ING3311 Maskinkonstruksjon og materiallære

Emnekode: 
ING3311
Kursnavn på engelsk: 
Machine design and materials science
Studieprogram: 
Bachelor i militære studier
Credits: 
12,5
Studienivå: 
Syklus 1
Undervisningssemester: 
2021 Vår
Eksamenssemester: 
2021 Vår
Emneansvarlig: 
Gisle Strand
Om emnet

Emnet skal gi kandidaten kunnskap innen maskinkonstruksjon med tanke på materialteknologi og valg av materialer for skipsskrog og dimensjonering av maskinelementer som er av betydning for tjenesten som maskinoffiser/maskinbefal i Marinen. Det skal danne et godt faglig grunnlag for bacheloroppgaven og videre spesialisering.

Emneplanen følger: STCW-kode: A-III/1 og A-III/2. STCW-funksjon: Vedlikehold og reparasjoner på operative- og ledelsesnivået, og Maskineri på ledelsesnivå.

Følgende faglig innhold dekkes: Metallenes mekaniske egenskaper, elastisitetsmodul, strekkfasthet, flytegrense, hardhet og duktilitet, bruddseighet og utmatting. Materialprøver, ikke- destruktive og destruktive. Dislokasjoner, styrking av metaller, varmebehandling. Materialfeil. Fasediagrammer, overganger og termiske prosesser. Stål og støpejern, fremstilling. Legeringselementene i jern og stål. Støping og sveising, kvaliteter og kontrollmetoder. Metalliske belegg og pulvermetallurgi. Ikke-jern metaller. Polymerer og kompositter Korrosjon, slitasje. Korrosjonsvern.  Det sjømilitære NRaR– regelverket , UVB byggeforskrift og klasseregler fra DNV GL  om marine materialsertifikater og kvaliteter. Data-assistert tegne og konstruksjonverktøy (Solidworks). Toleranse og pasninger, standarder. Lastbestemmelse av to-dimensjonale tilfeller for statiske og dynamiske forhold. Dimensjoneringsprinsipper, flythypoteser, knekking, utmatting, siging og sprekkvekst. Sammenføyningsmetoder, sveise og skrueforbindelser. Styrke og utmattingsanalyse. Forspenning, tilsettingsmoment, diagrammer. Kule og rullelager, glidelager. Kontaktspenninger, dimensjonering, levetid. Akseltetninger. Remdrift. Skruemekanismen, tannhjul og gir. Skallkonstruksjoner, membranspenninger. Trykkskrog og trykkbeholdere. Maskinforskriften (FOR-2009-05-20-544) og forskrifter om trykkpåsatt utstyr.

Materiallære-delen er planlagt gjennomført av sivil tilbyder.

Læringsutbytte

Kunnskap

Etter fullført emne kan kadetten:

  • beskrive de grunnleggende prinsipper og belastninger for maskinkonstruksjoner.
  • forklare maskindelers utforming, virkemåte, mekaniske styrke og begrensninger. 
  • gjengi sammensetning av maskindeler til maskiner.
  • beskrive grunnleggende egenskaper til metalliske materialer, polymerer og kompositter.
  • gjengi relasjoner mellom materialers strukturer og egenskaper.
  • gi eksempler på materialer som nyttes i marine- og maskinkonstruksjoner, fordeler, ulemper og deres korrosive egenskaper.
  • vise praktisk og teoretisk innsikt i materialprøving og laboratoriearbeider.
  • henvise til gjeldende regelverk på disse områdene.

