Рабочая учебная программа

Энгельсский технологический институт (филиал)

ФГБОУ ВПО СГТУ имени

______________________________________________________________________

Кафедра "Материаловедение"

"УТВЕРЖДАЮ"

Председатель УМКН ТМОБ

________________

"___ " __________ 2012 г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине "Б.3.2.1. Сопротивление материалов”

(шифр и наименование дисциплины по УП)

Направление подготовки 151000.62 "Технологические машины и оборудование". Профили:"Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов", "Оборудование нефтегазопереработки", "Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств".

Форма обучения заочная

(очная, заочная)

Цикл дисциплин: (Б.3 Профессиональный цикл), часть цикла (Б.3.2 (вариативная) часть)

Вид учебной работы	Всего	Курс, семестр (часы)
З. е.	Часы	1	2	3	4
1	2	3	4	5	6	7	8
Аудиторные занятия (АЗ): всего в том числе:	0,667	24			4	20
Лекции (ЛК)	0,278	10			4	6
Доля лекционных часов от АЗ по дисциплине, %	41,6				16,6	25
Коллоквиумы (КЛ)
Лабораторные работы (ЛР)	0,167	6				6
Практические занятия: (ПЗ)	0,222	8				8
Доля интерактивных форм обучения от АЗ по дисциплине, %
Самостоятельная работа (СР), всего в том числе:	5,333	192				192
Курсовая работа (КР)
Курсовой проект (КП)
Контрольная работа (КР)	2					72
Другие виды самостоятельной работы	2,333					84
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен):	1					36
Общая трудоемкость дисциплины и трудоемкость по семестрам:	6	216			4	212

1.  Цели и задачи освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины "Б.3.2.1. Сопротивление материалов” являются умения и навыки, благодаря которым бакалавры могли бы создавать конструкции машин и механизмов 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 “Сопротивление материалов” относится к дисциплинам профессионального цикла, к базовой (общепрофессиональной) части.

. 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;. статистические методы обработки экспериментальных данных; уравнения математической физики).

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

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

- «Теоретическая механика» (темы: кинематика.: векторный способ задания движения точки. естественный способ задания движения точки. понятие об абсолютно твердом теле. вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. плоское движение твердого тела и движение плоской фигуры в ее плоскости. сложное движение твердого тела. динамика и элементы статики. законы механики Галилея-Ньютона. задачи динамики. свободные прямолинейные колебания материальной точки. механическая система. масса системы. дифференциальные уравнения движения механической системы. количество движения материальной точки и механической системы. кинетическая энергия материальной точки и механической системы. понятие о силовом поле. 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. принцип возможных перемещений. обобщенные координаты системы. дифференциальные уравнения движения механической системы в обобщенных координатах или уравнения Лагранжа второго рода. понятие об устойчивости равновесия. малые свободные колебания механической системы с двумя (или n) степенями свободы и их свойства, собственные частоты и коэффициенты формы. явление удара. теорема об изменении кинетического момента механической системы при ударе).

- «Начертательная геометрия инженерная графика» (темы: Задание точки, прямой, плоскости на чертеже. Кривые линии. Поверхности вращения).

- « Инженерная графика» (темы: Элементы геометрии деталей. Аксонометрические проекции деталей. Изображения и обозначения элементов деталей. Сборочный чертеж изделий. современные стандарты компьютерной графики)

- «Материаловедение» (темы: Строение материалов. Кристаллизация и структура металлов и сплавов. Классификация сплавов. Деформация и разрушение. Механические свойства материалов. Способы упрочнения металлов и сплавов. Железо и его сплавы. Стали: классификация. Чугуны: белые, серые. Влияние легирующих компонентов на свойства сталей. Виды и разновидности термической обработки. Углеродистые и легированные конструкционные стали, их свойства. 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):

- Основы проектирования;

- Расчет и конструирование машин и аппаратов;

- Основы инженерного творчества;

- Ремонт и монтаж оборудования;

- Надежность машин и аппаратов.

