ОД. Ф.4 Техническая механика: сопротивление материалов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ульяновский государственный педагогический университет имени »

(ФГБОУ ВПО «УлГПУ им. »)

Кафедра технологии

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_______________

«_____» ________________ 2012 г.

ОД. Ф.4 ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА: СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Программа учебной дисциплины федерального компонента для специальности 050501.07.65 «Профессиональное обучение (материаловедение и обработка

материалов)» для очной и заочной форм обучения

Составитель: , доцент

Рассмотрено и утверждено на заседании учёного совета факультета технологии и

дизайна (протокол от «22» марта 2012 г. № 7).

Ульяновск, 2012

Пояснительная записка

Рабочая программа дисциплины «Техническая механика» раздел «Сопротивление материалов» составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 050501.07.65 «Профессиональное обучение (материаловедение и обработка материалов)» 2000 г., рабочими учебными планами специальности 050501.07.65 ««Профессиональное обучение (материаловедение и обработка материалов)» для очной (протокол №7 Ученого совета вуза от 01.01.2001 г.) и заочной форм обучения УлГПУ (протокол №9 Ученого совета вуза от 01.01.2001 г.), утвержденными ректором УлГПУ.

Актуальность курса для подготовки педагогов профессионального обучения вызвана необходимостью достижения определенного уровня общетехнической подготовки, формирования научно-технического мировоззрения и творческой самостоятельности в рамках своей предметной области.

Данная учебная дисциплина рассматривает общетехнические вопросы прочности, жесткости и устойчивости элементов инженерных конструкций. Обучение происходит на лекционных занятиях, где осуществляется сообщение теоретических основ дисциплины, и на лабораторно-практических занятиях, позволяющих произвести закрепление полученных теоретических знаний и приобрести практические умения и навыки.

При освоении теоретического материала особое внимание следует обратить на формирование устойчивых знаний и понимания основных понятий дисциплины, без которых невозможны успешное изучение последующих тем и выполнение лабораторно-практических работ. В ходе изучения теоретического материала обучающиеся должны усвоить методы поиска и оценки информации, этапы проектной деятельности, основные методы поиска оптимальных решений технических задач. Лекционный курс основан на последовательном усложнении учебных вопросов и сопровождается списком соответствующих информационных ресурсов, что позволяет обучающимся учиться работать с печатными и электронными источниками информации. Это поможет им приобрести навыки творческой самостоятельности в рамках своей предметной области.

При выполнении лабораторно-практических работ обучающиеся приобретают практические навыки применения теоретических знаний и методов для решения типовых технических задач.

Изучение дисциплины осуществляется на очной форме обучения в течение 5 семестра и заканчивается сдачей экзамена, а на заочной форме обучения – в течение 6 и 7 семестров со сдачей соответственно зачета и экзамена.

Выписка из федерального государственного образовательного стандарта

высшего профессионального образования

по специальности 050501.07.65 «Профессиональное обучение (материаловедение

и обработка материалов)»

Техническая механика

Сопро­тивление материалов: реальный объект и расчетные схемы, растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, теория напряженного состояния, предельные состояния и теории прочности, слож­ное сопротивление, потенциальная энергия деформации, циклическое нагружение и циклическая прочность, явление усталости и усталостное разрушение, коэффициенты запаса прочности.

Цели и задачи дисциплины

Целью обучения является обеспечение необходимого уровня общетехнической подготовки, формирование научно-технического мировоззрения и творческой самостоятельности будущих педагогов профессионального обучения на основе знаний методов прочностных расчетов элементов инженерных конструкций с последующим их применением при изучении дисциплин специализации на старших курсах.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

-  формирование широкого технического кругозора;

-  формирование умений применять методы сопротивления материалов при проведении проектных и проверочных расчетов элементов конструкций, работающих в различных условиях нагружения (деталей механизмов, соединений, механических передач и т. п.);

-  формирование знаний и умений, необходимых для успешного преподавания дисциплин профессионального обучения и для творческого подхода к решению различных технических задач.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Студент, изучивший дисциплину, должен знать техническую терминологию, основные теоретические положения науки о прочности, жесткости и устойчивости частей сооружений и машин.

