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Academic Year/course: 2023/24

436 - Bachelor's Degree in Industrial Engineering Technology

30026 - Deformable Solids Theory


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
30026 - Deformable Solids Theory
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
436 - Bachelor's Degree in Industrial Engineering Technology
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 elements that make up structures, like, for example, buinding machines, industrial installations and machine elements.

The student is introduced to the Finite Element Method as a numerical method commonly used in engineering practice for the resolution of the general elastic problem, although this method allows the analysis and design of more complex elements.

The subject covers both the fundamentals of the Mechanics of Deformable Solids and the Finite Element Method and its most applied aspects.

These approaches and goals are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/),), so that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to contribute, to some extent, to the achievement of the Objective 9.4 of Goal 9.

2. Learning results

  • Knowing how to identify problems where it is necessary to apply the equations of the mechanics of deformable solids, handling concepts of stress, deformation and constitutive laws.
  • 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.
  • To know how to identify and apply the models of material behavior (linear elastic, non-linear elastic, inelastic, etc.) from experimental stress-strain curves.
  • To know how to apply the basic equations of elasticity. The student must be able to formulate the equations of the mathematical model : equilibrium, behavior and compatibility at different point, element andstructure levels and solve simple problems analytically.
  • To know the necessary methodology to solve the elastic problem by means of finite elements and to handle a FE software, identifying and selecting the type of finite element software, identifying and selecting the type of finite element.
  • To know how to assess the admissibility of analytical and numerical results.

3. Syllabus

Planned agenda:

0. Motivation of the subject

Block I: Mechanics of the deformable solid

1. Introduction to Linear Elastic Solid Mechanics

2. Deformation analysis

3. Definition of stresses. Principal stresses

4. Behavioral equations.

5. Differential approach to the elastic problem

6. Limits of elastic behavior

Block II: Finite Element Mechanics

7. Introduction to FEM

8. FEM formulation of 1-D problems

9. FEM formulation in plane elasticity

10. FEM formulation in 3D elasticity

11. Introduction to the application of FEM in other structural typologies

4. Academic activities

1. Theoretical classes (T1). In them, the scientific body contained in the program is developed and examples of its application are presented.

2. Practical problem classes (T2). They complement the theoretical ones by introducing problem solving in engineering practice.

3. Computer Simulation Practices (T3). To familiarize students with another of the basic tools of the subject, such as calculus and numerical simulation.

4. Subject Work (T6). It aims to develop the project-based learning formula, to reinforce the rest of teaching activities and, together with the laboratory and simulation practices, to allow the student to acquire teamworkskills.

5. Tutoring. Resolution of doubts in a more individualized way or in small groups.

6. Study and personal work.

7. Assessment tests.

5. Assessment system

There are two evaluation methods to pass the subject: gradual and global .

In order to allow the gradual assessment of the student, the following tests are proposed:

Subject work (20 %)

  • A work related to the general contents of the subject will be presented, including the analytical and numerical resolution of a mechanical component.
  • Its assessment will be based on the written report submitted and its oral defense.

Practices (20%)

  • There will be five 3-hour sessions of individual computer practice.
  • Its assessment will be based on questionnaires filled out by the students in the course's ADD

Exam (60%):

  • There will be a mid-term partial exam evaluating the contents of the elasticity part. It will allow to release subject as long as it reaches a grade equal or higher than 4.
  • Final exam during the period set by the School. Students with a grade equal or higher than 4 in the partial exam will be allowed to take only the Finite Elements part. The grade of the exam will be 50% elasticity and 50% EF.

A minimum grade of 4.0 on the exam grade is required to mediate with all other activities.

For an overall assessment of the subject, the following is proposed:

Final exam. It will consist of a theory/problem part (80%) and a practical part (20%), and a score of 5/10 must be reached in each part.


Curso Académico: 2023/24

436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

30026 - Mecánica de sólidos deformables


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
30026 - Mecánica de sólidos deformables
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
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 presente en estructuras como, por ejemplo, estructuras de edificación, instalaciones industriales, así como elementos de máquinas.

Se introduce al alumno al Método de los Elementos Finitos como método numérico habitualmente usado en la práctica ingenieril para la resolución del problema elástico general, si bien este método permite el análisis y diseño de elementos más complejos.

