МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ) ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 151600 Прикладная механика

Профиль(и) подготовки: Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ОСНОВЫ ФИЗИКИ ПРОЧНОСТИ"

Цикл:

профессиональный

Часть цикла:

вариативная

№ дисциплины по учебному плану:

М1.3

Часов (всего) по учебному плану:

144

Трудоемкость в зачетных единицах:

4

10 семестр

Лекции

18 час

10 семестр

Практические занятия

18 час

10 семестр

Лабораторные работы

Не предусмотрены

Расчетные задания, рефераты

72 часа (2 з. е.) самостоятельной работы

10 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

108 час

10 семестр

Экзамены

Нет

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основ физики прочности, необходимых в профессиональной деятельности по выбранному профилю.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  правильно воспринимать, анализировать и обобщать исходную информацию, ставить цель и находить пути её достижения (ОК-1);

·  осознавать социальную значимость своей профессии (ОК-7);

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

·  анализировать и критически оценивать риски в своей предметной области, связанные с проблемами экологии и безопасности (ОК-12).

Задачами дисциплины являются

·  познакомить обучающихся с основами физики прочности;

·  научить обоснованно применять полученные знания к прикладным задачам статики и динамики;

·  познакомить обучающихся с основными подходами, используемыми в науке о прочности материалов

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла M.2 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю «Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры» направления 151600 Прикладная механика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Информационные технологии», «Высшая математика», «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг», «Теория пластичности и ползучести».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  основные положения и подходы физики прочности и возможность применения этих знаний в профессиональной деятельности с привлечением необходимого физико-математического аппарата (ПК-1);

·  современные тенденции развития физики прочности, новейшие теоретические подходы к описанию прочности полимерных материалов (ПК-2);

Уметь:

·  критически анализировать современные проблемы физики прочности с учетом мировых тенденций развития вычислительных технологий, самостоятельно ставить цель исследования и определять пути её достижения (ПК-3);

·  использовать современные математические программные средства, в том числе компьютерной математики, для решения прикладных задач физики прочности (ПК-4);

·  самостоятельно разрабатывать математические и компьютерные модели технических объектов и процессов (ПК-5).

Владеть:

·  навыками программирования на языке программного комплекса MathLab, MathCad, Visio для проведения расчетов и визуализации получаемых результатов.(ПК-6).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

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

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Введение

6

10

2

2

2

2

Структура и механизмы деформации твердых тел. Механика дислокаций

24

10

2

2

20

Устный опрос

3

Теоретические подходы к описанию прочности полимерных материалов

30

10

4

4

22

Контрольная работа

4

Структура и морфология полимерных материалов

24

10

2

2

20

Устный опрос

5

Основные физические свойства полимерных материалов

32

10

4

4

24

Контрольная работа

6

Текучесть и пластическая деформация полимерных материалов

28

10

4

4

20

Устный опрос

Зачет

2

10

--

--

--

2

Защита расчетного задания

Итого:

144

18

18

108

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Введение в основы физики прочности. (2)

1.1 Механические свойства материалов: механизмы пластического деформирования, деформирование монокристаллов, особенности деформирования поликристаллов, ползучесть, классификация видов ползучести

1.2. Теория дефектов кристаллического строения: точечные дефекты в кристаллах, дислокации и их классификация, поверхностные дефекты кристаллического строения, дислокации в реальных кристаллических структурах.

2. Структура и механизмы деформации твердых тел. Механика дислокаций (2)

2.1. Геометрия дислокаций. Движение дислокаций. Движение дислокаций в кристалле. Поле напряжений вокруг дислокации.

2.2. Энергия упругой деформации, линейное натяжение, и масса дислокаций. Сила, действующая на дислокацию.

2.3. Критическое напряжение необходимое для движения дислокации. Дислокационные реакции. Размножение дислокаций. Границы кручения и наклона. Сцепление дислокаций.

2.4. Виды пластической деформации, отличные от скольжения.

2.5. Образование и подвижность точечных дефектов в решетке. Роль термической активации в пластической деформации.

3. Теоретические подходы к описанию прочности полимерных материалов (4)

3.1 Основные подходы, используемые в науке о прочности материалов. Теория дислокаций и другие атомистические подходы.

3.2. Подход с позиций структуры материала. Подход с позиций механики сплошных сред. Феноменологический подход, включающий математические исследования.

3.3. Термодинамический и статистико-механический подход Вероятностно-статистический подход. Подход, учитывающий влияние окружающей среды.

3.4. Методы испытаний. Расчетные методы. Основные факторы, влияющие на механическое поведение и прочность полимерных материалов. Расчет прочности. Анализ причин разрушения полимерных материалов

4. Структура и морфология полимерных материалов (2)

4.1. Структура полимерных материалов. Молекулярная структура. Поперечные связи и разветвленность.

4.2. Молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение. Кристаллизация. Ориентация.

4.3. Структура и морфология кристаллических полимерных материалов. Монокристаллы и дефекты кристаллической решетки.

4.5. Сферолитная структура. Ориентированные кристаллические структуры. Волокнистая структура. Структура и морфология аморфных полимеров.

5. Основные физические свойства полимерных материалов (4)

5.1. Упругость. Энергетическая и энтропийная составляющие упругости.

5.2. Модуль упругости кристаллических полимеров. Модуль упругости стеклообразных аморфных полимеров. Модуль упругости изотропных твердых кристаллов. Модуль упругости ориентированных твердых полимеров.

5.3. Высокомодульные волокна. Тепловые свойства. Температура плавления. Температура стеклования.

5.3. Вторичные релаксационные переходы. Поверхностные свойства, адсорбция и диффузия. Поверхностная энергия. .Адсорбция. Диффузия. Набухание и растворение.

6. Текучесть и пластическая деформация полимерных материалов (4)

6.1. Феноменологическая теория текучести. Предел текучести при растяжении и сжатии. Деформационное размягчение и деформационное упрочнение.

6.2. Влияние температуры и скорости деформирования на текучесть.

6.3. Механические критерии текучести. Неоднородная текучесть. Неоднородная текучесть при растяжении. Неоднородная текучесть при сжатии.

4.2.2. Практические занятия

Структура и механизмы деформации твердых тел. Механика дислокаций. Теоретические подходы к описанию прочности полимерных материалов. Подход с позиций структуры материала. Подход с позиций механики сплошных сред. Феноменологический подход, включающий математические исследования. Термодинамический и статистико-механический подход. Вероятностно-статистический подход. Текучесть и пластическая деформация полимерных материалов и т. д.

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены

4.4. Расчетные задания

Темы расчетных заданий:

1. Накопление повреждений как процесс объединения дислокаций.

2. Длительная прочность полимерных пластин.

3. Неоднородная текучесть при растяжении и сжатии.

4. Влияние температуры на механические свойства высокомодульных волокон.

4.5. Курсовые проекты учебным планом не предусмотрены

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Практические занятия проводятся в традиционной форме.

Самостоятельная работа включает выполнение и подготовку к защите расчетного задания, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы и устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как среднеарифметическая оценка по контрольным работам и за расчетное задание, выполненным в течение семестра.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература

а) основная литература:

1.  Деформация и разрушение материалов. М.: Мир, 19с.

2.  Прочность полимерных материалов. М: Химия, 1987, 399 с.

3.  Введение в механику разрушения. М.: Мир,1988, 364 с.

4.  Механика упруго-пластического разрушения. М.: Мир, 1993,448 с.

а) дополнительная литература:

1.  Разрушение полимеров. М.: Мир, 19с.

2.  Вычислительные методы в механике разрушения. /Под ред. С. Атлури. М.: Мир, 1990, 392 с.

3.  , Мурзаханов моделирование процессов разрушения. М.: Моск. энерг. ин-т, 1989, 100 с.

4.  , Щугорев механика. М.: Моск. энерг. ин-т, 2001, 49 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Учебные версии программных комплексов MathCad, Visio, MAPLE.

Профессиональные версии программных комплексов MathLab. Fortran

www. ; www. *****.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо выделить часы для работы студентов в компьютерном классе.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 151600 «Прикладная механика» и профилю Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. т.н., доцент

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой

к. т.н., доцент