3.  Требования к результатам освоения дисциплины

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

3.1. Знать:

- основные модели механики и границы их применения (модели материала, формы, сил, отказов);

- основные методы исследования нагрузок, перемещений и напряженно - деформированного состояния в элементах конструкций, методы проектных и проверочных расчетов изделий;

- виды расчетных схем элементов конструкций;

- методы инженерных расчетов элементов конструкций на прочность, жесткость, устойчивость, выносливость и вибрации;

- механические свойства существующих материалов и методы испытания материалов и конструкций.

3.2. Уметь:

- составить расчетную схему реального объекта и рассчитать ее на прочность, жесткость, устойчивость, выносливость и колебания наиболее эффективными методами;

- выбрать наиболее экономичные размеры и форму поперечных сечений элементов конструкций;

- провести испытания материалов и конструкций методами, регламентированными государственными стандартами.

 использовать прикладные программные средства при решении практических задач профессиональной деятельности,

 использовать методы стандартных испытаний по определению физико-

механических свойств и технологических показателей материалов и

готовых машиностроительных изделий, стандартные методы их

проектирования, прогрессивные методы эксплуатации изделий (ПК-3);

- применять физико-математические методы для решения задач в области конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств с применением стандартных программных средств;

- выполнять работы по диагностике состояния и динамике

объектов машиностроительных производств с использованием

необходимых методов и средств анализа (ПК-47);

- проводить эксперименты по заданным методикам, обрабатывать и анализировать результаты, описывать выполнение научных исследований, готовить данные для составления научных отчетов (ПК-49).

3.3. Владеть:

- современными информационными технологиями (ПК-25);

- программами и методиками испытаний машиностроительных изделий, (ПК-28).

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	Прочность при сложном напряженном состоянии	+		+		+	+
2	Расчет сжатых стержней на устойчивость. Продольно-поперечный изгиб.	+		+	+	+	+
3	Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени.	+					+
4	Определение перемещений. Расчет статически неопределимых систем.	+		+	+		+
5	Динамическая нагрузка. Упругие колебания.	+		+		+	+
		10		8	6		192

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

4.2. Содержание разделов дисциплины (лекции)

№ п/п	Наименование раздела дисциплины (модуля)	Содержание раздела (модуля)	Трудоемкость (часы)
1	2	3	4
1	Прочность при сложном напряженном состоянии	Косой изгиб. Внецентренное растяжение или сжатие стержней большой жесткости. Изгиб с кручением. Внутренние силы. Напряжения в опасных точках сечения. Подбор сечений вала по критериям пластичности.	2
2	Расчет сжатых стержней на устойчивость. Продольно-поперечный изгиб.	Устойчивые и неустойчивые формы равновесия. Потеря устойчивости. Критические нагрузка и напряжение. Устойчивость сжатых стержней. Формула Эйлера. Влияние опорных закреплений стержня на величину критической силы. Пределы применимости формулы Эйлера. Формула . Расчет по коэффициенту уменьшения допускаемых напряжений.	2
3	Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени.	Механизм усталостного разрушения. Кривые усталости и предел выносливости. Влияние различных факторов на величину предела выносливости. Коэффициент запаса прочности при переменных напряжениях. Повышение выносливости конструктивными и технологическими мероприятиями.	2
4	Определение перемещений. Расчет статически неопредели-мых систем.	Теорема Кастильяно. Интегралы Мора для вычисления перемещений. Способ Симпсона. Анализ структуры стержневых систем. Степень статической неопределимости системы. Основная система. Эквивалентная система. Канонические уравнения метода сил. Порядок расчета статически неопределимых систем методом сил.	2
5	Динамическая нагрузка. Упругие колебания.	Расчет равноускоренно движущегося тела. Динамический коэффициент. Приближенная теория удара. Расчет по балансу энергии. Динамический коэффициент при ударе. Степени свободы колебательных систем. Свободные и вынужденные колебания с одной степенью свободы. Коэффициент нарастания колебаний. Резонанс.	2
			10

4.2. Содержание разделов дисциплины, изучаемых самостоятельно

№ п/п	Наименование раздела дисциплины (модуля)	Содержание раздела (модуля)	Трудоемкость (часы)
1	2	3	4
1	Прочность при сложном напряженном состоянии	Положение нейтральной линии, определение напряжений и перемещений при косом изгибе. Положение нейтральной линии, определение напряжений при внецентренном растяжении или сжатии. Ядро сечения. Расчет цилиндрических пружин растяжения, сжатия и кручения на прочность и жесткость. Расчет тонкостенных оболочек вращения. Толстостенные цилиндры. Составные цилиндры.
2	Расчет сжатых стержней на устойчивость. Продольно-поперечный изгиб.	Приближенный метод интегрирования нелинейного дифференциального уравнения изогнутой оси стержня при одновременном действии продольных и поперечных сил. Определение напряжений и коэффициента запаса.
3	Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени.	Эффективный коэффициент концентрации напряжений. Диаграммы предельных напряжений при асимметричных циклах. Схематизация диаграмм. Выносливость при совместном изгибе и кручении.
4	Определение перемещений. Расчет статически неопредели-мых систем.	Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки и его интегрирование. Метод начальных параметров. Потенциальная энергия деформации при произвольном нагружении. Статически неопределимые задачи растяжения-сжатия. Температурные и монтажные напряжения. Статически неопределимые задачи кручения.
5	Динамическая нагрузка. Упругие колебания.	Расчет тонкостенного вращающегося кольца. Влияние массы ударяемой системы. Влияние сил сопротивления. Коэффициент приведения массы. Крутильные колебания. Критическая скорость вала.

5.  Практические занятия

№ п/п	Наименование раздела дисциплины (модуля)	Темы практических занятий. Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии	Трудоемкость (часы)
1	2	3	4
1	Прочность при сложном напряженном состоянии	Расчет стержней на внецентренное сжатие. Расчет вала на изгиб с кручением. Подбор сечений вала.	2
1	2	3	4
2	Расчет сжатых стержней на устойчивость. Продольно-поперечный изгиб.	Расчет стержней на устойчивость. Определение критической силы. Подбор сечения сжатого стержня.	2
4	Определение перемещений. Расчет статически неопределимых систем.	Определение перемещений в рамах.	2
5	Динамическая нагрузка. Упругие колебания.	Расчет конструкций на удар.	2
			8

6.  Лабораторный практикум

№ п/п	Наименование раздела дисциплины (модуля)	Наименование лабораторных работ.	Трудоемкость (часы)
1	2	3	4
2	Расчет сжатых стержней на устойчивость. Продольно-поперечный изгиб.	Испытание стержня на устойчивость.	2
4	Определение перемещений. Расчет статически неопределимых систем.	Исследование изгиба двухопорной статически-определимой балки. Исследование изгиба консольной статически-определимой балки.	4
			6

7.  Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Запланирована 1 контрольная работа.

Тематика 1 контрольной работы – задачи по разделам 1, 2, 4, 5.

8.  Образовательные технологии

Чтение лекций проводится в мультимедийных аудиториях в виде презентаций. Практические занятия проводятся традиционными методами. Расчеты при практическом решении задач проводятся на компьютере с помощью программы МАТКАД.

Лабораторные работы проводятся как на реальном оборудовании в специальзированных лабораториях, так и виртуально, с использованием видеоматериалов.

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

Вопросы для самопроверки

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

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

3.  Напишите формулу Эйлера для определения критической силы.

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

5.  Вокруг какой оси поворачивается поперечное сечение при потере устойчивости (Jy>Jx)?

6.  Как изменится Эйлерова критическая сила, если длина «l» стержня увеличится в «n» раз?

7.  При вычислении критического напряжения сжатого стержня необходимо знать радиус инерции поперечного сечения , где J и А - минимальный момент инерции и площадь поперечного сечения стержня, соответственно.

Чему равен радиус инерции для круглого поперечного сечения радиуса?

8.  Круглый стержень диаметра d=1 см, длиной l=31,4 см, шарнирно закреплен на концах, модуль продольной упругости равен 2×1011 Па.

Вычислить критическое напряжение по формуле Эйлера sk= p2E/l2

9.  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?

10.  Стержень круглого поперечного сечения закреплен, как показано на рисунке, l=2 м, r=2 см. Вычислить по формуле гибкость стержня (необходимую при определении критического напряжения).

11.  Какие внутренние усилия возникают при действии изгиба с кручением?

12.  При каком сопротивлении уравнение нейтральной оси

может быть записано в виде

13.  При каком сопротивлении уравнение нейтральной оси

может быть записано в виде:

14.  Какому виду сопротивления соответствует расчетная формула

нормальных напряжений

15.  В каких точках поперечного сечения бруса при косом изгибе возникают наибольшие нормальные напряжения?

16.  Чугунный стержень, изображенный на рисунке, подвергается изгибу с растяжением силами Р.

Предел прочности при растяжении равен =200 МПа. Диаметр стержня d= см. Момент сопротивления круглого сечения при изгибе равен . При каком значении сил Р максимальное нормальное напряжение равно пределу прочности?

17.  Круглый брус, показанный на рисунке, скручивается моментом М и изгибается силой Р. Диаметр бруса d. Запишите для пяти различных точек бруса: А, B,C, D,K. выражения для необходимого (при расчете эквивалентного напряжения) эквивалентного момента .

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

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

68. Какие два напряженных состояния называются равноопасными?

10.  Перечень вопросов к экзамену

  10.1  Косой изгиб. Положение нейтральной линии, определение напряжений.

  10.2  Перемещение при косом изгибе.

  10.3  Внецентренное растяжение или сжатие стержней большой жесткости. Положение нейтральной линии, определение напряжений. Ядро сечения.

  10.4  Изгиб с кручением. Внутренние силы. Напряжения в опасных точках сечения. Подбор сечений вала по критериям пластичности.

  10.5  Устойчивые и неустойчивые формы равновесия. Потеря устойчивости.

  10.6  Критические нагрузка и напряжение.

  10.7  Устойчивость сжатых стержней. Формула Эйлера.

  10.8  Влияние опорных закреплений стержня на величину критической силы.

  10.9  Пределы применимости формулы Эйлера. Формула .

  10.10  Расчет по коэффициенту уменьшения допускаемых напряжений.

  10.11  Приближенный метод интегрирования нелинейного дифференциального уравнения изогнутой оси стержня при одновременном действии продольных и поперечных сил. Определение напряжений и подбор сечения вала.

  10.12  Механизм усталостного разрушения.

  10.13  Кривые усталости и предел выносливости.

  10.14  Влияние различных факторов на величину предела выносливости.

  10.15  Диаграммы предельных напряжений при асимметричных циклах.

  10.16  Схематизация диаграмм.

  10.17  Выносливость при совместном изгибе и кручении.

  10.18  Коэффициент запаса прочности при переменных напряжениях.

  10.19  Повышение выносливости конструктивными и технологическими мероприятиями.

  10.20  Потенциальная энергия деформации при растяжении - сжатии.

  10.21  Потенциальная энергия деформации при сдвиге.

  10.22  Потенциальная энергия деформации при кручении.

  10.23  Потенциальная энергия деформации при изгибе.

  10.24  Теорема Кастильяно.

  10.25  Интегралы Мора для вычисления перемещений. Способ Симпсона.

  10.26  Расчет статически неопределимых систем.

  10.27  Температурные и монтажные напряжения.

  10.28  Анализ структуры стержневых систем.

  10.29  Степень статической неопределимости системы.

  10.30  Основная система. Эквивалентная система.

  10.31  Канонические уравнения метода сил.

  10.32  Порядок расчета статически неопределимых систем методом сил.

  10.33  Статическая и кинематическая проверки.

  10.34  Расчет равноускоренно движущегося тела. Динамический коэффициент.

  10.35  Расчет тонкостенного вращающегося кольца.

  10.36  Расчет вращающихся рам.

  10.37  Приближенная теория удара. Расчет при ударе по балансу энергии.

  10.38  Динамический коэффициент при ударе. Влияние массы ударяемой системы.

  10.39  Степени свободы колебательных систем.

  10.40  Свободные колебания с одной степенью свободы.

  10.41  Вынужденные колебания с одной степенью свободы.

  10.42  Коэффициент нарастания колебаний. Резонанс.

  10.43  Влияние сил сопротивления. Коэффициент приведения массы.

  10.44  Крутильные колебания. Критическая скорость вала.

11.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)

Основная литература:

1.  Гильман материалов: учеб. пособие / . – Саратов: СГТУ, 2003. – 108 с.

2.  Сопротивление материалов: учеб. пособие / под ред. . – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2007. – 488 с.

3.  Сопротивление материалов: учеб. пособие /.–М.: РИОР, 2007. – 157 с.

4.  Основы сопротивления материалов: учеб. пособие / . –М.: ВЛАДОС, 2004. – 255 с.

Дополнительная литература:

5.  Расчетные и курсовые работы по сопротивлению материалов: учеб. пособие / , , . – 3-е изд., стер. – СПб.: Лань, 2005. – 368 с.

6.  Кочетов материалов / , , . – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 544 с.

7.  Александров материалов: учебник для вузов / , ; под ред. . – 5-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 1995. – 560 с.

Методическая литература:

8.  Гильман испытания полимерных материалов: учеб. пособие / , - . Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 200с.

9.  Гильман материалов на растяжение и сжатие. Метод. указания по выполнению лабораторных работ / , . – Саратов, Сарат. гос. техн. ун-т, 2006.-19 с.

10.  Гильман материалов на сдвиг и кручение Метод. указания по выполнению лабораторных работ / , . – Саратов, Сарат. гос. техн. ун-т, 200с.

11.  Гильман ёт брусьев на сложное сопротивление и на устойчивость. Метод. указания к выполнению контрольной работы 3 / , .- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 200с.

12.  Гильман материалов. Метод. указания и контрольные задания для студентов механических и технологических специальностей / , .- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 200с.

13.  Гильман брусьев на растяжение-сжатие. Определение геометрических характеристик плоских сечений Метод. указания к выполнению контрольной работы 1 / , .- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 201с.

14.  Гильман ёт стержней на кручение и плоский изгиб. Метод. указания к выполнению контрольной работы 2 / , .- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 201с.

15.  Гильман . Метод. указания к выполнению лабораторных работ / , , .- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010.-21 с.

16.  Гильман задачи. Метод. указания к выполнению расчетно-графических и контрольных работ по курсам «Сопротивление материалов», «Механика», «Прикладная механика» для студентов всех специальностей и направлений / , .- Энгельс: Энгельсский технологический институт (филиал) СГТУ им. , 201с.

Программное обеспечение и Интернет-ресурсы

1.  ***** и др.

12.  Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля):

1.  Установка для испытания стержня на устойчивость СМ - 1976 г., 2 шт.

2.  Установка для исследования двухопорной балки на прямой изгиб СМ-4А 1983 г.,

3.  Установка для исследования изгиба консольной балки СМ-7Б 1983 г., 3 шт.

4.  Экзаменационные тесты в оболочке АСТ-тест.

5.  Плакаты.

6.  Презентации.

7.  Макеты.

13.  Методические рекомендации преподавателю по организации изучения дисциплины:

Рекомендуется проводить внутрисеместровые теоретические и практические консультации в виде отчетов по пройденному теоретическому материалу и выполнению контрольных работ.

Рабочая учебная программа по дисциплине «Б.3.2.1. Сопротивление материалов» составлена в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта ВПО с учетом рекомендаций ПрОП ВПО по направлению 151000.62 "Технологические машины и оборудование"по профилям:"Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов", "Оборудование нефтегазопереработки", "Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств".

Автор/___________________ ( )

Согласовано: зав. библиотекой ________________ ()

Рабочая учебная программа рассмотрена на заседании кафедры протокол №___ от “___ “ ________ 2012 г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и учебного плана по направлению 151000.62 "Технологические машины и оборудование"по профилям:"Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов", "Оборудование нефтегазопереработки", "Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств".

Зав. кафедрой ______________________( )

Рабочая учебная программа рассмотрена на заседании учебно-методической комиссии по направлению ___________ протокол № ___ от “___ “ ________ 2012 г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и учебного плана по направлению 151000.62 "Технологические машины и оборудование"по профилям:"Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов", "Оборудование нефтегазопереработки", "Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств".