МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра теоретической физики и компьютерного моделирования
Учебно-методический комплекс курса
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Специальность 260901 «Технология швейных изделий»
Согласовано: Учебно-методическая комиссия факультета «____» __________________ 2010 г. ________________________ | Рекомендовано кафедрой: Протокол № ______ «____» ____________________ 2010 г. Зав. кафедрой ______________ |
ПГПУ 2010
Автор-составитель:
, старший преподаватель кафедры теоретической физики и компьютерного моделирования ПГПУ
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Сопротивление материалов» составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 260901 «Технология швейных изделий».
Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является обязательной для изучения.
Согласовано:
Декан физического факультета
Оглавление
I. | Рабочая программа дисциплины | 4 |
1. | Цели и задачи изучения дисциплины | 4 |
2. | Требования к уровню усвоения содержания дисциплины | 4 |
3. | Объем дисциплины | 4 |
4. | Содержание курса | 5 |
5. | Учебно-методическое обеспечение дисциплины | 7 |
6. | Методические рекомендации преподавателям и студентам | 8 |
II. | Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций | 9 |
I. Рабочая программа дисциплины
1. Цель и задачи изучения дисциплины
Дисциплина рассчитана на студентов дневного отделения, получающих высшее образование по специальности 260901 «Технология швейных изделий». Цель изучения дисциплины – изучение видов деформаций, методов расчета тел на прочность, жесткость и устойчивость при различных видах деформаций.
2. Требования к уровню усвоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
знать основные понятия дисциплины, алгоритмы расчета тела на прочность жесткость и устойчивость, методы расчета конструкций;
уметь анализировать зависимости между переменными и давать заключение о прочности жесткости и устойчивости конструкции, проводить расчеты механических систем;
владеть навыками расчета тела на прочность жесткость и устойчивость.
Выписка из ГОС ВПО
ОПД. Ф.02.03. | Основные понятия; метод сечений; центральное растяжение – сжатие; сдвиг; геометрические характеристики сечений; прямой поперечный изгиб; кручение; косой изгиб, внецентренное растяжение – сжатие; элементы рационального проектирования простейших систем; расчет статически определимых стержневых систем; метод сил, расчет статически неопределимых стержневых систем; анализ напряженного и деформированного состояния в точке тела; сложное сопротивление, расчет по теориям прочности; расчет безмоментных оболочек вращения; устойчивость стержней; продольно-поперечный изгиб; расчет движущихся с ускорением элементов конструкций; удар; усталость; расчет по несущей способности. |
3. Объем дисциплины
Вид учебной работы | Количество часов по формам обучения | |
Очная | ||
Номера семестров: | 5 | |
Аудиторные занятия (всего): В том числе: | 54 | |
1. | Лекции (Л) | 30 |
2. | Практические занятия (ПЗ) | 24 |
Самостоятельная работа студентов, в т. ч.: | 48 | |
1. | Конспект в рабочей тетради | + |
2. | Решение стандартных упражнений | + |
3. | Решение проблемных задач | + |
Другие виды самостоятельной работы | + | |
Общая трудоемкость: | 102 | |
Входной контроль (вид, № семестра) | тест – 5 | |
Текущий контроль (вид, № семестра) | Контрольная работа – 5 | |
Форма промежуточной аттестации | Экзамен – 5 |
4. Содержание курса
Основные понятия. Метод сечений. Растяжение и сжатие. Закон Гука. Построение эпюр. Испытание образцов. Механические характеристики. Срез (сдвиг). Закон Гука при сдвиге. Кручение. Крутящий момент. Эпюр крутящих моментов. Прямой изгиб. Продольно-поперечный изгиб. Опорные реакции балок. Поперечная сила и изгибающих момент. Геометрические характеристики сечений. Гипотезы прочности. Устойчивость сжатых стержней. Сложное сопротивление. Расчет безмоментных оболочек вращения. Расчет движущихся с ускорением элементов конструкций. Удар.
Темы лекций
1. Введение. Расчетная схема. Нагрузки. Метод сечений. Внутренние силы. Напряжение. Основные предпосылки науки о сопротивлении материалов.
2. Растяжение и сжатие. Продольная сила. Напряжение в поперечных и наклонных сечениях бруса. Диаграммы растяжения и сжатия.
3. Перемещение поперечных сечений брусьев. Потенциальная энергия деформации. Собственный вес бруса. Допускаемые напряжения. Расчеты на прочность.
4. Виды напряженного состояния. Плоское напряженное состояние.
5. Главные напряжения. Главные площадки. Экстремальные касательные напряжения.
6. Чистый сдвиг. Деформация при сдвиге. Закон Гука при сдвиге. Объемная деформация и потенциальная энергия при сдвиге.
7. Геометрические характеристики плоских сечений. Статический Момент.
8. Моменты инерции сечений. Главные моменты инерции. Главные оси.
9. Кручение. Крутящий момент. Кручение прямого бруса круглого поперечного сечения. Главные напряжения и потенциальная энергия. Расчет бруса круглого поперечного сечения на прочность и жесткость при кручении.
10.Прямой изгиб. Внутренние усилия. Опоры и опорные реакции. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и плотностью распределения нагрузки. Эпюры внутренних усилий. Прямой чистый изгиб.
11.Поперечный изгиб. Главные напряжения. Потенциальная энергия деформации. Расчеты на прочность. Понятие о центре изгиба.
12.Определение перемещений в балках постоянного сечения. Метод непосредственного интегрирования. Метод начальных параметров.
13.Основные теории прочности. Первая и вторая теории прочности. Третья и четвертая теории прочности. Единая теория прочности.
14.Понятие об устойчивости равновесия упругих систем.
15.Продольный изгиб. Практические расчеты стержней на устойчивость.
Практические занятия
Занятие № 1. Растяжение и сжатие.
Контрольные вопросы:
1. Внутренние силы. Метод сечений.
2. Напряжения в поперечных и наклонных сечениях бруса.
3. Перемещение поперечных сечений брусьев.
Занятие № 2. Растяжение и сжатие.
Контрольные вопросы:
1. Диаграмма растяжения.
2. Потенциальная энергия деформации.
3. Собственный вес бруса.
4. Допускаемые напряжения. Расчеты на прочность.
Занятие № 3. Напряженное состояние.
Контрольные вопросы:
1. Плоское напряженное состояние.
2. Главные напряжения.
3. Главные площадки.
4. Экстремальные касательные напряжения.
Занятие № 4. Сдвиг. Семинар.
Контрольные вопросы:
1. Чистый сдвиг.
2. Деформация при сдвиге.
3. Закон Гука при сдвиге.
4. Объемная деформация и потенциальная энергия при сдвиге.
5. Простейшие конструкции, работающие на сдвиг.
Занятие № 5. Геометрические характеристики плоских сечений.
Контрольные вопросы:
1. Статический момент.
2. Моменты инерции сечений.
3. Главные моменты инерции.
4. Главные оси инерции.
Занятие № 6. Кручение.
Контрольные вопросы:
1. Крутящий момент.
2. Кручение прямого бруса круглого поперечного сечения.
3. Главные напряжения и потенциальная энергия.
4. Расчет бруса круглого поперечного сечения на прочность и жесткость при кручении.
Занятия № 7 и 8. Поперечный изгиб.
Контрольные вопросы:
1. Внутренние усилия.
2. Опоры и опорные реакции.
3. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и плотностью распределения нагрузки.
4. Эпюры внутренних силовых факторов.
Занятие № 9. Упругая линия балки.
Контрольные вопросы:
1. Определение перемещений в балках постоянного сечения.
2. Метод непосредственного интегрирования.
3. Метод начальных параметров.
Занятие № 10. Теории прочности.
Контрольные вопросы:
1. Основные теории прочности. Критерии.
2. Первая и вторая теории прочности.
3. Третья и четвертая теории прочности.
4. Единая теория прочности.
Занятие № 11 и 12. Устойчивость равновесия упругих систем. Расчет безмоментных оболочек вращения и движущихся с ускорением элементов конструкций. Удар.
Контрольные вопросы:
1. Продольный изгиб.
2. Практические расчеты стержней на устойчивость.
3. Тела вращения.
4. Удар.
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Рекомендуемая литература
Основная
1. Эрдеди механика. Сопротивление материалов. М: Издательский центр «Академия», 2003.
Дополнительная
2. , Лифшиц физика в 10 т. Т.1: Механика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 20с.
3. Сивухин курс физики. Т. I: Механика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 20с.
4. Мещерский по теоретической механике. СПб.: Издательство «Лань», 2004.
Интернет-ресурсы:
1. http://*****/
2. http://www. /
3. http://www. *****/
4. http://mechmath. *****/
6. Методические рекомендации преподавателям и студентам
Основное внимание в преподавании курса «Сопротивление материалов» следует сосредоточить на овладении студентами общих идей и понятий теории сопротивления материалов и приобретении навыков, необходимых для решения задач. Изучение дисциплины осуществляется в тесной взаимосвязи с предшествующими общетехническими дисциплинами: физикой, высшей математикой и начертательной геометрией. В ходе лекций и практических занятий следует организовывать проблемное изложение материала и диалог со студентами с целью активизации их познавательной деятельности.
В начале семестра следует установить критерии оценки знаний и довести их до сведения студентов, а также обеспечить студентов справочными материалами, в том числе учебной программой курса и списком рекомендуемой литературы. Также преподавателю рекомендуется определить время индивидуальных консультаций для студентов.
Самостоятельная работа студента необходима для более глубокого усвоения курса «Сопротивление материалов» и должна носить систематический характер. Основная часть самостоятельной работы должно быть направлено на решение задач по темам дисциплины. Задания для самостоятельной работы (задачи из сборника задач) приводятся в конце практических занятий. Уровень результатов самостоятельной работы контролируется и определяется преподавателем в ходе выполнения проверочной работы по решению задач и устных и письменного опроса. Текущая работа студентов принимается во внимание в ходе итоговой аттестации студента – экзамене.
II. Содержание и порядок проведения входного и текущего контроля, промежуточной аттестации
Входной контроль направлен на проверку уровня знаний об основных понятиях математики и физики. Для изучения дисциплины студент должен:
знать: основы физики, математики и математического анализа;
уметь: решать задачи по физике и математике
владеть: базовыми методами взятия производной и нахождения интеграла.
Входной контроль может быть проведен в форме письменного опроса.
Текущий контроль проводится в виде контрольной работы.
Вопросы для контрольной работы
1. В чем состоит задача на прочность? на жесткость? на устойчивость?
2. В чем сущность метода сечений?
3. В чем заключается гипотеза плоских сечений?
4. Что называется касательным напряжением?
5. Что называется нормальным напряжением?
6. В каких сечениях растянутого бруса возникают наибольшие нормальные напряжения?
7. В каких сечениях растянутого бруса возникают наибольшие касательные напряжения?
8. Сформулируйте закон Гука?
9. Что представляет собой эпюра продольных сил и как она строится?
10. Какое напряженное состояние называется пространственным? плоским?
11. Какие случаи деформации бруса называются центральным растяжением?
12. Что представляют собой главные напряжения и главные площадки?
13. Как расположены главные площадки относительно друг друга?
14. Как определить главную площадку, по которой действует главное напряжение smax в случае плоского напряженного состояния?
15. Что представляют собой площадки сдвига и как они наклонены к главным площадкам?
16. Чему равны касательные напряжения на главных площадках?
17. В каких единицах выражается удельная потенциальная энергия?
18. Что представляют собой площадки чистого сдвига и чем они отличаются от площадок сдвига?
19. Что называется абсолютным сдвигом? относительным сдвигом? углом сдвига?
20. Напишите выражение закона Гука при сдвиге?
21. Что называется статическим моментом сечения относительно оси?
22. В каких единицах измеряется статический момент сечения?
23. Что называется осевым, полярным и центробежным моментами инерции сечения?
24. Чему равен осевой момент инерции прямоугольника относительно центральной оси параллельной одной из сторон?
25. Чему равен полярный момент инерции круга?
26. Что представляют собой главные моменты инерции?
27. Чему равен центробежный момент инерции относительно главных осей инерции?
28. При каком напряжении прямой брус испытывает деформацию кручения?
29. Что называется полным и относительным углом закручивания?
30. Какие напряжения возникают в поперечном сечении круглого бруса при кручении и как они направлены?
31. Что называется жесткостью сечения при кручении?
32. Чему равны наибольшие экстремальные касательные напряжения и наибольшие главные напряжения в скручиваемом брусе круглого сечения? В каких точках они возникают?
33. Как производится расчет скручиваемого бруса на прочность? на жесткость?
34. Что называется прямым изгибом? поперечным изгибом?
35. Какие внутренние усилия возникают в поперечных сечениях бруса в общем случае действия на него плоской системы сил?
36. Какие типы опор применяются для закрепления балок к основанию?
37. Как формулируется теорема Журавского?
38. Как изменяется изгибающий момент в сечении, в котором к балке приложен сосредоточенный внешний момент?
39. Как формулируется гипотеза плоских сечений?
40. Как определяется экстремальное значение изгибающего момента?
41. Что называется жесткостью сечения при изгибе?
42. Как вычисляется потенциальная энергия деформации изгиба?
43. Что представляет собой уравнения метода начальных параметров?
44. Что называется опасным состоянием материала?
45. Какие теории прочности объединяет единая теория?
46. Какова область применения единой теории прочности?
47. В чем заключается явление потери устойчивости сжатого стержня?
48. Что называется гибкостью стержня?
49. Что представляет собой коэффициент приведения длины?
50. Как устанавливается предел применимости формулы Эйлера?
Вопросы к экзамену
1. Основные понятия, гипотезы и допущения теории сопротивления материалов.
2. Виды нагрузок и основных деформаций.
3. Метод сечений. Напряжения.
4. Напряжения и продольная деформация при растяжении и сжатии.
5. Закон Гука при растяжении и сжатии. Поперечная деформация.
6. Диаграмма растяжения. Факторы, влияющие на вид диаграммы.
7. Потенциальная энергия деформации при растяжении. Расчеты на прочность.
8. Растяжение под действием собственного веса.
9. Напряжения при сдвиге. Расчеты на прочность при сдвиге.
10. Деформация и закон Гука при сдвиге. Закон парности касательных напряжений.
11. Напряжения в наклонных сечениях при растяжении. Главные напряжения и площадки.
12. Кручение круглого цилиндра. Эпюры крутящих моментов.
13. Напряжения и деформация при кручении.
14. Расчеты на прочность и жесткость при кручении.
15. Чистый изгиб прямого бруса. Изгибающий момент и поперечная сила.
16. Дифференциальные зависимости при изгибе. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.
17. Расчеты на прочность при изгибе.
18. Нормальные напряжения при чистом изгибе.
19. Касательные напряжения при изгибе.
20. Упругая линия балки. Метод непосредственного интегрирования. Метод начальных параметров.
21. Гипотезы прочности. Критерии.
22. Понятие об устойчивости равновесия упругих систем.
23. Продольный изгиб.
24. Практические расчеты стержней на устойчивость.
