Рабочая учебная программа по дисциплине «Б.3.1.2. Прикладная механика» (стр. 2 )

Целями освоения дисциплины " Б.3.1.2. Прикладная механика ” являются умения и навыки, благодаря которым, благодаря которым бакалавры могли бы создавать изделия химической промышленности прочными, устойчивыми, выносливыми, долговечными и вместе с тем экономичными. Изучение дисциплины должно развить у будущих бакалавров способности к самостоятельному мышлению и анализу, к самостоятельной творческой работе, развить понимание физических явлений и техническое мышление. Развить умение и навыки применения теоретических знаний и современных методов проектирования к решению практических вопросов.

2.  Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина “ Прикладная механика ” относится к дисциплинам профессионального цикла. Базовая (общепрофессиональная) часть. Для ее изучения студенты должны усвоить такие дисциплины, как:

- «Математика» (темы: Аналитическая геометрия и линейная алгебра; ряды; дифференциальное и интегральное исчисления; векторный анализ; гармонический анализ; дифференциальные уравнения; численные методы).

- «Информатика» (темы: технические и программные средства реализации информационных процессов; модели решения функциональных и вычислительных задач; алгоритмизация и программирование; языки программирования высокого уровня; программное обеспечение и технологии программирования; компьютерный практикум).

- «Физика» (темы: Физические основы механики; колебания и волны; электричество и магнетизм; оптика).

- «Инженерная графика» (темы: Задание точки, прямой, плоскости на м чертеже. Кривые линии. Поверхности вращения. Элементы геометрии деталей. Аксонометрические проекции деталей. Изображения и обозначения элементов деталей. Сборочный чертеж изделий. Современные стандарты компьютерной графики).

- «Теоретическая механика» (темы: кинематика.. понятие об абсолютно твердом теле. вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. плоское движение твердого тела и движение плоской фигуры в ее плоскости. динамика и элементы статики. законы механики Галилея-Ньютона. механическая система. масса системы. дифференциальные уравнения движения механической системы. количество движения материальной точки и механической системы. кинетическая энергия материальной точки и механической системы. система сил. аналитические условия равновесия произвольной системы сил. центр тяжести твердого тела и его координаты. принцип Даламбера для материальной точки. дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела. связи и их уравнения. понятие об устойчивости равновесия, свободные колебания материальной точки. собственные частоты. явление удара.).

- «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» (темы: Строение материалов. Структура металлов и сплавов.. Деформация и разрушение. Механические свойства материалов. Стали, чугуны: классификация, Цветные металлы и сплавы. Неметаллические материалы. Полимеры; их свойства. Пластмассы: термопластичные, термореактивные, эластомеры. Композиционные материалы).

Теоретические дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины

(модуля) необходимо как предшествующее):

- Процессы и аппараты химической технологии;

- Методология инженерно-технических расчетов в технологии органических веществ;

3.  Требования к результатам освоения дисциплины

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

3.1. Знать: методы статики, кинематики, расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов упругих тел при простейших видах нагружения, порядок расчета деталей оборудования химической промышленности;

3.2. Уметь: выполнять расчеты на прочность, жесткость и долговечность узлов и деталей химического оборудования при простых видах нагружения, - применять методы вычислительной математики и математической

статистики для решения конкретных задач расчета, проектирования,

моделирования, определять основные статические и динамические характеристики объектов; пользоваться справочной литературой.

3.3. Владеть: методами механики применительно к расчетам процессов химической технологии; методами поверочных расчетов отдельных узлов и деталей химического оборудования; навыками проектирования простейших

аппаратов химической промышленности.

