МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ

(ТТИ Южного федерального университета)

Факультет автоматики и вычислительной техники

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФАВТ ______________

"_____"__________________2011 г.

Рабочая программа дисциплины

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА

Направление подготовки:

220700.62 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

Профиль подготовки:

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

Очная

(очная, очно-заочная и др.)

г. Таганрог

2011

1. Цели освоения дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Прикладная механика» является формирование у студентов знаний о природе и свойствах материалов, методов их обработки для наиболее эффективного применения в технике.

Изучение данной дисциплины будет способствовать достижению целей 2 и 3 основной образовательной программы по направлению подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»:

2 цель направления. Организация базовой бакалаврской подготовки, позволяющей всем выпускникам продолжить свое образование как с целью получения диплома магистра в области автоматизации технологических процессов и производств, так и с целью дальнейшего самосовершенствования.

3 цель направления. Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов по проектированию, разработке и эксплуатации систем автоматизации производственных и технологических процессов изготовления продукции различного служебного назначения, управления ее жизненным циклом и качеством, контроля, диагностики и испытаний.

Цели ООП бакалавриата 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств» согласованы с миссией ЮФУ и ТТИ ЮФУ.

Изучение данной дисциплины также будет способствовать достижению локальных целей профиля «Автоматизация технологических процессов и производств»:

1 цель профиля. Развитие у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих выпускникам понимать и применять фундаментальные и передовые знания и научные принципы, лежащие в основе современных средств и систем автоматизации, управления, контроля технологическими процессами и производствами при формулировании и решении инженерных задач;

2 цель профиля. Подготовка высококвалифицированных специалистов, способных решать задачи проектирования, изготовления, отладки, производственных испытаний, эксплуатации и научного исследования средств технологического оснащения автоматизации, управления, контроля и диагностирования основного и вспомогательного производств в области энергетики, их математического, программного, информационного и технического обеспечения

3 цель профиля. Формирование у выпускников навыков практической реализации и внедрения инженерных решений, при разработке проектов автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством, включающих вопросы планирования и организации работ, формирования технической документации, защиты интеллектуальной собственности, оценки экономической эффективности, безопасности и экологичности разработок.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств» профиль подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств в энергетике» дисциплина «Прикладная механика» (Б3.Б.11) относится к базовому циклу части блока Б3 «Профессиональный цикл» и реализуется в пятом семестре.

Для успешного обучения студенту понадобятся знания в области таких дисциплин, как «Физика», «Теоретическая механика», «Материаловедение», «Вычислительная математика».

Результаты изучения курса «Прикладная механика» используются в дальнейшем при изучении дисциплин «Средства автоматизации и управления технологическими процессами и производствами», «Диагностика и надежность автоматизированных систем», «Основы электромеханики и мехатроники».

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля)

При изучении дисциплины «Прикладная механика» реализуются следующие образовательные компетенции:

(ОК–10): способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

(ПК–2): способностью использовать основные закономерности, действующие в процессе изготовления продукции, использовать их для производства изделий требуемого качества, заданного количества при наименьших затратах общественного труда;

(ПК–4): способностью использовать прикладные программные средства при решении практических задач профессиональной деятельности, методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей материалов и готовых изделий, стандартные методы их проектирования, прогрессивные методы эксплуатации изделий.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В результате изучения дисциплины «Прикладная механика» студенты должны:

- знать: связи различных разделов прикладной механики с другими общенаучными инженерными дисциплинами; основные понятия и аксиомы механики; основные операции с системами сил, действующими на твердое тело; условия эквивалентности систем сил; условия уравновешенности произвольной системы сил и основные частные случаи этих условий; методы нахождения реакций связей в покоящейся системе сочлененных твердых тел; способы нахождения центров тяжести тел; законы трения скольжения и трения качения; кинематические характеристики движения точки при различных способах задания движения; кинематические характеристики движения тела и его отдельных точек при различных видах движения; операции со скоростями и ускорениями при сложном движении точки; дифференциальные уравнения движения точки относительно инерциальной и неинерциальной систем координат; теоремы об изменении количества движения, кинетического момента и кинетической энергии системы; основные модели механики и границы их применения; основные методы исследования нагрузок, перемещений и напряженно-де-формированного состояния в элементах конструкций, методы проектных и проверочных расчетов изделий;

- уметь: пользоваться терминологией, характерной для различных разделов прикладной механики; составлять уравнения равновесия для тела, находящегося под действием произвольной системы сил; находить положения центров тяжести тел простой конфигурации; вычислять скорости и ускорения точек, принадлежащих телам, совершающим поступательное, вращательное и плоское движения; составлять дифференциальные уравнения движения материальных точек и тел, способных совершать вращательные и плоские движения; вычислять кинетическую энергию многомассовой системы; вычислять работу сил, приложенных к твердому телу, при его поступательном, вращательном и плоском движениях; проектировать и конструировать типовые элементы машин (передач, валопроводов, соединений и др.), получать оценки их прочности, и жесткости.

