İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Elastik Stabilite Teorisi Course Name Theory of Elastic Stability Kodu (Code) MAK613 Bölüm / Program (Department/Program) Yarıyılı (Semester) Güz (Fall) Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) 3 7,5 Makina Mühendisliği / Katı Cisimlerin Mekaniği Mechanical Engineering / Solid Mechanics Ders Türü (Course Type) Yüksek Lisans (M.Sc.) Dersin Türü (Course Type) Seçmeli (Elective) Dersin Dili (Course Language) Türkçe (Turkish) Dersin İçeriği (Course Description) 30-60 kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Elastik stabilite teorisinin temel kavramları, burkulma türleri. Rijit cisimlerin stabilitesi. Elastik kolonların stabilitesi. Kiriş-kolonların stabilitesi. Çerçevelerin burkulması. Büyük yerdeğiştirme teorisi. Kesme kuvvetinin burkulma yüküne etkisi. Gerçek kolon davranışı. Stabilitede enerji yöntemleri. Sayısal yöntemler. Eğri eksenli çubukların burkulması. Basic concepts of the theory of elastic stability, types of buckling. Stability of rigid systems. Stability of elastic column. Stability of beam-columns. Buckling of frames. Large displacement theory. Effects of shear force on the buckling load. Real column behavior. Energy methods in stability theory. Numerical methods. Buckling of curved beams. 1. Elastik stabilitenin temel kavram ve prensiplerini tanıtmak, 2. Basma kuvvetiyle yüklü kolonların ve kiriş-kolonların burkulma yüklerini hesaplama becerisini kazandırmak, 3. Stabilitede enerji ve sayısal yöntemleri kullanabilme becerisini kazanırmak, 4. Kazanılan bilgileri mühendislik uygulama ve tasarımlarında kullanabilme becerisi kazandırmak, 1. To familiarize students with the basic concepts and principles of elastic stability, 2. Give an ability to calculate the buckling load of columns bearing compressive loads and beamcolumns, 3. Give an ability to apply the energy and numerical methods on the stability problems 4. Give an ability to apply the knowledge of theory of elastic stability on engineering applications and design problems. Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, 1. Elastik stabilitenin tanımı, çeşitleri ve çözüm yöntemleri hakkında bilgi sahibi olacaktır, 2. Rijit sistemlerin stabilitesi ve bunların analitik ve enerji yöntemleriyle çözümleri hakkında bilgi sahibi olacaktır, 3. Çeşitli mesnetleme şartlarındaki kolonların burkulma yüklerinin hesabı hakkında bilgi sahibi olacaktır. 4. Değişken yüklü ve değişken kesitli kolonların burkulma yüklerini hesaplayacaktır. 5. Büyük yer değiştirme teorisi hakkında bilgi sahibi olacaktır. 6. Kesme kuvvetinin burkulma yüküne etkisini hesaplayacaktır. 7. Gerçek kolon davranışını hesaplayacaktır. 8. Stabilite problemlerinin çözümünde enerji yöntemlerini kullanabilecektir. 9. Stabilite problemlerinin çözümünde sayısal yöntemleri kullanabilecektir. 10. Eğri eksenli çubukların burkulma hesabını yapacaktır. Students who passed the course successfully are able to 1. Demonstrate the definition, types and solution methods of elastic stability problems, 2. Demonstrate the stability of rigid systems and solutions of the problems using analytical and energy methods, 3. Demonstrate the calculation of the buckling loads of elastic columns with different boundary conditions, 4. Calculate the buckling load of columns with varying cross-section and loading, 5. Demonstrate the large displacement theory. 6. Calculate the effects of the shear force on the buckling load, 7. Calculate the real column behavior, 8. Use the energy methods to solve the stability problems, 9. Use the numerical methods to solve the stability problems, 10. Calculate the buckling loads of curved beams.
Ders Kitabı (Textbook) Diğer Kaynaklar (Other References) Maddeler halinde en çok 5 adet G. J. Simitses, D. Hodges, 2006, Fundamentals of Structural Stability, Elsevier Inc. S. P. Timoshenko, 1963, Theory of Elastic Stability, McGraw Hill. C. M. Wang, C. Y. Wang, J. N. Reddy, 2006, Exact Solutions for Buckling, Second Edition, CRC Press. C. H. Yoo, S. C. Lee, 2011, Stability of Structures: Principles and Applications, Elsevier Inc. A. Chajes, 1974, Principles of Structural Stability Theory, Prentice Hall. Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Öğrencilere dersi daha iyi anlamaları amacıyla ödevler verilecek, bu ödevlerin bir hafta sonra teslim edilmesi istenecektir. Ödev sorularından sınavlara hazırlanma esnasında faydalanabilirler. Homeworks will be assigned to enable better understanding of subjects. All homework problems are to be handed in a week after they are assigned. Homework problems may be used as a source for exams. Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Yok. N/A Ödevlerin hazırlanmasında bilgisayar kullanımı teşvik edilmektedir. Students may use computer programs to solve their homework assignments. Diğer Uygulamalar (Other Activities) Yok. N/A Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları % 40 2 (Assessment Criteria) (Midterm Exams) (40 %) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler % 20 4 (Homework) (20 %) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı % 40 1 (Final Exam) (40 %) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur.
DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Elastik stabilitenin temel kavramları. Burkulma türleri. 1, 2 2 Rijit sistemlerin stabilitesi. Stabilite analizinde analitik ve enerji yöntemleri. 1, 2 3 Mükemmel olmayan rijit sistemler. Rijit sistemlerde büyük yer değiştirmeler. 1, 2 4 Elastik kolonların stabilitesi.çeşitli mesnetleme şartlarında Euler burkulma yükleri. 3 5 Elastik olmayan burkulma, Tetmajer yöntemi. Elastik mesnetli kolonlar. 3 6 Çerçevelerin burkulması. 3,4 7 Eksantrik yüklü kolonlar. Ara mesnetli kolonlar. 3, 4 8 Değişken eksenel yüklü kolonlar. Değişken kesitli kolonlar. 4 9 Büyük yer değiştirme teorisi. Kesme kuvvetinin burkulma yüküne etkisi. 5, 6 10 Mükemmel doğrusal olmayan kolonlar. Gerçek kolon davranışı. 7 11 Elastik zemine oturan kolonlar. 7 12 Stabilitede enerji yöntemi. Ritz yöntemi. 8, 9 13 Ardışık yaklaşım yöntemi. Matris yöntemleri 9 14 Eğri eksenli çubukların burkulması. 10 COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Fundamentals of elastic stability, types of buckling 1, 2 2 Stability of rigid systems. Analytical and energy methods in elastic stability. 1, 2 3 Imperfect rigid systems. Large displacements of rigid systems. 1, 2 4 Stability of elastic columns. Euler buckling loads for various boundary conditions. 3 5 Inelastic buckling, Tetmajer method. Columns resting on elastic supports. 3 6 Stability of elastic frames. 3,4 7 Eccentrically loaded columns. Columns with intermediate supports. 3, 4 8 Columns with varying loads. Columns with varying cross-sections. 4 9 Large deflection theory. Effects of shear force on buckling load. 5, 6 10 Columns with geometric imperfections. Real column behavior. 7 11 Beam-columns resting on elastic foundation. 7 12 Energy methods in elastic stability. Ritz method. 8, 9 13 Methods of successive approximation. Matrix method. 9 14 Buckling of curved beams. 10
Dersin Katı Cisimlerin Mekaniği Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) i ii iii iv v vi vii viii ix x xi xii Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, makina tasarımı alanında bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme(bilgi). Katı cisim mekaniğinin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme, bu alanda edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri farklı disiplin alanlarından ve özellikle biyomühendislikten gelen bilgilerle bütünleştirerek kullanabilme, yorumlayabilme ve yeni bilgiler oluşturabilme (bilgi ve beceri). Makina tasarımında karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme, bu alandaki uygulamalarda karşılaşılan ve öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme ve sorumluluk alarak çözüm üretebilme (beceri). Katı cisim mekaniğinde uzmanlık gerektiren bir çalışmayı bağımsız olarak yürütebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Bu alandaki sorunların çözümlenmesinin gerektiği ortamlarda liderlik yapabilme ve edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgi ve becerileri eleştirel bir yaklaşımla değerlendirebilme ve öğrenmesini yönlendirebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Mekanik tasarımdaki güncel gelişmeleri ve kendi çalışmalarını, nicel ve nitel veriler ile destekleyerek, alanındaki ve alanı dışındaki gruplara, yazılı, sözlü ve görsel olarak sistemli biçimde aktarabilme, sosyal ilişkileri ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısı ile inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmek üzere harekete geçebilme. (İletişim ve sosyal yetkinlik). Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kullanarak sözlü ve yazılı iletişim kurabilmek (İletişim ve sosyal yetkinlik). Ticari yazılım kullanımı ve program yazılımı becerilerini kazanma (İletişim ve sosyal yetkinlik). Makina tasarımı ve biyomekanik konularında verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme ve bu değerleri öğretebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği ile ilgili konularda strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği konusunda özümsedikleri bilgiyi, problem çözme ve/veya uygulama becerilerini, disiplinlerarası çalışmalarda ve özellikle biyomühendislik alanında kullanabilme (Alana özgü yetkinlik). Kendi çalışmalarını, alanındaki uluslararası platformlarda, yazılı, sözlü ve/veya görsel olarak aktarabilme (Alana özgü yetkinlik). Katkı Seviyesi 1 2 3 (1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam)
Relationship Between Course and Solid Mechanics Curriculum Program outcomes Developing and intensifying knowledge in the area of mechine design, i based upon the competency in the undergraduate level (knowledge). Grasping the inter-disciplinary interaction related to solid mechanics related area, the ability to interprete and to form new types of knowledge by combining the knowledge from the expert-level theoretical and ii practical knowledge acquired in te area and the knowledge from various other disciplines, particularly from the bioengineering (knowledge and skill). Solving the problems faced in machine design area by making use of the research methods, the ability to develope new strategic approaches to iii solve the unforeseen and complex problems arising in the practical processes of one's area and coming up with solutions while taking responsibility. The ability to carry out a specialistic study related to solid mechanics area iv independently (competence to work independently and take responsibility). Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the problems related to the area and assessing the specialistic v knowledge and skill gained through the study with a critical view and directing one's own learning process (competence to work independently, learning competence and take responsibility). Systematically transferring the current developments in the area of mechanical system design and one's own work to other groups in and out of the area; in written, oral and visual forms, ability to see and develope vi social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to take action to change these when necessary (Communication and Social Competency). Proficiency in a foreign language-at least European Language Portfolio B2 vii Level-and establishing written and oral communication with that language (Communication and Social Competency). Using the computer software together with the information and viii communication technologies efficiently and according to the needs of the area (Communication and Social Competency). Paying regard to social, scientific, cultural and ethical values during the collecting, interpreting, practicing and announcing processes of the area ix related data and the ability to teach these values to others (Area Specific Competency). Developing strategy, policy and application plans concerning the subjects related to the solid mechanics area and the ability to evaluate the end x results of these plans within the frame of quality processes (Area Specific Competency). Using the knowledge and the skills for problem solving and/or application xi (which are processed within the solid mechanics area) in inter-disciplinary studies, particularly in bioengineering area (Area Specific Competency). In the programs with thesis, the ability to present one's own work within xii the international environments orally, visually and in written forms (Area Specific Competency). (1: Little, 2. Partial, 3. Full) Level of Contribution 1 2 3 Düzenleyen (Prepared by) Doç.Dr. Ekrem TÜFEKÇİ Tarih (Date) 21.06.2011 İmza (Signature)
DERS YÜKÜ HESAPLAMA FORMU Dersin Kodu MAK613 Dersin Adı Elastik Stabilite Teorisi Dersin Dili Türkçe Dersin Kredisi 3 Dersin ECTS Kredisi 7,5 Hafta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 TOPLA M Saat Kazanılan Beceri VI, I I,II II III III III, IV IV IV V, VI (Çıktılar) VII VII VIII I Haftalık Ders 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 42 Laboratuar Uygulama Dersle ilgili Sınıf dışı Etkinlikler 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 84 Sınavlar ve Sınava Hazırlık 2 2 2 2 2 2 8 2 2 2 2 2 8 2 8,5 8 56,5 Toplam Saat 11 11 11 11 11 11 17 11 11 11 11 11 17 11 8,5 8 182,5 Ders Değerlendirme Sistemi % 20 Ödev (4 Adet) % 40 Yıl İçi Sınavı (2 Adet) % 40 Yıl Sonu Sınavı Ders Çıktıları 11. Elastik stabilitenin tanımı, çeşitleri ve çözüm yöntemleri hakkında bilgi sahibi olacaktır, 12. Rijit sistemlerin stabilitesi ve bunların analitik ve enerji yöntemleriyle çözümleri hakkında bilgi sahibi olacaktır, 13. Çeşitli mesnetleme şartlarındaki kolonların burkulma yüklerinin hesabı hakkında bilgi sahibi olacaktır. 14. Değişken yüklü ve değişken kesitli kolonların burkulma yüklerini hesaplayacaktır. 15. Büyük yer değiştirme teorisi hakkında bilgi sahibi olacaktır. 16. Kesme kuvvetinin burkulma yüküne etkisini hesaplayacaktır. 17. Gerçek kolon davranışını hesaplayacaktır. 18. Stabilite problemlerinin çözümünde enerji yöntemlerini kullanabilecektir. 19. Stabilite problemlerinin çözümünde sayısal yöntemleri kullanabilecektir. 20. Eğri eksenli çubukların burkulma hesabını yapacaktır. Tarih 18.05.2011 Formu Hazırlayan Formu Onaylayan Doç. Dr. Ekrem TÜFEKCİ