Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра «Прикладной механики, динамики и прочности машин»
СОГЛАСОВАНО: УТВЕРЖДАЮ:
Зав. выпускающей кафедры Декан
«Динамика и прочность машин» Физический факультет
____________ ______________
« ____ » ________________ 2006 « ____ » ________________ 2006
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплины ДС. 04 Оборудование для механических испытаний.
для специальности 150301 Динамика и прочность машин.
направление подготовки 651500 Прикладная механика.
факультет ФИЗИЧЕСКИЙ
кафедра-разработчик «Прикладной механики, динамики и прочности машин»
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины по направлению подготовки 651500 «Прикладная механика» специальности 150301 «Динамика и прочность машин».
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «ПМ и ДПМ», протокол № ________________________ от _____________________ 2006 года.
Зав. кафедрой разработчика ___________________ профессор
Ученый секретарь кафедры ___________________ доцент
Разработчик программы ___________________ доцент
Челябинск
2006
1. Введение.
1.1. Требование к уровню освоения содержания дисциплины
Государственный образовательный стандарт. Государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 150301 ”Динамика и прочность машин ”
Виды профессиональной деятельности: проектная, технологическая, эксплуатационная, монтажная, производственно-управленческая, экспериментально-исследовательская.
ДС.04. Оборудование для механических испытаний-41ч.
Предмет дисциплины. Классификация испытательного оборудования. Функциональные возможности. Общие и специфические требования к средствам механических испытаний. Основные элементы и узлы (системы) испытательного оборудования. Оценка влияния конструктивных параметров испытательных машин на результаты опытов. Динамическая модель системы “Машина-образец”. Методы и средства для измерения и регистрации основных параметров деформирования, точность измерения. Современные автоматизированные системы управления нагружением, сбором и обработки информации на базе персонального компьютера. Оборудование для испытаний при повышенных температурах. Методы и средства нагрева. Системы регулирования температуры. Изотермические и неизотермические испытания. Оборудование для испытаний в условиях отрицательных температур. Криокамеры и криостаты. Используемые хладагенты.
Учебно-методическое обеспечение дисциплины. Оборудование для испытаний в активных углеводородсодержащих средах (водород, природный газ и т. д.) Безопасные малообъемные камеры и особенности их проектирования.
1.2 Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины.
1.2.1 Место дисциплины в системе подготовки.
Дисциплина ”Оборудование для механических испытаний” относится к специальным дисциплинам. Она базируется на курсах теории упругости и пластичности, механики разрушения, физики.
Программа разработана для подготовки дипломированного инженера по специальности 150301- “Динамика и прочность машин”.
В результате усвоения дисциплины “ Оборудование для механических испытаний ” инженер должен:
1.Иметь представление о современном испытательном оборудовании и инструментальных средствах, предназначенных для получения деформационных и прочностных свойств конструкционных материалов при статическом и повторно переменном нагружении.
2.Уметь выбрать соответствующее оборудование для получения механический свойств материалов, отвечающих реальным условиям работы конструкции: характер нагружения (статический, циклический), температурное воздействие, влияние среды, частоту нагружения и т. д.
2. Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины.
Элементы разработанной программы выделены в последующем тексте как названия тем лекций и практических занятий.
Всего по дисциплине “Оборудование для механических испытаний” 41 час.
Таблица 1 – Состав и объем дисциплины.
Вид учебной работы | Всего часов | семестр |
9 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 41 | |
Аудиторные занятия | 41 | 41 |
Лекции (Л) | 18 | 18 |
Практические занятия (ПЗ) | - | - |
Семинары (С) | - | - |
Лабораторные работы | 18 | 18 |
Самостоятельная работа студентов (СРС) | - | - |
Курсовая работа | - | - |
Реферат или др. виды СРС | Реферат | Реферат |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Зачет | Зачет |
Инженер – механик при выполнении расчетных исследований должен использовать деформационные и прочностные характеристики конструкционных материалов с учетом реальных условий работы конструкции (характер нагружения, температурный режим, среду и т. д.) В соответствии с этим он должен правильно выбрать испытательное оборудование и инструментальные средства для получения указанных характеристик материалов. Вопросы, рассматриваемые в курсе “Оборудование для механических испытаний”, позволяют выполнить эту задачу и, таким образом, реально оценить работоспособность конструкции.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Объем дисциплины включает: лекции -18 час., лабораторные работы – 18 час.
Зачет 9 семестр.
4. Содержание дисциплины.
Объем, содержание, характер лекций приводится в таблице 2.
Таблица 2.Содержание лекций (9 семестр)
№ недели | № темы | № лекции | Содержание лекций |
1 | 2 | 3 | 4 |
ОСЕННИЙ СЕМЕСТР (5 КУРС) | |||
1 | Задачи и методы механических испытаний конструкционных материалов при статическом и циклическом нагружениях в условиях рабочих температур и активных сред. Классификация испытательного оборудования. Общие и специфические требования к средствам механических испытаний. Функциональные возможности. Литература: | ||
2 | Основные элементы и узлы (системы) испытательного оборудования. Машины с кинематическим и эластичным нагружением. Методы возбуждения нагружения при статических и циклических испытаниях. Силовозбуждающие устройства электромеханического, гидравлического (сервогидравлического), гравитационного, электромагнитного, магнитострикционного, термомеханического типов. Оценка влияния конструктивных параметров машин на результаты испытаний. Поведение системы «Машина – образец». Литература: | ||
3 | Оборудование для динамических испытаний материалов и конструкций. Динамическая модель системы «Машина – образец». Уравнение Лагранжа и оценка погрешности измерений. Литература: | ||
4 | Средства испытаний конструкционных материалов при высоких скоростях нагружения. Методы и средства для определения динамической прочности материалов. Определение внутреннего трения и динамического модуля упругости. Литература: | ||
5 | Методы и инструментальные средства для измерения и регистрации основных параметров деформирования (нагрузок, деформаций, длин трещин и т. д. ) | ||
Датчики усилий (динамометры) и перемещений (деформометры). Основные требования. Точность измерений. Вопросы оптимального проектирования измерительных узлов. Литература: | |||
6 | Современные автоматизированные системы управления нагружением образцов, сбора и обработки информации результатов опытов. Применение персонального компьютера в системе управления. Структура автоматизированного испытательного комплекса на базе программируемых микроконтроллеров. Литература: | ||
7 | Оборудование для испытаний, при повышенных температурах. Методы нагрева образцов: печной (электропечи сопротивления), электроконтактный, индукционный, электронно-лучевой. Электропечи сопротивления для испытаний в вакууме и активных газовых средах. Конструкционные особенности температурных камер (конструкции и материалы нагревателей, теплоизоляционные материалы и т. д.). Системы измерения и регулирования температуры. Литература: | ||
8 | Оборудование для испытаний в условиях отрицательных температур (до – 250 0 С). Криокамеры и криостаты с двустронним и односторонним (реверсивного типа) вводом захватов. Используемые хладагенты и устройства непрерывной подачи их в камеру. Конструктивные особенности низкотемпературных камер: теплоизоляция, конструкции тяг, захватов, применяемые материалы. Литература: | ||
9 | Оборудование для статических и циклических испытаний конструкционных материалов в активных углеводородосодержащих средах (природном газе, газообразном водороде) при давлениях до 15 МПа. Безопасные малообъемные камеры. Особенности проектирования камер, вопросы безопасности, уплотнения захватов, компенсации усилия на образец от давления в камере и т. д. Замкнутая система подачи особо чистого водорода (99.999 %) на базе металлогидридных технологий. Система поддержания заданного давления в камере. Литература: |
5. Практические занятия.
Практические занятия в курсе “Оборудование для механических испытаний” не предусмотрены.
6.Лабораторные работы.
Объем, содержание и характер лабораторных работ приведен в таблице 3.
Таблица 3. Состав и объем лабораторных работ (9 семестр).
№ занятия | № раздела, темы | Наименование и краткое содержание лабораторных занятий | Характер и цель занятий (*) | Кол-во часов |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | Ознакомительное занятие. Машины, ис-пытательные стенды и комплексы для испытаний материалов и конструкций при статическом и программном циклическом нагружениях. Литература: | 2 | ||
2 | Метрологические средства для изме - рения сил и перемещений при ис - пытаниях материалов и конструкций. Государственная поверочная схема для средств измерения. Литература: | 2 | ||
3 | Инструментальные средства измерений усилий и деформаций. Тарировка и проверка линейности каналов измерения усилий и деформаций. Оценка погрешности измерений. Литература: | 2 | ||
4 | Циклическая трещиностойкость. Опти-ческие и цифровые микроскопы для определения длины трещины. Тарировка показаний микроскопов. Оценка пог-решности измерения. Литература: | 2 | ||
5 | Динамика системы с одной степенью свободы. Программа управления установкой. Построение амплитудно-частотной характеристики системы. Литература: | 2 | ||
6 | Подготовка и проведение испытаний на циклическое знакопеременное нагружение. Снятие деформационных характеристик. Литература: | 2 | ||
7 | Подготовка и проведение высоко-температурных циклических испытаний без выдержек в цикле. Литература: | 2 | ||
8 | Подготовка и проведение высоко-температурных малоцикловых испытаний с выдержками в цикле (этапы ползучести, релаксации). Определение деформационных характеристик цикла. Литература: | 4 |
(*) ПРИМЕЧАНИЕ: в столбце «Характер и цель занятий» для всех позиций можно указать, что на каждом занятии проводится контроль за правильностью выполнения соответствующих методик и полученных результатов. Цель занятий – приобретение практических навыков по определению деформационных и прочностных свойств конструкционных сплавов при статическом и циклическом нагружениях.
7.Семинарные занятия.
Семинарные занятия по курсу “Оборудование для механических испытаний” не предусмотрены.
8. Самостоятельные работы.
Самостоятельная работа студентов в курсе “Оборудование для механических испытаний” не предусмотрена.
9.Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
9.1. Рекомендуемая литература.
9.1.1. Основная литература (не более 5 наименований):
1. Испытательная техника. Книга 1 / Под ред. , М: Машиностроение,
1982.-526с
2. Испытательная техника. Книга 2 / Под ред. , М: Машиностроение,
1982.-543с
3. Прочность при малоцикловом нагружении / Под ред. . М,: Наука,
1975.-285с
4. , Котов и неизотермическая малоцикловая прочность элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1988.
5. Стрижало прочность и ползучесть металлов при малоцикловом нагружении в условиях низких и высоких температур. Киев: Наук. думка, 1978.
6. , Пустовалов исследования пластичности и прочности. Приборы, техника, методы. М.: Энергоиздат, 1982.
9.1.2. Дополнительная литература (не старше 5 лет, по ГОСТ 7.1-84):
7. Статистические закономерности малоциклового разрушения / Под ред. М.: Наука, 1989.
8. , , Механика разрушения твердых тел. Санкт-Петербург: 2002.
9. Сазонова жаропрочных материалов на ползучесть и длительную прочность. М.: Машиностроение, 1965.
10. Испытание при малоцикловом нагружении. М. У. М.: 1986.
11. , Скрипченко усталость при низких температурах. Киев: Наукова думка, 1987.
12. ГОСТ 25.505-85 Метод испытаний на малоцикловую усталость при термомеханическом нагружении.
13. ГОСТ 32.48-81 Методы испытания на ползучесть.
14. ГОСТ 25.502-79 Методы испытаний на усталость.
15. ГОСТ 111.50-84 Методы испытаний при растяжении при пониженных температурах.
9.2. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины(перечень обучающих, контролирующих, расчетных компьютерных программ, компьютерных тренажеров, визиолекций, диафильмов, кино и телефильмов, диапозитивов, иллюстрированных материалов).
Лекции и лабораторные работы по курсу “Оборудование для механических испытаний” обеспечивается лабораторным оборудованием кафедры ПМ и ДПМ.
