Программа учебной дисциплины Сопротивление материалов (стр. 3 )

Семестр 3

Модуль 1

5.1. Определение внутренних силовых факторов в поперечных сечениях стержней и рам.

Построение эпюр нормальных сил, крутящих моментов, поперечных сил и изгибающих моментов при нагружении стержня сосредоточенными силами и распределенной нагрузкой. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов для плоско-пространственных и пространственных рам.

Модуль 2

5.2. Простейшие задачи растяжения и сжатия стержня.

Построение эпюр нормальных сил, напряжений, перемещений при действии на стержень различного вида нагрузки и температуры. Вычисление работы внешних сил и потенциальной энергии деформации.

5.3. Статически неопределимые задачи растяжения и сжатия.

Решение статически неопределимых задач. Определение напряжений и перемещений при действии внешних сил, температуры и монтаже стержневой конструкции.

5.4. Задачи кручения стержня.

Определение внутренних крутящих моментов, касательных напряжений и углов поворота для стержней, имеющих разные формы поперечных сечений. Расчёт на прочность и жёсткость при кручении.

Модуль 3

5.5. Геометрические характеристики плоских фигур. Главные центральные осевые

моменты инерции.

Определение положения центра тяжести и величины главных центральных осевых моментов инерции для плоских фигур, имеющих одну ось симметрии.

5.6. Расчет на прочность и жесткость балок при прямом изгибе.

Определение максимального расчетного напряжения для различных балок. Определение из расчёта на прочность рациональной формы и размера сечения.

5.7. Определение перемещений в балках с помощью дифференциального уравнения изогнутой оси балки

Расчет прогибов и углов поворота балок с помощью универсального уравнения изогнутой оси балки.

5.8. Определение напряжений и перемещений при косом изгибе и внецентренном

продольном нагружении стержня.

Изучение понятий «прямой» и «косой» изгиб. Построение эпюр напряжений по сечению при косом изгибе. Определение перемещения по величине и направлению при косом изгибе. Особенности расчета стержней круглого и квадратного поперечных сечений, находящихся под действием поперечной нагрузки в двух плоскостях.

5.9. Определение перемещений в балках по методу Мора-Верещагина.

Расчет на жесткость балок методом Мора-Верещагина.

5.10. Определение перемещений в плоских рамах.

Расчет на жесткость плоских рам методом Мора-Верещагина.

.

Семестр 4

Модуль 1

5.11. Расчет статически неопределимых балок и плоских рам.

В заданных примерах балок и рам построить эпюры внутренних силовых факторов, используя метод сил для раскрытия статической неопределимости, выбирая рациональные варианты основной системы.

5.12. Расчет статически неопределимых плоско-пространственных систем.

В заданных примерах необходимо построить эпюры крутящих и изгибающих моментов. Определить угловые или линейные перемещения заданного сечения.

Модуль 2

5.13. Определение напряженного состояния в опасных точках поперечного сечения произвольно нагруженного стержня.

Для стержней, имеющих различные поперечные сечения, при произвольном нагружении построить эпюры внутренних силовых факторов, определить компоненты напряженного состояния.

5.14. Исследование напряженного состояния в общем случае и в частном, когда одно главное напряжение известно.

Для предложенных видов напряженных состояний определить главные напряжения аналитически и с помощью диаграммы напряжений Мора

5.15 Расчет на прочность стержня в общем случае нагружения.

Для стержня в общем случае нагружения: определить внутренние силовые факторы, на­пряженное состояние в наиболее «опасных» точках, эквивалентные напряжения, коэффициент запаса.

5.16. Расчет осесимметричных тонкостенных оболочек.

Для цилиндрической, сферической оболочек при действии осесимметричной нагрузки (давление газа или жидкости), определить напряжения, построить эпюры напряжений, вы­числить наибольшее эквивалентное напряжение.

.

Модуль 3

5.17. Расчет толстостенных цилиндров.

Частные случаи нагружения цилиндров: цилиндр под действием внутреннего давления; плита с отверстием под действием внутреннего давления; труба под действием внешнего давления; вал, нагруженный давлением; равномерно растянутая плита с отверстием.