Студент, изучивший дисциплину, должен уметь применять основные понятия, законы и теоремы сопротивления материалов для решения практических задач с использованием справочных материалов и научно-технической литературы.

Студент, изучивший дисциплину, должен владеть навыками решения простейших типовых задач и их использования в преподавании дисциплин профессионального обучения.

Общая трудоемкость дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Объем, час.
	очная форма обучения	заочная форма обучения
5 семестр	6 семестр	7 семестр
1. Общая трудоемкость дисциплины	84	92
2. Аудиторные занятия	44	22
2.1. Лекции	26	8	4
2.2.Лабораторные занятия	18	4	6
3. КСР	2	-
4. Самостоятельная работа	38	70
5. Контрольная работа	-	7 семестр
6. Виды итогового контроля	экзамен	зачет	экзамен

Примерный тематический план раздела «Сопротивление материалов»

дисциплины «Техническая механика»

Примерный тематический план для очной формы обучения

№ п/п	Наименование разделов и тем	Количество часов по формам организации обучения
Лекционные занятия	Семинарские, практические занятия	Лабораторные занятия	Самостоятельная работа
5 семестр
Модуль 1. «Введение. Предмет и задачи курса»
1	Основные понятия и определения	4	-	-	4
Модуль 2. «Прочностные расчеты при простых деформациях»
2 3 4 5	Растяжение и сжатие Срез (сдвиг) Кручение Изгиб	2 2 2 4	- - - -	4 - 4 6	5 2 4 5
Модуль 3. «Сложное сопротивление»
6 7 8	Теория напряженного состояния Сложные деформации Потенциальная энергия деформации	2 4 2	- - -	- 4 -	2 6 2
Модуль 4. «Циклическая прочность»
9	Расчет на усталостную прочность КСР	4 -	- 2	- -	4 4
	ИТОГО	26	2	18	38

Примерный тематический план для заочной формы обучения

№ п/п	Наименование разделов и тем	Количество часов по формам организации обучения
Лекционные занятия	Семинарские, практические занятия	Лабораторные занятия	Самостоятельная работа
6 и 7 семестры
Модуль 1. «Введение. Предмет и задачи курса»
1	Основные понятия и определения	1	-	-	5
Модуль 2. «Прочностные расчеты при простых деформациях»
2 3 4 5	Растяжение и сжатие Срез (сдвиг) Кручение Изгиб	1 1 1 2	- - - -	4 - 2 2	10 5 10 10
Модуль 3. «Сложное сопротивление»
6 7 8	Теория напряженного состояния Сложные деформации Потенциальная энергия деформации	1 4 -	- 1 -	- 2 -	5 10 10
Модуль 4. «Циклическая прочность»
9	Расчет на усталостную прочность	1	-	-	5
	ИТОГО	12	-	10	70

Содержание дисциплины

Преподавание дисциплины предусматривает чтение лек­ций, проведение лабораторных занятий и организацию самостоятельной работы студентов.

Модуль 1. «Введение. Предмет и задачи курса»

Тема 1. Основные понятия и определения

Предмет и задачи курса. Реальный объект и расчетные схемы. Гипотезы сопротивления материалов. Внутренние силы. Метод сечений. Напряжения. Условие прочности. Деформации. Условие жесткости. Закон Гука.

Модуль 2. «Прочностные расчеты при простых деформациях»

Тема 2. Растяжение и сжатие

Продольная сила. Построение эпюр. Напряжения. Расчет на прочность. Деформации. Закон Гука при растяжении (сжатии). Расчет на жесткость.

Тема 3. Срез (сдвиг)

Поперечная сила. Напряжения и деформации. Закон Гука при сдвиге. Практические расчеты на срез и смятие.

Тема 4. Кручение

Крутящий момент. Построение эпюр. Напряжения. Расчет на прочность. Деформации. Закон Гука при кручении. Расчет на жесткость.

Тема 5. Изгиб

Прямой изгиб. Опорные реакции балок. Поперечная сила и изгибающий момент. Построение эпюр. Напряжения. Расчет на прочность. Деформации. Расчет на жесткость.

Модуль 3. «Сложное сопротивление»

Тема 6. Теория напряженного состояния

Напряженное состояние в точке упругого тела. Предельные состояния и теории прочности.

Тема 7. Сложные деформации

Косой изгиб. Изгиб с растяжением (сжатием). Изгиб с кручением. Эквивалентные напряжения. Расчет на прочность.

Тема 8. Потенциальная энергия деформации

Потенциальная энергия деформации при различном нагружении.

Модуль 4. «Циклическая прочность»

Тема 9. Расчет на усталостную прочность

Циклическое нагружение и циклическая прочность. Характеристики и виды циклов напряжений. Явление усталости и усталостное разрушение. Предел выносливости материала. Испытания на усталость. Предел выносливости детали. Коэффициенты запаса прочности.

Перечень лабораторных работ

Перечень лабораторных работ для очной формы обучения

5 семестр

1. Исследование бруса при растяжении (сжатии).

2. Испытание материалов на растяжение.

3. Исследование вала при кручении.

4. Испытание пружины на сжатие.

5. Исследование балки при изгибе.

6. Испытание двухопорной балки на изгиб.

7. Исследование вала при изгибе с кручением.

Перечень лабораторных работ для заочной формы обучения

6 семестр

1. Исследование бруса при растяжении (сжатии).

2. Испытание материалов на растяжение.

7 семестр

3. Испытание пружины на сжатие.

4. Испытание балки на изгиб.

5. Исследование вала при изгибе с кручением.

Активные и интерактивные формы проведения занятий

К интерактивным формам проведения занятий в данном курсе относится лабораторный практикум, проводимый в учебной лаборатории. В процессе выполнения лабораторных работ студент активно взаимодействует с преподавателем – уточняет (при необходимости) задание, обсуждает возможные пути решения задачи, консультируется в случае возникновения затруднений при решении поставленной задачи.

Сдача лабораторной работы осуществляется в форме собеседования, в ходе которого преподаватель определяет степень самостоятельности выполнения работы, глубину освоения студентом теоретического материала, способность применять эти знания для решения практических задач.

При проведении различных видов занятий по дисциплине используются разнообразные активные формы обучения: применение элементов проблемного обучения, использование на лекционных занятиях дидактического раздаточного материала, применение мультимедийных презентаций и др.

Задания для КСР

Комплексное задание для очной формы обучения (Модуль 3. Тема 7) на тему «Расчет вала при изгибе с кручением» выполняется студентами самостоятельно по индивидуальным вариантам, номер которого определяется в соответствии с номером зачетной книжки студента.

Исходными данными являются схема нагружения вала и числовые значения нагрузок и размеров вала.

В ходе решения задачи студенты выполняют проектный расчет вала на прочность при изгибе с кручением и определяют его диаметр.

Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение студентов

1.  Расчет бруса при растяжении и сжатии.

2.  Расчет вала при кручении.

3.  Расчет балки при изгибе.

4.  Расчет вала при изгибе с кручением.

Формы контроля усвоения содержания курса

В ходе усвоения содержания курса предусматривается сдача отчетов по лабораторным работам, защита лабораторных работ в ходе собеседования в соответствии с контрольными вопросами и выполнения тестовых заданий по темам курса. КСР (комплексное задание) для очной формы обучения и контрольная работа на тему «Расчеты на прочность при различных нагружениях» для заочной формы обучения выполняются студентами самостоятельно, по вариантам с последующей защитой в виде собеседования, в ходе которого преподаватель определяет полноту и правильность выполнения работы, степень самостоятельности ее выполнения. Итоговый контроль проводится в виде экзамена, который может сдаваться в форме тестирования, охватывающего все темы курса.