La asignatura abarca tanto los fundamentos de la Mecánica de Sólidos Deformables como del Método de los Elementos Finitos y sus aspectos más aplicados.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida al logro de la meta 9.1 del objetivo 9.

2. Resultados de aprendizaje

  • Saber identificar problemas donde sea necesario aplicar las ecuaciones de la mecánica del sólido deformable, manejando conceptos de tensión, deformación y leyes constitutivas.
  • Comprender 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.
  • Saber identificar y aplicar los modelos de comportamiento del material (elástico lineal, elástico no-lineal, inelástico, etc.) a partir de curvas tensión-deformación experimentales.
  • Saber aplicar las ecuaciones básicas de la Elasticidad. El alumno ha de estar en condiciones de poder plantear las ecuaciones del modelo matemático: equilibrio, comportamiento y compatibilidad a distintos niveles punto, elemento y estructura y resolver analíticamente problemas sencillos.
  • Conocer la metodología necesaria para resolver el problema elástico mediante elementos finitos y manejar un software de EF, identificando y seleccionando el tipo de elemento finito.
  • Saber valorar la admisibilidad de los resultados analíticos y numéricos.

3. Programa de la asignatura

Temario previsto:


0. Motivación de la asignatura


Bloque I: Mecánica del sólido deformable
1. Introducción a la Mecánica del Sólido Elástico Lineal
2. Análisis de deformaciones
3. Definición de tensiones. Tensiones principales
4. Ecuaciones de comportamiento.
5. Planteamiento diferencial del problema elástico
6. Límites del comportamiento elástico

Bloque II: Elementos Finitos Mecánicos
7. Introducción al MEF
8. Formulación del MEF en problemas 1-D
9. Formulación del MEF en elasticidad plana
10. Formulación del MEF en elasticidad 3D
11. Introducción a la aplicación del MEF en otras tipologías estructurales

4. Actividades académicas

1. Clases Teóricas (T1). En ellas, se desarrolla el cuerpo científico contenido en el programa y se presentan ejemplos de su aplicación.
2. Clases Prácticas de Problemas (T2). Complementan a las teóricas introduciendo resolución de problemas de la práctica ingenieril.
3. Prácticas de Simulación Informática (T3). Familiarizar a los estudiantes con otra de las herramientas básicas de la asignatura, como es el cálculo y la simulación numérica.
4. Trabajo de Asignatura (T6). Pretende desarrollar la fórmula de aprendizaje basado en proyectos, para reforzar el resto de actividades docentes y, junto con las prácticas de laboratorio y simulación, permitir que el estudiante adquiera competencias de trabajo en equipo.
5. Tutorías. Resolución de dudas de forma más individualizada o en grupos pequeños.
6. Estudio y trabajo personal.
7. Pruebas de evaluación.

5. Sistema de evaluación

Existen dos modalidades de evaluación para superar la asignatura: gradual y global.

Para permitir la evaluación gradual del estudiante se plantean las siguientes pruebas:

Trabajos de asignatura (20 %)

  • Se planteará un trabajo relacionado con los contenidos generales de la asignatura englobando la resolución analítica y numérica de un componente mecánico.
  • Su evaluación se basará en el informe escrito presentado y defensa oral del mismo.

Prácticas (20 %)

  • Se realizarán cinco sesiones de 3 horas de prácticas de ordenador individuales.
  • Su evaluación se basará en cuestionarios rellenados por los alumnos en el ADD de la asignatura

Examen (60 %)

  • Se realizará un examen parcial intermedio evaluando los contenidos de la parte de elasticidad. Permitirá liberar materia siempre que alcance una nota igual o superior a 4.
  • Examen final en periodo fijado por la Escuela. Los estudiantes con nota igual o superior a 4 en el examen parcial podrán presentarse solo a la parte de Elementos Finitos. La nota del examen será un 50% elasticidad y otro 50% EF. Se deberá tener una calificación mínima de 4.0 en la nota del examen para mediar con el resto de actividades.


Para una evaluación global de la asignatura, se plantea:

Examen final. Constará de una parte de teoría/problemas (80%) y otra de prácticas (20%), debiendo alcanzar una puntuación de 5/10 en cada parte.