- иметь практические навыки исследования свойств и проектирования строения различных механических изделий

4. Структура и содержание дисциплины (модуля)

Общая трудоемкость дисциплины составляет __3__ зачетных единицы, __108__ часов.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

5

Общая трудоемкость дисциплины

108

108

Аудиторные занятия

58

58

- лекции

18

18

- практические занятия

36

36

- лабораторные работы

-

-

- другие виды аудиторных занятий

-

-

- контроль самостоятельной работы

4

4

Самостоятельная работа

50

50

Аттестация

Зачет 5-ый семестр

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№

п/п

Раздел

Дисциплины

Семестр

Неделя семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации (по семестрам)

Лек

Пр

СРС

КСР

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Раздел 1

5

1

2

4

5

Собеседование

2

Раздел 2

5

Собеседование

3

Раздел 3

5

3

2

4

5

1

Обучающие тесты

4

Раздел 3

5

Обучающие тесты

5

Раздел 5

5

5

2

4

5

Собеседование

6

Раздел 6

5

Собеседование

7

Раздел 7

5

7

2

4

5

Собеседование

8

Раздел 8

5

Собеседование

9

Раздел 9

5

9

2

4

5

1

Обучающие тесты

10

Раздел 10

5

Собеседование

11

Раздел 11

5

11

2

4

5

Собеседование

12

Раздел 12

5

Обучающие тесты

13

Раздел 13

5

13

2

4

6

1

Собеседование

14

Раздел 14

5

Собеседование

15

Раздел 15

5

15

2

4

6

Обучающие тесты

16

Раздел 16

5

Собеседование

17

Раздел 17

5

17

2

4

8

1

Устный опрос по тематике предыдущих занятий

18

Раздел 18

5

Письменный опрос по тематике предыдущих занятий

ИТОГО

18

36

50

4

Зачет 5 семестр

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Абсолютно твердое тело. Материальная точка. Классификация сил.

Раздел 2. Аксиомы статики. Связей и реакции связей. Основные виды типовых связей. Проекция силы на ось. Момент силы относительно точки.

Раздел 3.  Момент пары сил. Момент силы относительно оси. Методика решения задач по статике. Плоская система сходящихся сил.

Раздел 4. Плоская система параллельных сил. Произвольная плоская система сил. Пространственная система сходящихся сил.

Раздел 5. Произвольная пространственная система сил. Задачи сопротивления материалов. Понятие о прочности, жесткости и устойчивости.

Раздел 6. Типы элементов конструкций (брус, оболочка, пластина, массив). Основные гипотезы сопротивления материалов. Упругие и пластические деформации. Изотропные, ортотропные, анизотропные и т. д. материалы.

Раздел 7. Внешние силы и их классификация. Внутренние силы и метод сечений. Простейшие виды деформаций. Линейные и угловые деформации и перемещения.

Раздел 8. Напряжения нормальные и касательные. Понятия о внутренних силовых факторах в общем случае нагружения бруса. Экспериментальные методы определения напряжений и деформаций.

Раздел 9. Условие прочности при осевом растяжении и сжатии. Коэффициент запаса. Напряжение на наклонных площадках. Коэффициент Пуассона. Закон Гука.

Раздел 10. Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали. Диаграммы сжатия материалов. Статически неопределимые задачи на растяжение и сжатие. Определение температурных напряжений в сложных телах. Напряженное состояние в точке в общем случае нагружения. Компоненты напряжения. Тензор напряжения. Разложение тензора напряжения на шаровой тензор и девиатор напряжения. Тензор деформа.

