y experimentales) para evaluar el factor de intensidad de tensiones y la energía unitaria liberada, así como la forma de estimar los parámetros del material (tenacidad a fractura, curva R, etc). El objetivo de la Teoría de la Plasticidad es desarrollar las ecuaciones básicas del modelo de comportamiento elastoplástico perfecto y con endurecimiento de los medios continuos (Teoría de la Plasticidad), centrándose en las ilustraciones de la teoría en las aplicaciones de los Teoremas del Análisis Límite.

Competencias transversales genéricas

Capacidad de síntesis y análisis.
Conocimientos y capacidades para la resolución de problemas.
Capacidad de razonamiento crítico.
Capacidad de adaptación a nuevas situaciones.

G1 Capacidad para el diseño, desarrollo y gestión en el ámbito de la ingeniería aeronáutica que tengan por objeto los vehículos aeroespaciales, los sistemas de propulsión aeroespacial, los materiales aeroespaciales, las infraestructuras aeroportuarias, las infraestructuras de aeronavegación y cualquier sistema de gestión del espacio, del tráfico y del transporte aéreo.
G2 Planificación, redacción, dirección y gestión de proyectos, cálculo y fabricación en el ámbito de la ingeniería aeronáutica que tengan por objeto los vehículos aeroespaciales, los sistemas de propulsión aeroespacial, los materiales aeroespaciales, las infraestructuras aeroportuarias, las infraestructuras de aeronavegación y cualquier sistema de gestión del espacio, del tráfico y del transporte aéreo.

Competencias específicas

Comprender el comportamiento de las estructuras ante las solicitaciones en condiciones de servicio y situaciones límite.
Comprender las prestaciones tecnológicas, las técnicas de optimización de los materiales y la modificación de sus propiedades mediante tratamientos.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: Los principios de la mecánica del medio continuo y las técnicas de cálculo de su respuesta.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: La mecánica de fractura del medio continuo y los planteamientos dinámicos, de fatiga de inestabilidad estructural y de aeroelasticidad.

Contenidos de la asignatura

Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso)

Bloque 1. AMPLIACIÓN DE LA TEORÍA DE LA ELASTICIDAD. Teoremas y Principios de Elasticidad (Teoremas de los Trabajos y de los Desplazamientos Virtuales, Teorema de Clapeyron, Teorema de Unicidad, Principio de Saint-Venant). Termoelasticidad. Extensometría. El Método de los Elementos Finitos (MEF). Criterios de plastificación.

Bloque 2. TEORÍA DE PLACAS. Hipótesis fundamentales; Teoría de Kirchhoff y de Reissner-Mindlin; Métodos clásicos de cálculo; Placas circulares. INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE LÁMINAS. Hipótesis fundamentales; Teoría de la membrana.

Bloque 3. MECÁNICA DE LA FRACTURA. Introducción y roturas históricas. Enfoque de la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal (MFEL) a través de la Teoría de la Elasticidad (Solución elástica en el borde de una grieta. Método de Westergaard, Factor de intensificación de tensiones, Efecto del tamaño finito del dominio fisurado, Ecuación básica de la MFEL). Plasticidad en el borde de la grieta. Enfoque de la MFEL a través del balance energético (Balance de energía durante el crecimiento de la grieta, Teoría de Griffith, Representación gráfica del balance energético, Equivalencia entre el enfoque a través de la Teoría de la Elasticidad y el enfoque energético, Estabilidad de la fisura, Concepto de la curva R). Determinación de las propiedades del material (Tenacidad a fractura, Curva R).

Bloque 4. TEORÍA DE LA PLASTICIDAD. El Modelo Elastoplástico Perfecto (El caso 1D, Postulados Básicos, El caso 3D, Deformación plàstica equivalente, Ley de comportamiento inversa, Teorema de Unicidad, Colapso plástico, Análisis límite, Unicidad en el Análisis Límite). El Modelo Elastoplástico con Endurecimiento (El caso1D, Postulados básicos, El caso 3D, Ley de comportamiento inversa, Teorema de unicidad, Aplicación de un código del MEF a un problema elastoplástico).

Actividades formativas de segundo cuatrimestre

Clases teóricas

Horas presenciales: 34
Horas no presenciales: 0
Metodología de enseñanza aprendizaje:

Clases Teóricas en las que se desarrollan los conceptos, las ecuaciones de gobierno y los métodos de resolución de las mismas para las Estructuras Laminares, la Mecánica de la Fractura y la Teoría de la Plasticidad, y temas avanzados de la Teoría de la Elasticidad. Se simplifica en lo posible el desarrollo matemático y se hace especial hincapié en la discusión de las hipótesis introducidas y en las interpretaciones físicas de los resultados.

Competencias que desarrolla

Comprender el comportamiento de las estructuras ante las solicitaciones en condiciones de servicio y situaciones límite.
Comprender las prestaciones tecnológicas, las técnicas de optimización de los materiales y la modificación de sus propiedades mediante tratamientos.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de los principios de la mecánica del medio continuo y las técnicas de cálculo de su respuesta.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de la Mecánica de Fractura del medio continuo y los planteamientos dinámicos, de fatiga de inestabilidad estructural y de aeroelasticidad.

Prácticas de Laboratorio

Horas presenciales: 1.5
Horas no presenciales: 0
Metodología de enseñanza aprendizaje:

Realización de dos ensayos para medir la tenacidad a fractura en deformación plana KIc y la Curva R en materiales metálicos en el Laboratorio de Elasticidad y Resistencia de Materiales.

El estudiante dispondrá del guión de las prácticas a realizar a través de Enseñanza Virtual (WebCT), antes de su realización en el laboratorio. Este guión deberá ser estudiado previamente a la práctica, y exige la asimilación de algunos conceptos teóricos.

Competencias que desarrolla

Resolución de problemas.
Toma de decisiones.
Capacidad de trabajo en equipo.
Razonamiento crítico.
Anticipación a los problemas.
Adaptación a nuevas situaciones.

Comprender el comportamiento de las estructuras ante las solicitaciones en condiciones de servicio y situaciones límite.
Comprender las prestaciones tecnológicas, las técnicas de optimización de los materiales y la modificación de sus propiedades mediante tratamientos.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de los principios de la mecánica del medio continuo y las técnicas de cálculo de su respuesta.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de la Mecánica de Fractura del medio continuo y los planteamientos dinámicos, de fatiga de inestabilidad estructural y de aeroelasticidad.

Prácticas informáticas

Horas presenciales: 2
Horas no presenciales: 0
Metodología de enseñanza aprendizaje:

Realización de una práctica informática en el Centro de Cálculo de la ETSI. Se usará un código del Método de los Elementos Finitos para calcular la solución elástica en un sólido plano en presencia de un concentrador de tensiones, para evaluar el Factor de Intensificación de Tensiones en presencia de una grieta y para evaluar la Carga de Colapso en un sólido elasto-plástico perfecto.

Competencias que desarrolla

Resolución de problemas.
Toma de decisiones.
Razonamiento crítico.
Anticipación a los problemas.
Adaptación a nuevas situaciones.

Comprender el comportamiento de las estructuras ante las solicitaciones en condiciones de servicio y situaciones límite.
Comprender las prestaciones tecnológicas, las técnicas de optimización de los materiales y la modificación de sus propiedades mediante tratamientos.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de los principios de la mecánica del medio continuo y las técnicas de cálculo de su respuesta.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de la Mecánica de Fractura del medio continuo y los planteamientos dinámicos, de fatiga de inestabilidad estructural y de aeroelasticidad.

Problemas

Horas presenciales: 22.5
Horas no presenciales: 0
Metodología de enseñanza aprendizaje:

Sesiones académicas de tipo práctico en los que se resolverán problemas de Estructuras Laminares, de temas avanzados de la Elasticidad, Mecánica de la Fractura y Plasticidad.

Competencias que desarrolla

Capacidad de síntesis y análisis.
Resolución de problemas.
Toma de decisiones.
Razonamiento crítico.
Adaptación a nuevas situaciones.

Comprender el comportamiento de las estructuras ante las solicitaciones en condiciones de servicio y situaciones límite.
Comprender las prestaciones tecnológicas, las técnicas de optimización de los materiales y la modificación de sus propiedades mediante tratamientos.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de los principios de la mecánica del medio continuo y las técnicas de cálculo de su respuesta.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de la Mecánica de Fractura del medio continuo y los planteamientos dinámicos, de fatiga de inestabilidad estructural y de aeroelasticidad.

Horas de estudio y trabajo personal del alumno

Horas presenciales: 0
Horas no presenciales: 90
Metodología de enseñanza aprendizaje:

Asimilación por parte del alumno de las enseñanzas impartidas en clase, de las referencias bibliográficas recomendadas y de su aplicación a trabajos propuestos.

Competencias que desarrolla

Capacidad de síntesis y análisis.
Resolución de problemas.
Razonamiento crítico.

Comprender el comportamiento de las estructuras ante las solicitaciones en condiciones de servicio y situaciones límite.
Comprender las prestaciones tecnológicas, las técnicas de optimización de los materiales y la modificación de sus propiedades mediante tratamientos.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de los principios de la mecánica del medio continuo y las técnicas de cálculo de su respuesta.
Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de la Mecánica de Fractura del medio continuo y los planteamientos dinámicos, de fatiga de inestabilidad estructural y de aeroelasticidad.

Sistemas de evaluación y criterios de calificación
Sistema de evaluación

Opción general. Examen final.

El examen se divide en dos partes.
Parte 1: BLOQUES 1 y 2
Bloque 1: Cuestiones teóricas y uno o varios problemas prácticos.
Bloque 2: Test y ejercicios, cuestiones y/o un problema práctico.
Parte 2: BLOQUES 3 y 4
Bloque 3: Test, cuestiones y/o un problema práctico.
Bloque 4: Test, cuestiones y/o un problema práctico.
Para superar la asignatura es necesario realizar las prácticas satisfactoriamente y aprobar las pruebas de la Parte 1 y de la Parte 2. La nota final será la media aritmética (ponderada en su caso) de las calificaciones obtenidas en ambas partes.
La superación de alguna de las Partes en el examen final de la primera convocatoria supondrá la eliminación de la materia en el examen final de la segunda convocatoria.
En caso de no realización de las prácticas el alumno deberá realizar un examen específico de las mismas, dicho examen coincidirá con la convocatoria correspondiente y será condición necesaria para aprobar la asignatura la superación del mismo.
Una vez aprobada la asignatura, la nota obtenida se puede ver incrementada en 1 punto en función de la actividad y el trabajo del alumno desarrollado en las clases y las prácticas realizadas, y de los informes escritos

Opción por curso. Pruebas parciales.

Para dar al alumno la posibilidad de superar la asignatura antes del examen final se realizarán a lo largo del curso 2 pruebas teórico-prácticas, una para la Parte 1: Bloques 1 y 2 y otra para la Parte 2: Bloques 3 y 4.
Parte 1: BLOQUES 1 y 2
Bloque 1: Cuestiones teóricas y uno o varios problemas prácticos.
Bloque 2: Test y ejercicios, cuestiones y/o un problema práctico.
Parte 2: BLOQUES 3 y 4
Bloque 3: Test, cuestiones y/o un problema práctico.
Bloque 4: Test, cuestiones y/o un problema práctico.
El alumno aprobará la asignatura si aprueba ambas pruebas. La nota final será la media aritmética de las calificaciones obtenidas en ambas partes.
La superación de alguna de las pruebas parciales supondrá la eliminación de materia en el examen final de la primera y segunda convocatoria.
En caso de no realización de las prácticas el alumno deberá realizar un examen específico de las mismas, dicho examen coincidirá con la convocatoria correspondiente y será condición necesaria para aprobar la asignatura la superación del mismo.
Una vez aprobada la asignatura, la nota obtenida se puede ver incrementada en 1 punto en función de la actividad y el trabajo del alumno desarrollado en las clases y las prácticas realizadas, y de los informes escritos.

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