5.18. Определение критической силы для продольно сжатого стержня. Поверочный и конструкторский расчет на устойчивость.

Определение интегрированием дифференциального уравнения упругой линии и энергети­ческим методом коэффициент приведения длины продольно сжатого стержня. Определение критической силы для стержней с различными условиями закрепления, с заданными размерами и свойствами мате­риала стержня. Решение примеров поверочного и конструкторского расчетов.

5.19.Определение напряжений и перемещений при продольно-поперечном изгибе.

Решение примеров определения перемещений и напряжений при продольно-поперечном изгибе интегрированием дифференциального уравнения упругой линии стержня и при­бли­жен­ным способом с помощью формулы . Определение коэффициента запаса по текучести.

5.20. Определение напряжений и перемещений при ударном нагружении.

Оценка максимальных напряжений и перемещений с помощью урав­нения движения или уравнения энергетического баланса.

5.21. Расчет на прочность при переменных во времени напряжениях.

Определение цикла напряжений и коэффициента запаса по выносливости для простейших расчет­ных схем.

.

Раздел 6. Лабораторные работы (с использованием измерительной техники и экспериментального или производственного оборудования)

№ п/п	Тема лабораторной работы	Объем, ч.	Литература
	3 семестр	17
6.1.	Определение механических характеристик пластичных и хрупких материалов при растяжении, сжатии и кручении	8	[3]
6.2.	Определение упругих постоянных стали: модулей упруго­сти 1-го и 2-го рода и коэффициента Пуассона.	3	[3]
6.3.	Определение напряжений и перемещений при прямом и ко­сом изгибах	6	[3]
	4 семестр	17
6.4.	Исследование статически определимой и статически неопределимой плоской рамы	2	[3]
6.5.	Исследование напряжений в плоском брусе большой кривизны	3	[3]
6.6.	Экспериментальная проверка теоремы взаимности работ	2	[3]
6.7.	Исследование напряженного состояния методом тензометрии	3	[3]
6.8.	Исследование напряженного состояния поляризационно-оптическим методом	3	[3]
6.9.	Определение критической силы для сжатого стержня	2	[3]

Содержание:

Примечание. Лабораторный практикум даёт студентам своими глазами увидеть поведение реальных материалов при механическом нагружении, изучить разрушение образцов и сопоставить теоретические положения с реальным опытом. Все лабораторные работы можно разделить на две группы: 1) изучение механических свойств и упругих характеристик реальных материалов; 2) проверка расчетных зависимостей для определения напряжений и перемещений, полученных на лекциях.

6.1. Определение механических характеристик при растяжении, сжатии и кручении

Лабораторные работы №1,2,3

Цель работ: экспериментально определить механические характеристики пластичных и хрупких материалов при растяжении (работа №1), сжатии (работа №2) и кручении (работа №3).

Задачи работ: знакомство с испытательными машинами, методиками получения механических характеристик, проведение испытания образцов хрупких и пластичных материалов на растяжение, сжатие, кручение, обработка этих диаграмм и получение механических характеристик испытуемых материалов.

6.2. Определение упругих постоянных стали: модулей упругости 1-го рода и коэффициента Пуассона.

Лабораторная работа №4.

Цель работы: определение упругих постоянных материала (стали) – модуля упругости первого рода Е и коэффициента Пуассона ν.

Задачи работы: знакомство с методом тензометрии, проведение испытания образца на растяжение и получение упругих характеристик, знакомство с градуировкой электронного измерителя деформаций.

6.3. Определение напряжений и перемещений при прямом и косом изгибах.

Целью этой группы лабораторных работ (№5 и №6) является сравнение расчетных величин напряжений и перемещений при прямом и косом изгибах балки с экспериментальными значениями.

Лабораторная работа №5.

Определение напряжений и прогибов балки при прямом изгибе.

Задачами этой работы являются знакомство со стендом, методами измерения напряжений (тензометрирование) и прогибов (использование индикаторов часового типа), проведение эксперимента, вычисление напряжений и прогибов по формулам сопротивления материалов и сравнение теоретических и экспериментальных величин.

Лабораторная работа №6.

Определение напряжений и прогибов балки при косом изгибе.