Ferdigheter

Etter fullført emne kan kadetten:

  • nytte dataverktøy for framstilling av tekniske tegninger i 2D og 3D format samt foreta enkel styrkeanalyse av enkle geometrier.
  • beregne pasninger og toleranser.
  • analysere to-dimensjonale statiske og dynamiske belastninger på maskindeler.
  • dimensjonere maskindeler mot flyting, knekking, utmatting, siging og sprekkvekst.
  • dimensjonere sveise-  og skrueforbindelser for flyting og utmatting.
  • velge egnet kule eller rullelager og beregne sannsynlig levetid for sammensatte belastninger.
  • dimensjonere reimdrevet overføring ift ønsket moment og turtall.
  • beregne krefter på tannhjul og gir.
  • dimensjonere en delt framdriftsaksling med tilhørende press/krympekobling ift belastning og utmattingsproblematikk.
  • treffe fornuftige materialvalg og vurdere hensiktsmessig korrosjonsbeskyttelse av marine konstruksjoner.
  • bruke prøve – og måleutstyr på materiallaboratoriet, samt kunne framstille og tolke måledata.

Generell kompetanse

Etter fullført emne kan kadetten:

  • kommunisere med andre om maskinkonstruksjon og materialer både muntlig, skriftlig og i et formelapparat.
  • gjøre rede for konstruksjonsprinsipper for utvalgte maskindeler og kan erverve mer kunnskap innen emnet.
Praktisk organisering og arbeidsformer

Emnet består av to deler der maskinkonstruksjon er 7,5 stp. og materiallære er 5 stp.

Det skal legges vekt på å bruke eksempler fra andre fag og fra tjenesten som illustrasjon av emnet.

·      Gjennomgang av pensum med bruk av spørsmål/diskusjoner

·      Regneøvelser og oppgavegjennomgåelse av elev/lærer,

·      Elevframføringer, obligatoriske innleveringer, veiledning og selvstudium.

·      Laboratorieøvelser

Sensorordning

Sensur gjennomføres i henhold til Forskrift for opptak, studier og eksamen ved Forsvarets høgskole.

Pensum
  • Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2011). Materials Science and Engineering, SI version (8. utg.) : Wiley.
  • Norton, R. L., (2014). Machine Design. An Integrated Approch, (5. utg). USA: Pearson.

Støttelitteratur:

  • Notater/artikler utlevert av faglærer
  • Solidworks manual
Obligatorisk arbeidskravAntall arbeidskravPåkrevde arbeidskravFremmøtepliktKommentar
Laboratoriearbeid44RequiredStrekkprøving, slagseighet, inn-/utherding, rekrystallisering, materialidentifikasjon, NDT Prøving skal fortrinnsvis nytte materialkvaliteter relevant for militært bruk med tilhørende sertifikater for identifikasjon av kvalitet.
Prosjekt11RequiredKonstruksjonsoppgave
Obligatoriske arbeidskrav:
Obligatorisk arbeidskrav:Laboratoriearbeid
Antall arbeidskrav:4
Påkrevde arbeidskrav:4
Fremmøteplikt:Required
Kommentar:Strekkprøving, slagseighet, inn-/utherding, rekrystallisering, materialidentifikasjon, NDT Prøving skal fortrinnsvis nytte materialkvaliteter relevant for militært bruk med tilhørende sertifikater for identifikasjon av kvalitet.
Obligatorisk arbeidskrav:Prosjekt
Antall arbeidskrav:1
Påkrevde arbeidskrav:1
Fremmøteplikt:Required
Kommentar:Konstruksjonsoppgave
VurderingsformGrupperingVarighetVarighetstypeKarakterskalaAndelJusterende muntligKommentarHjelpemidler
Skriftlig eksamenIndividuell5TimerA-F70 %Not requiredENOENO
MappevurderingIndividuell -A-F30 %Not requiredLaboratorierapporter og prosjektarbeid
Vurderinger:
Vurderingsform:Skriftlig eksamen
Gruppering:Individuell
Varighet:5
Varighetstype:Timer
Karakterskala:A-F
Andel:70 %
Justerende muntlig:Not required
Kommentar:ENO
Hjelpemidler:ENO
Vurderingsform:Mappevurdering
Gruppering:Individuell
Varighet:
Varighetstype:-
Karakterskala:A-F
Andel:30 %
Justerende muntlig:Not required
Kommentar:Laboratorierapporter og prosjektarbeid
Hjelpemidler:
Godkjent av: 
Fagråd Sjømilitær Teknologi, 18.04.2018