Перечень контрольных вопросов к зачету

1.  Построение эпюр и расчеты на прочность при растяжении (сжатии).

2.  Построение эпюр и расчеты на прочность при кручении.

3.  Построение эпюр и расчеты на прочность при изгибе.

Перечень контрольных вопросов к экзамену

1.  Предмет и задачи курса. Гипотезы сопротивления материалов.

2.  Внешние и внутренние силы. Метод сечений.

3.  Понятие о напряжении. Условие прочности.

4.  Понятие о деформации. Условие жесткости.

5.  Гука при линейной и угловой деформациях.

6.  Внутренние силовые факторы при растяжении (сжатии). Их определение. Построение эпюр.

7.  Расчет на прочность при растяжении (сжатии).

8.  Расчет на жесткость при растяжении (сжатии).

9.  Статические испытания материалов на растяжение.

10.  Механические характеристики материалов.

11.  Расчеты на прочность и жесткость при сдвиге.

12.  Практические расчеты на срез и на смятие.

13.  Внутренние силовые факторы при кручении. Их определение. Построение эпюр.

14.  Расчет на прочность при кручении.

15.  Расчет на жесткость при кручении.

16.  Внутренние силовые факторы при изгибе. Их определение. Построение эпюр.

17.  Расчет на прочность при изгибе.

18.  Расчет на жесткость при изгибе.

19.  Теории (гипотезы) прочности и их применение.

20.  Расчет на прочность при косом изгибе.

21.  Расчет на прочность при изгибе с растяжением (сжатием)

22.  Расчет на прочность при изгибе с кручением.

23.  Потенциальная энергия деформации.

24.  Характеристики и виды циклов напряжений.

25.  Испытания на усталость. Предел выносливости материала.

26.  Предел выносливости детали.

27.  Расчет на усталостную прочность.

Критерии оценивания видов деятельности студента

Критерии оценки ответа студентов очной и заочной форм обучения

в процессе сдачи экзамена

Критерии	Оценка
5 (отлично)	4 (хорошо)	3 (удовлетворительно)	2 (неудовлетворительно)
Знание	Знания глубокие, всесторонние	Знание материала в пределах программы	Отмечены пробелы в усвоении программного материала	Не знает основное содержание дисциплины
Понимание	Полное понимание материала, выводы доказательны, приводит примеры, дополнительные вопросы не требуются	Понимает материал, приводит примеры, но испытывает некоторые затруднения с выводами, однако достаточно полно отвечает на дополнительные вопросы	Суждения поверхностные, содержат ошибки, не приводит примеры, ответы на дополнительные вопросы неуверенные	С трудом формулирует свои мысли, не приводит примеры, не дает ответа на дополнительные вопросы.
Логика изложения	Излагает материал логично, последовательно	Излагает материал не достаточно логично и последовательно	Логика изложения нарушена, формулирует ответ после уточняющих вопросов	Беспорядочно, неуверенно излагает материал
Применение профессиональной терминологии	Дает емкие определения основных понятий, корректно использует профессиональную терминологию	Допускает неточности в определении понятий, не в полном объеме использует профессиональную терминологию	Путает понятия, редко использует профессиональную терминологию	Затрудняется в определении основных понятий изучаемой дисциплины, не корректно использует профессиональную терминологию
Соблюдение норм литературного языка	Соблюдает нормы литературного языка, преобладает научный стиль изложения	Соблюдает нормы литературного языка, допускает единичные ошибки	Допускает множественные речевые ошибки при изложении материала	Косноязычная речь искажает смысл ответа