Задачами этой работы являются ознакомление с особенностями экспериментального определения напряжений и прогибов при косом изгибе, проведение эксперимента, получение величины напряжений и прогиба и сравнение их с теоретическими значениями.

6.4. Исследование статически определимой и статически неопределимой плоской рамы.

Лабораторная работа №7.

Цель работы: сравнение прочности и жесткости рамы при введении дополнительной связи.

Задачи работы: изучение конструкции стенда и поведение рамы в условиях статической определимости и статической неопределимости; определение напряжений и перемещений в статически определимой раме и в статически неопределимой; сравнение полученных величин; кроме того, экспериментальные значения перемещений и напряжений сравниваются с расчетными.

6.5. Исследование напряжений в плоском брусе большой кривизны.

Лабораторная работа №8.

Цель работы: получение закона распределения напряжению в брусе большой кривизны экспериментально методом тензометрирования.

Задачи работы: с помощью тензорезисторов, наклеенных в нескольких точках исследуемого сечения изогнутого бруса большой кривизны, получить закон распределения напряжений по сечению; качественно обосновать полученный результат, сравнивая с известными студентам зависимостями прямого изгиба.

6.6. Экспериментальная проверка теоремы взаимности работ

Лабораторная работа №9.

Цель работы: экспериментальное подтверждение теоремы взаимности работ.

Задачи работы: ознакомиться со стендом; провести эксперимент, нагружая раму различными нагрузками и замеряя перемещения в соответствии с теоремой взаимности работ.

6.7. Исследование напряженного состояния методом тензометрии

Лабораторная работа №10.

Цель работы: определение главных напряжений по величине и направлению в стержне, нагруженном изгибающей силой и крутящим моментом.

Задачи работы: изучение метода исследования плоского напряженного состояния с помощью тензорезисторов; проведение эксперимента – замер деформаций в трех заданных направлениях и вычисление главных деформаций и напряжений; тарировка электронного измерителя деформаций; сравнение экспериментальных данных с теоретическими.

6.8. Исследование напряженного состояния поляризационно-оптическим методом

Лабораторная работа №11.

Цель работы: изучение поляризационно-оптического метода исследования напряжений.

Задачи работы: изучение физических основ поляризационно-оптического метода исследования напряжений, изучение схемы и работы поляризационно-оптической установки, проведение эксперимента по определению оптической постоянной материала, определение теоретического коэффициента концентрации напряжений поляризационно-оптическим методом.

6.9. Определение критической силы для сжатого стержня

Лабораторная работа №13.

Цель работы: определение критической силы для продольно сжатого стержня.

Задачи работы: изучение метода определения критической силы (Fкр) для сжатого стержня исследованием поведения при сжатии стержня, имеющего начальную кривизну; получение формулы для определения Fкр; проведение эксперимента; вычисление критической силы; сравнение экспериментального значения Fкр с теоретическим.

Раздел 7. Самостоятельная работа (в том числе под контролем преподавателя на консультациях)

№ п/п	Тема самостоятельной работы	Объем, ч.	Литература
	3 семестр	59
7.1.	Самостоятельная проработка курса лекций	34	[1,4,6,7]
7.2.	Домашнее задание 1. Построение эпюр внутренних силовых факторов	7	[2,5,8]
7.3.	Домашнее задание 2. Растяжение и сжатие в пределах упругости	6	[2,5,8]
7.4.	Домашнее задание 3. Расчет на прочность и жесткость стержневых систем при кручении	5	[2,5,8]
7.5.	Домашнее задание 4. Статически определимые задачи изгиба	7	[2,5,8]
	4 семестр	59
7.6.	Самостоятельная проработка курса лекций	34	[1,4,6,7]
7.7.	Домашнее задание 1. Статически неопределимые балки, плоские рамы.	7	[2,5,8]
7.8.	Домашнее задание 2. Статически неопределимые плоско-пространственные рамы	6	[2,5,8]
7.9.	Домашнее задание 3. Расчет на прочность и общем случае напряженного состояния	7	[2,5,8]
7.10.	Домашнее задание 4. Устойчивость продольно сжатых стержней	5	[2,5,8]

Содержание: