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Academic Year/course: 2023/24

434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering

29722 - Mechanics of Deformable Solids


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
29722 - Mechanics of Deformable Solids
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
3
Semester:
First semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

The objective of the subject is to enable the student to analyze and design any deformable element, such as, for example, building structures, industrial installations, as well as countless machine elements. The student is introduced to the Finite Element Method as a numerical method for solving the general elastic problem that allows the analysis and design of more complex elements.  The different activities proposed also aim to enhance the reasoning, synthesis, resolution and subsequent analysis of the results of different problems.

The goals are aligned with Goal 9 of the SDGs, of the 2030 Agenda: Industry, Innovation and Infrastructure. Target 9.1 Develop reliable, sustainable, resilient and quality infrastructure.

2. Learning results

The learning results obtained in the subject enable the student to be able to deal with problems related to Structural Mechanics that arise in the field of Mechanical Engineering: design and testing of mechanical components, industrial and building structures, strength analysis of all types of machines and installations, vehicle design, etc.

1.Identify problems where it is necessary to apply the equations of the Mechanics of Deformable Solids. Manage the concepts of stress, deformation and constitutive laws.
2.Understand the meaning of stress and strain tensors and should be able to express these tensors in different reference systems, including the principal system, and know the importance of principal stresses and directions.
3.Identify and apply material behavior models (linear elastic, nonlinear elastic, inelastic, etc.) from experimental stress-strain curves.
4. Know how to apply the basic equations of elasticity.
5.Know how to formulate the equations of the mathematical model (equilibrium, behavior and compatibility at different levels, point, element and structure) and to solve simple problems analytically.
6. Identify thye main structural typologies.
7.To know the necessary methodology to solve the elastic problem using finite elements and to handle a software.
8. Identify and select finite element types.
9. Know how to assess the acceptability of analytical and numerical results.
10. It establish the limit states of elastic behavior: large deformations, plasticity, instability, etc.

3. Syllabus

Block I: Mechanics of the deformable solid

1. Introduction to Linear Elastic Solid Mechanics

2. Deformation analysis

3. Stress analysis

4. Principal stresses and strains

5. Behavioral equations.

6. Differential approach to the elastic problem

7. Limits of elastic behavior

 

Block II: Finite Element Mechanics

1. Introduction to FEM

2. FEM formulation of 1-D problems

3. FEM formulation in plane elasticity

4. FEM formulation in 3D elasticity

5. FEM user instructions

4. Academic activities

Theoretical classes. The scientific body is developed and examples of its application are presented.

Practical problem classes. They allow the student to apply the concepts to the resolution of problems of the engineering practice.

Computer Simulation Practices. They familiarize students with another of the basic tools of calculus and numerical simulation.

Assignment work. Project-based learning, to reinforce the rest of the teaching activities and allow the student to acquire teamwork skills.

Tutoring. They allow, in a more individualized way or through small groups, students to integrate the different contents and consolidate the object of their learning.

5. Assessment system

Continuous assessment

Subject work (Weighting: 20%, Minimum grade: 4,5/10)

An individual work will be carried out in which analytical calculus will be related to computational simulation.

Its assessment will be based on the written report submitted (which may be in Spanish or English).

An oral presentation and defense may be requested.

 

Practices (Weighting: 10%, Minimum grade: 4,5/10)

There will be five 3-hour sessions of individual computer practice.

Their assessment will be based on an exam on the contents covered in the same.

 

Partial exams (Weighting: 70 %, Minimum grade in each: 4,5/10)

There will be two partial exams of Elasticity and Finite Elements.

They will have an estimated duration of two hours each.

 

Global assessment of the subject:

Examination (Weighting: 85 %, Minimum grade: 5/10)

Final exam in which the complete content of the subject will be evaluated.

It will have an estimated duration of three hours.

Practice Exam (Weighting: 15 %, Minimum grade: 5/10) It will have an estimated duration of one hour. The contents covered in the practicals will be evaluated.

In both cases the final weighted average must be higher than 5 out of 10 to pass the subject. The second call will be evaluated by means of a global assessment.


Curso Académico: 2023/24

434 - Graduado en Ingeniería Mecánica

29722 - Mecánica de sólidos deformables


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
29722 - Mecánica de sólidos deformables
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
434 - Graduado en Ingeniería Mecánica
Créditos:
6.0
Curso:
3
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de la asignatura es capacitar al alumno para analizar y diseñar cualquier elemento deformable, como por ejemplo, estructuras de edificación, instalaciones industriales, así como innumerables elementos de máquinas. Se introduce al alumno al Método de los Elementos Finitos como método numérico para la resolución del problema elástico general que permite el análisis y diseño de elementos más complejos.  Las diferentes actividades que se proponen también pretenden la potenciación del razonamiento, síntesis, resolución y posterior análisis de los resultados de diferentes problemas.

Los objetivos están alineados con el Objetivo 9 de los ODS, de la Agenda 2030: Industria, innovación e infraestructuras. Meta 9.1 Desarrollar infraestructuras fiables, sostenibles, resilientes y de calidad,.

2. Resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje obtenidos en la asignatura capacitan al alumno para poder abordar los problemas relacionados con la Mecánica Estructural que se presentan en el ámbito de la Ingeniería Mecánica: diseño y comprobación de componentes mecánicos, estructuras industriales y de edificación, análisis resistente de elementos de todo tipo de máquinas e instalaciones, diseño de vehículos, etc.

  1. Identifica problemas donde es necesario aplicar las ecuaciones de la Mecánica del Sólido Deformable. Maneja los conceptos de tensión, deformación y leyes constitutivas.
  2. Comprende el significado de los tensores de tensión y deformación y debe ser capaz de expresar dichos tensores en distintos sistemas de referencia, entre ellos el sistema principal, y conocer la importancia de las tensiones y direcciones principales.
  3. Identifica y aplica los modelos de comportamiento del material (elástico lineal, elástico no-lineal, inelástico, etc.) a partir de curvas tensión-deformación experimentales.
  4. Sabe aplicar las ecuaciones básicas de la Elasticidad.
  5. Sabe plantear las ecuaciones del modelo matemático (equilibrio, comportamiento y compatibilidad a distintos niveles punto, elemento y estructura) y resolver analíticamente problemas sencillos.
  6. Identifica las principales tipologías estructurales.
  7. Saber la metodología necesaria para resolver el problema elástico mediante elementos finitos y manejar un software de EF.
  8. Identifica y selecciona tipos de elementos finitos.
  9. Sabe valorar la admisibilidad de los resultados analíticos y numéricos.
  10. Establece los estados límites del comportamiento elástico: grandes deformaciones, plasticidad, inestabilidad, etc.

3. Programa de la asignatura

Bloque I: Mecánica del sólido deformable

  1. Introducción a la Mecánica del Sólido Elástico Lineal
  2. Análisis de deformaciones
  3. Análisis de tensiones
  4. Tensiones y deformaciones principales
  5. Ecuaciones de comportamiento.
  6. Planteamiento diferencial del problema elástico
  7. Límites del comportamiento elástico

Bloque II: Elementos Finitos Mecánicos

  1. Introducción al MEF
  2. Formulación del MEF en problemas 1-D
  3. Formulación del MEF en elasticidad plana
  4. Formulación del MEF en elasticidad 3D
  5. Indicaciones de usuario del MEF

4. Actividades académicas

Clases Teóricas. Desarrollan el cuerpo científico y se presentan ejemplos de su aplicación.
Clases Prácticas de Problemas. Permiten al estudiante la aplicación de los conceptos a la resolución de problemas de la práctica ingenieril.
Prácticas de Simulación Informática. Familiarizan a los alumnos con otra de las herramientas básicas del cálculo y la  simulación numérica.
Trabajo de Asignatura. Aprendizaje basado en proyectos, para reforzar el resto de actividades docentes y permitir que el estudiante adquiera competencias de trabajo en equipo.
Tutorías. Permiten de forma más individualizada o mediante grupos pequeños, que los alumnos integren los diversos contenidos y consoliden el objeto de su aprendizaje.

5. Sistema de evaluación

Evaluación continuada:

Trabajo de asignatura (Ponderación: 20%, Nota Mínima: 4,5/10)
Se realizará un trabajo con carácter individual en el que se relacionará el cálculo analítico con la simulación computacional.
Su evaluación se basará en el informe escrito presentado (que podrá ser en castellano o en inglés).
Se podrá solicitar exposición y defensa oral del mismo.

Prácticas (Ponderación: 10%, Nota Mínima: 4,5/10)
Se realizarán cinco sesiones de 3 horas de prácticas de ordenador individuales.
Su evaluación se basará en un examen sobre los contenidos tratados en las mismas.

Exámenes parciales (Ponderación: 70 %, Nota Mínima en cada uno: 4,5/10)
Se realizarán dos exámenes parciales de Elasticidad y de Elementos finitos.
Tendrán una duración estimada de dos horas cada uno.

Evaluación global de la asignatura:

Examen (Ponderación: 85 %, Nota Mínima: 5/10)
Examen final en el que se evaluará el contenido completo de la asignatura.
Tendrá una duración estimada de tres horas.

Examen de Prácticas (Ponderación: 15 %, Nota Mínima: 5/10) Tendrá una duración estimada de una hora. Se evaluarán los contenidos tratados en las prácticas.

En ambos casos la media ponderada final debe ser superior a 5 sobre 10 para superar la asignatura.
La segunda convocatoria será evaluada mediante evaluación global.