Раздел 11. Понятие о главных площадках и главных напряжениях. Виды напряженного состояния материала. Понятие о деформированном состоянии в точке. Обобщенный закон Гука. Закон Гука для анизотропных тел. Понятие о преобразовании тензоров напряжения и деформации при повороте координатных осей. Понятие о чистом сдвиге. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. Закон парности касательных напряжений.

Раздел 12. Практические методы расчета заклепочных и сварных соединений на срез. Статические моменты площади. Центр тяжести сложного сечения. Осевые моменты инерции и сопротивления. Полярный момент инерции и сопротивления. Центробежный момент инерции. Моменты инерции и сопротивления сложных сечений. Моменты инерции относительно параллельных осей. Понятие о главных центральных осях и главных моментах инерции.

Раздел 13. Понятие о кручении. Напряжения и деформации при кручении. Эпюры крутящих моментов. Расчет круглого вала на прочность и жесткость при кручении. Статически неопределимые задачи на кручение.

Раздел 14. Определение изгиба. Внутренние силовые факторы при изгибе. Правило знаков для перерезывающей силы и изгибающего момента. Примеры построения эпюр. Контроль правильности построения эпюр. Нормальные напряжения при чистом изгибе. Условие прочности.

Раздел 15. Касательные напряжения при поперечном изгибе (формула Журавского). Касательные напряжения в двутавре. Понятие о теориях прочности. Полная проверка прочности балок при изгибе. Угловые и линейные деформации при изгибе. Определение перемещений в балках с помощью интеграла Мора и способа Верещагина.

Раздел 16. Сложный и косой изгибы. Сложный изгиб с растяжением или сжатием. Изгиб с кручением. Понятие об устойчивости. Критическая сила. Формула Эйлера. Влияние способов закрепления стержней на величину критической силы. Пределы применимости формулы Эйлера. Формула Ясинского.

Раздел 17. Подбор сечений сжатых стержней при помощи коэффициента уменьшения основного допускаемого напряжения. Понятие о динамической нагрузке. Расчет напряжений при равноускоренном движении с учетом сил инерции.

Раздел 18. Колебания. Определение прогибов с напряжений при колебаниях. Определение напряжений и деформаций при ударе. Циклические напряжения. Виды циклов. Понятие об усталости и выносливости. Предел выносливости и способа его определения. Влияние различных факторов на величину предела выносливости.

5. Образовательные технологии

Используется:

1. при чтении лекций – компьютерная и проекционная техника при этом основным аспектом изложения является разбор конкретных ситуаций прикладного характера на демонстрационных примерах - 18 часов в интерактивной форме;

2. при проведении практических занятий – интерактивная доска, пакеты прикладных программ (Matlab, Simulink);

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

6.1. Практические занятия

№

Раздел

дисциплины

Наименование работы

Часов

1

1-5

«Расчеты на прочность при растяжении»

4

2

«Расчеты на прочность при растяжении»

4

3

«Расчет статически неопределимых стержневых систем»

4

4

5-9

«Расчет вала на кручение»

4

5

10-12

«Определение геометрических характеристик поперечных сечений»

4

6

13-16

«Определение геометрических характеристик продольных сечений»

4

7

16-18

«Расчет балок на изгиб»

4

8

«Расчет фермовых конструкций»

4

Для оценки уровня знаний обучающихся используются:

- дискуссионные форумы по тематике занятий;

- письменные опросы по тематике занятий;

- устные опросы по тематике занятий.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Прикладная механика»

а) основная литература:

1.. Прикладная механика. Дрофа, 2004

2. , Чебаков методы в контактных задачах теории упругости. М.: Физматлит, 2004

3. , Чебаков в механику контактных взаимодействий (2-е изд.). Ростов-на-Дону: ООО "ЦВВР", 2007

б) дополнительная литература:

1. Шифрин задачи линейной механики разрушения. М.: Физматлит, 2002

2. http://www. *****/

3. http://*****/

4. http://www. tspu. *****/moodle/course/category. php? id=117

5. http://www. *****/

6. http://scholar. urc. *****/ped_journal/numero5/article2.htm

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

Учебные лаборатории кафедры систем автоматического управления (САУ) таганрогского технологического института южного федерального университета (ТТИ ЮФУ): К-323, К-324, Г-341, Г-341а, Г-434, Г-437, Г-432.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки ФАВТ 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Автор: ____________________________ , ассистент каф. САУ

Рецензент ____________________________, д. т.н., проф., зав. каф. САУ

Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 01.01.2001 года, протокол