Критерии оценки ответа студентов заочной формы обучения

в процессе сдачи зачета

Критерии	Оценка
Зачтено	Незачтено
Знание	Знание материала в пределах программы	Отмечены значительные пробелы в усвоении основных тем дисциплины
Понимание	Понимает материал, формулирует выводы, приводит примеры, уверенно отвечает на дополнительные вопросы	Выводы поверхностные, содержат ошибки, не приводит примеры, ответы на дополнительные вопросы краткие, неуверенные
Логика изложения	Излагает материал логично, последовательно	Логика изложения нарушена
Применение профессиональной терминологии	Формулирует определения, использует профессиональную терминологию	Затрудняется в определении основных понятий изучаемой дисциплины, не владеет профессиональной терминологией
Соблюдение норм литературного языка	Соблюдает нормы литературного языка, преобладает научный стиль изложения, ошибок нет либо единичные	Допускает множественные ошибки при изложении материала, демонстрирует бедную лексику

Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Главным условием успешного освоения студентами данной дисциплины является тщательное ведение конспектов занятий. При изучении теоретической части курса недос­таточно ограничиваться только конспектом. Обязательным условием является изучение соответствующих тем по рекомендуемым учебникам и пособиям. Конспект должен быть принят за основу и по каждому вопросу конспекта необходимо изучать материал учебника или учебного пособия. Перечень учебников, пособий и другой учебно-методической доку­ментации приводится преподавателем на первой лекции (см. список рекомендуемой литературы).

Студентам, как правило, следует к каждой предстоящей лекции или лабораторному занятию изучить и повторить материал предыдуще­го занятия или лекции. Только при этом условии может быть достиг­нута непрерывность и последовательность изучения предмета, обеспе­чивающие наиболее полное и твердое усвоение основных принципов и методов расчета элементов инженерных конструкций.

В ходе изучения дисциплины студентам следует использовать конспекты занятий и учебно-методическую документацию, которая имеется в библиотеке университета и в электронной библиотечной системе «КнигаФонд» (режим доступа: http://www. *****).

Лабораторные работы по дисциплине составлены в соответствии с теоретическим курсом и являются его неотъемлемым дополнением. Целью этих работ являются закрепление и углубление теоретических знаний, полученных на лекциях, и развитие навыков самостоятельного применения этих знаний при исследованиях. Выполнение лабораторных работ проводится в соответствии с распи­санием учебных занятий.

Лабораторный практикум предусматривает практическое знакомство с устройством, принципами действия типовых испытательных машин, методикой проведения экспериментов и обработкой полученных результатов.

В методических указаниях к каждой работе даются основные теоретические сведения, необходимые для понимания изучаемых вопросов, описание лабораторного оборудования и методика проведения исследования. Приводятся подробный порядок выполнения лабораторной работы, требования к оформлению отчета, а также контрольные вопросы, ответы на которые способствуют более глубокому усвоению и закреплению изучаемого материала.

Сознательное выполнение лабораторной работы требует предварительной подготовки студента к ее проведению. Такая подготовка заключается в глубоком изучении по лекциям и учебникам теоретического материала, относящегося к предстоящей работе, в выполнении необходимых расчетов, в подготовке схем, таблиц для регистрации данных, в ответах на поставленные вопросы.

В ходе самостоятельной подготовки к лабораторному занятию рекомендуется внимательно изучить цель и содержание данной работы, соответствующий теоретический материал по конспекту (учебнику) и по данному учебному пособию. При этом необходимо ответить на все контрольные вопросы и подготовить бланк отчета, форма которого приведена в приложении. О каждой работе оформляется индивидуальный отчет по установленной форме, записи в нем ведутся пастой (чернилами) любого цвета, кроме красного. Все графические построения выполняются карандашом с помощью чертежных инструментов.

По каждой выполненной и аккуратно оформленной работе студент должен отчитаться на лабораторном занятии или на консультации после выполнения работы. В случае невыполнения лабораторного практикума студенты не допускаются к сдаче итогового экзамена по сопротивлению материалов.

Изучение дисциплины заканчивается экзаменом. Условием допуска к сдаче экзамена являются правильное выполнение всех работ. Экзамен может проводиться в форме тестирования, вопросы которого охватывают все темы курса. Для успешной подготовки к экзамену необходимо использовать не только конспект, но и учебную литературу.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература

1. Александров материалов.- М.: Высшая школа, 20с. (Библиотека УлГПУ).

2. , , Шалашилин материалов. Издательство: ФИЗМАТЛИТ, 20с. (Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www. *****/books/112534).

3. Маркова материалов.- М.: Книжный дом Университет, 200с. (БиблиотекаУлГПУ).

4. Сопротивление материалов / Под ред. .- М.: Высшая школа, 20с. (Библиотека УлГПУ).

5. Вольмир материалов. Сборник задач / , , . Издательство: Дрофа, 20с. (Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www. *****/books/38236).

Дополнительная литература

1. , Николотов и сжатие: методические указания к расчетно-проектировочному заданию по сопротивлению материалов с применением ЭВМ для студентов специальности "Технология и предпринимательство" / УлГПУ им. . - Ульяновск : УлГПУ, 2004. – 52 с. (Библиотека УлГПУ).

2. Котельникова механика. Раздел "Сопротивление материалов": метод. указания по изучению раздела / ; ; УлГПУ им. . - Ульяновск : УлГПУ, 20с. (Библиотека УлГПУ).

3. Сиренко материалов. Издательство: РИОР, 20с. (Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www. *****/books/28681).

4. Сопротивление материалов: лабораторный практикум / и др.- М.: Дрофа, 2004. – 352 с. (Библиотека УлГПУ).

5. Шинкин материалов: Курс лекций. Издательство: МИСиС, 20с. (Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www. *****/books/42946).

Программное и коммуникационное обеспечение дисциплины

1.  По дисциплине разработаны компьютерные тестовые задания в среде «АСТ-тест», которые активно используются в ходе промежуточного и рубежного контроля.

2.  Ко всем темам курса разработан комплект мультимедийных презентаций, используемых на лекционных и практических занятиях.

3.  Интернет-ресурсы:

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

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

http://school-collection. *****/

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

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

http://sopromat. org/

и другие.

Материально-техническое обеспечение дисциплины

Плакаты:

-  внутренние силы,

-  растяжение и сжатие,

-  сдвиг (срез),

-  кручение,

-  изгиб и др.

Лабораторное оборудование:

-  машина разрывная для испытания металлов на растяжение Р-0,5,

-  машина для статических испытаний винтовых и плоских пружин МИП-10,

-  установка для исследования двухопорной балки СМ-4А и др.

Компьютер (ноутбук) и мультимедийный проектор.

Лист согласования рабочей программы учебной дисциплины

Рабочая программа учебной дисциплины

ОД. Ф.4 ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА: СОПРОТИВЛЕНИЕ

МАТЕРИАЛОВ

Составитель: – Ульяновск: УлГПУ, 20с.

Программа составлена с учетом государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 050501.07.65 «Профессиональное обучение (материаловедение и обработка материалов)»

Составитель ____________________

(подпись)

Рабочая программа учебной дисциплины одобрена на заседании кафедры технологии "___" __________ 20__г., протокол № ____

Заведующий кафедрой

____________________________ ___________________

личная подпись дата

Рабочая программа учебной дисциплины согласована с библиотекой

Сотрудник библиотеки

____________________________________________________________________

личная подпись расшифровка подписи дата

Программа утверждена на заседании ученого совета факультета технологии и дизайна "22" марта 2012 г., протокол № 7

Председатель ученого совета факультета

_________________________________ _____________________

личная подпись дата

Программа согласована с учебным управлением

"___" __________ 20__г., протокол № ____

Начальник учебного управления.

____________________________________________________________________

личная подпись расшифровка подписи дата

Программа зарегистрирована в университетском редакционно-издательском секторе под учетным номером __________ на правах учебно-методического электронного издания.

Начальник УРИС ______________________________________________________________

личная подпись расшифровка подписи дата