4.  Структура и содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины, виды занятий и работ

№ п/п	Наименование раздела дисциплины (модуля)	ЛК*	КЛ	ПЗ	ЛР	КП (КР, РГР)	СРС
1	Введение. Основные понятия прикладной механики. Центральное растяжение и сжатие. Сдвиг и кручение.	+		+		+	+
2	Изгиб стержней. Прочность при сложном напряженном состоянии.	+		+		+	+
3	Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени. Расчет сжатых стержней на устойчивость. Динамическая нагрузка. Упругие колебания.	+		+		+	+
4	Основные определения машин, механизмов, деталей. Общие вопросы конструирования деталей машин. Передачи вращательного движения. Подшипники и опоры валов.	+		+		+	+
5	Валы и оси. Неразъемные соединения деталей машин. Разъемные соединения деталей машин. Муфты. Корпусные детали. Смазочные устройства. Пружины.	+		+		+	+
		10		14		108	192

* Используемый вид занятий при прохождении данного раздела помечается знаком “+”

4.2. Содержание разделов дисциплин (лекции)

№ п/п	Наименование раздела дисциплины (модуля)	Содержание раздела (модуля)	Трудоемкость (часы)
1	2	3	4
1	Введение. Основные понятия прикладной механики. Центральное растяжение и сжатие. Сдвиг и кручение.	Основные допущения прикладной механики. Метод сечений и внутренние силы. Геометрические характеристики плоских сечений. Законы Гука и Пуассона. Диаграмма растяжения. Коэффициент запаса. Статически неопределимые системы. Температурные и монтажные напряжения. Местные напряжения. Расчеты конструкций, работающих на сдвиг. Расчет вала на кручение. Главные площадки и главные напряжения. Виды напряженного состояния. Обобщенный закон Гука. Критерии прочности и пластичности. Условие прочности при сложном напряженном состоянии.	2
2	Изгиб стержней. Прочность при сложном напряженном состоянии.	Нормальные напряжения при изгибе. Касательные напряжения при поперечном изгибе. Косой изгиб. Внецентренное растяжение или сжатие стержней большой жесткости. Изгиб с кручением.	2
3	Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени. Расчет сжатых стержней на устойчивость. Динамическая нагрузка. Упругие колебания.	Механизм усталостного разрушения. Кривые усталости и предел выносливости. Повышение выносливости. Устойчивость сжатых стержней. Расчет равноускоренно движущегося тела. Динамический коэффициент. Динамический коэффициент при ударе. Свободные колебания системы с одной степенью свободы.	2
4	Основные определения машин, механизмов, деталей. Общие вопросы конструирова-ния деталей машин. Передачи вращательного движения. Подшипники и опоры валов.	Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин. Расчет и выбор оптимальных схем механизмов по коэффициенту полезного действия, сложности изготовления, стоимостным параметрам, эксплуатационным характеристикам. Зубчатые передачи. Область применения и классификация зубчатых передач. Основные геометрические параметры. Ременные передачи. Цепные передачи. Подшипники качения. Опоры скольжения.	2
5	Валы и оси. Неразъемные соединения деталей машин. Разъемные соединения деталей машин. Муфты. Корпусные детали. Смазочные устройства. Пружины.	Валы и оси. Сварные соединения. Соединения деталей пайкой, клеевые, соединения заформовкой, заклепочные. Шпоночные и шлицевые соединения. Область применения. Расчет на прочность. Виды и классификация муфт. Проектирование корпусных деталей. Пружины. Назначение, классификация пружин. Материалы.	2
			10

5.  Практические занятия

№ п/п	Наименование раздела дисциплины (модуля)	Темы практических занятий. Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии	Трудоемкость (часы)
1	2	3	4
1	Введение. Основные понятия прикладной механики. Центральное растяжение и сжатие. Сдвиг и кручение.	Центральное растяжение-сжатие. Статически-определимые задачи. Расчет на прочность и жесткость. Эпюры N, Ơ, δ. Кручение круглых валов. Подбор сечения вала.	4
2	Изгиб стержней. Прочность при сложном напряженном состоянии.	Плоский изгиб. Построение эпюр Q и M в балках. Подбор сечений балок.	2
3	Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени. Расчет сжатых стержней на устойчивость. Динамическая нагрузка. Упругие колебания.	Расчет стержней на устойчивость. Определение критической силы. Подбор сечения сжатого стержня.	2
4	Основные определения машин, механизмов, деталей. Общие вопросы конструирова-ния деталей машин. Передачи вращательного движения. Подшипники и опоры валов.	Обозначение кинематических элементов, составление кинематических схем. Расчет зубчатых передач с цилиндрическими колесами. Расчет подшипников качения. Определение момента трения в подшипниках качения различных типов и размеров. Расчет подшипников скольжения.	2
5	Валы и оси. Неразъемные соединения деталей машин. Разъемные соединения деталей машин. Муфты. Корпусные детали. Смазочные устройства. Пружины.	Расчет прочности валов и осей. Расчет сварных, заклепочных, клеевых соединений. Выбор и расчет соединительных муфт.	4
			14

6.  Лабораторный практикум не предусмотрен учебным планом

7.  Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Запланированы 2 контрольные работы.

Тематика 1 контрольной работы – задачи по разделам 1, 2 и 3.

Тематика 2 контрольной работы – задачи по разделам 4 и 5.

8.  Образовательные технологии

Чтение лекций проводится в мультимедийных аудиториях в виде презентаций.

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

Вопросы для самопроверки

Раздел «Механика деформируемого твердого тела»

1.  Какая из формул выражает закон Гука при растяжении сжатии?

2.  Как называется способность конструкции (или отдельной детали) сопротивляться деформации?

3.  Как называется в нагруженном теле внутренняя сила, приходящаяся на единицу площади какого-либо сечения, в данной точке на данной площадке?

4.  Как называется проекция главного вектора внутренних сил в поперечном сечении нагруженного бруса на ось бруса?

5.  Как изменится удлинение бруса, если его длину «l» уменьшить в n раз?

6.  Брус квадратного поперечного сечения растянут (сжат) продольным усилием. Как изменится удлинение бруса, если сторону квадрата увеличить в «n» раз?

7.  Чему равен центробежный момент инерции сечения относительно главных осей?

8.  Как называется число, показывающее, во сколько раз надо увеличить главные напряжения ()в нагруженном теле, чтобы получить опасное состояние?

9.  Как называется напряжение, которое следует создать в растянутом образце, чтобы его напряженное состояние было равноопасным заданному напряженному состоянию?

10.  Ккие два напряженных состояния называются равноопасными?

11.  Какая формула выражает закон Гука при сдвиге?

12.  Как называется момент внутренних сил в поперечном сечении бруса относительно оси бруса?

13.  Как называется взаимный угол поворота относительно оси бруса двух его поперечных сечений?

14.  В каких точках круглого поперечного сечения стержня возникает наибольшее касательное напряжение при его кручении?

15.  Как изменится угол закручивания бруса при увеличении его длины в n раз?

16.  Чему равны крутящие моменты в сечениях 1-1 и 2-2 показанного на рисунке бруса?

17.  Как изменится максимальное касательное напряжение в брусе круглого сечения если его диаметр увеличится в n раз ( в рамках закона Гука)?

18.  По какой формуле находятся нормальные напряжений при прямом изгибе?

19.  В каких точках поперечного сечения балки при изгибе возникают наибольшие нормальные напряжения?

20.  Какие внутренние силовые факторы возникают при плоском поперечном изгибе бруса?

21.  Балка на двух шарнирных опорах

22.  Как называется способность тела под нагрузкой сохранять заданную (первоначальную) форму равновесия?

23.  Как называется нагрузка, при которой первоначальная форма равновесия элемента конструкции (или конструкции в целом) перестает быть устойчивой?

24.  Напишите формулу Эйлера для определения критической силы.

25.  Чему равно значение коэффициента m в формуле Эйлера для критической силы для случая, изображенного на рисунке?

26.  Стержень, левый конец которого жестко закреплен, а правый имеет шарнирно-подвижную опору, сжимается силой Р. Если правый конец стержня освободить от опоры, то как изменится величина критической силы сжатого стержня?