Рабочая программа дисциплины Механика. Сопротивление материалов

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Вологодский государственный технический университет»

(ВоГТУ)

УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебной работе

______________

«______»________________2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Механика. Сопротивление материалов

Специальности 190601 – «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Форма обучения: заочная

Факультет: заочного и дистанционного обучения

Кафедра: сопротивление материалов

Вологда

2012

Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО и учебного плана (29.01.2009)

специальности ___190601 – «Автомобили и автомобильное хозяйство»_______

на кафедре _____«Сопротивление материалов»____________________

________ инженерно-строительного факультета___________________

Составитель рабочей программы

_____ д. т.н., проф. __ _________________ __ __

(подпись) (Ф. И. О.)

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры _«Сопротивление материалов»_

Протокол заседания № ___от «___»____ 2012 г.

Заведующий кафедрой

«___»________2012г. _________________ ___ __

(подпись) (Ф. И. О.)

Одобрена научно-методическим советом _инженерно-строительного факультета__

Председатель научно-методического совета

«___»________2012г. _________________ ____ ____

(подпись) (Ф. И. О.)

СОГЛАСОВАНО:

Заведующий кафедрой «Автомобили и автомобильное хозяйство»

«___»________2012г. ________________ __ _

(подпись) (Ф. И. О.)

Декан факультета заочного и дистанционного обучения

«___»________2012 г. _______________

(подпись) (Ф. И. О.)

1.  Цели и задачи учебной дисциплины, ее место в учебном

процессе

1.1.  Цели и задачи изучения дисциплины

Подготовка студентов к участию в решении проектно-конструкторских и производственно-технических задач.

1.2. Краткая характеристика дисциплины, ее значение и место в учебном процессе

Сопротивление материалов является фундаментальной дисциплиной для изучения последующих инженерных дисциплин. Это одна из общетехнических дисциплин, которая объединяет теорию и методику инженерных расчетов. В сопротивлении материалов излагаются теоретико-экспериментальные основы и методика расчета элементов машин и механизмов на прочность, жесткость и устойчивость. Курс сопротивление материалов является ключевым в общетехнической подготовке студентов, он закладывает основы профессиональной компетентности и профессиональной мобильности выпускников.

1.3.Связь с предшествующими дисциплинами

Для успешного изучения данного курса необходимы знания и умения учебных дисциплин естественно-научного цикла, таких как математика, физика, теоретическая механика. Для изучения теории сопротивления материалов важными являются физические основы выводов и смысл получаемых расчетных формул. Все причинно-следственные связи сопротивления материалов иллюстрируются и обосновываются теоретически с помощью математического аппарата. Вопросы теоретической механики, такие как статика твердого тела, динамика, находят свое логическое продолжение во многих темах курсах сопротивления материалов.

1.4. Связь с последующими дисциплинами

Сопротивления материалов является базой для изучения последующего общетехнического курса «Детали машин». Знания сопротивления материалов, а также теории и методы расчетов применяются в учебных дисциплинах «Технология машиностроения», «Теория резания».

2. ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

В результате изучения дисциплины:

- студент должен знать методы проведения технических расчетов, достижения науки и техники в области механики деформированного твердого тела;

- студент должен уметь вести разработку проектных решений с учетом механических характеристик материалов.

3. ТРЕБОВАНИЯ К МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Образовательным минимумом по дисциплине «Сопротивление материалов» предусматривается изучение следующих дидактических единиц:

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.

4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ УЧЕБНОГО ПЛАНА ПО ВИДАМ ЗАНЯТИЙ

Таблица 1

Виды занятий	Количество часов по учебному плану
4	5
Лекции	4	8
Практические занятия	-	8
Лабораторные работы	-	12
Самостоятельная работа	4,8	133,2
Выполнение контрольных работ		Кр№1, кр№2
Всего часов	8,8	161,2
Итоговый контроль (семестр)		экзамен
Форма проведения итогового контроля		письменно

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Таблица 2

Вид занятий	Норматив за один час работы (час.)	Семестры
заочное	4	5
Самостоятельная работа (час.)
Подготовка к лекциям	1,2	4,8	9,6
Подготовка к практическим занятиям	0,7		5,6
Подготовка к лабораторным работам	0,25		3
Выполнение контрольной работы	5		10
Изучение дополнительной литературы			105
Всего	-	4,8	133,2

Тематический план изучения дисциплины

Таблица 3

№	Наименование темы	Количество часов
Аудиторных
Лекции	Практические занятия	Лабораторные работы
1	Введение. Гипотезы. Силовые факторы. Напряжения, деформации, перемещения. Основные принципы. Механические характеристики материалов.	2	-	4
2	Центральное растяжение-сжатие.	1	1	4
3	Сдвиг. Кручение.	1	1
4	Геометрические характеристики сечений.		1
5	Плоский изгиб	2	2	1
6	Определения перемещений при изгибе	2	1	1
7	Напряженное состояние. Теории прочности.	2
8	Сложное сопротивление	2	2
9	Устойчивость сжатых стержней			2
10	Динамическое задачи.
11	Метод сил. решение статически неопределимых задач.
12	Действие переменных напряжений
Итого часов	12	8	12

6. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. Теоретический курс (лекционные занятия)

Таблица 4

№ темы	Наименование темы	Краткое содержание темы	Коли-чество часов
проработка в аудитории	самостоятельная
Тема 1	Введение.	Предмет и цель изучения. Объект изучения. Гипотезы. Принципы, Внутренние силы. Метод сечений. Напряжения. Перемещения. Деформации.	История науки о сопро-тивлении материалов. Внешние воздействия. Упругость и пластичность.	2
Тема 2	Центральное растяжение-сжатие.	Продольные силы, их знаки, эпюры. Напряжения, условаия прочности. Деформации. Закон Гука. Закон Пуассона. Виды задач.		1
Тема 3	Сдвиг. Кручение.	Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Условие прочности. Крутящий момент. Формула касательных напряжений. Ус-ловие прочности формула угла закручивания. Условие жёсткости.	Расчёт заклёпочных, болтовых и сварных соединений.	1
Тема 5	Плоский изгиб	Изгибающий момент и поперечная сила, правило знаков. Эпюры М и Q. Картины деформаций при чистом и поперечном изгибе. Формулы нормальных и касательных напряжений. Условия прочности балки. Виды задач. Рациональная форма сечений.	Типы опор и опорных реакций, их определение из уравнений статики. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и интенсивностью нагрузки. Их применение.	2
Тема 6	Определения перемещений при изгибе	Дифференциальное урав-нение упругой линии. Метод интеграла Мора с исполь-зованием способа Симпсона.	Метод начальных параметров.	2
Тема 7	Напряженное состояние. Теории прочности.	Главные площадки и главные напряжения. Виды напря-женного состояния. Фор-мулы главных напряжений для плоского н. с. Деформированное состояние. Обобщенный закон Гука. Оценка прочности материала в условиях сложного н. с.	Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и интенсивностью нагрузки. … Рациональная форма сечений.	2
Тема 8	Сложное сопротивление	Косой изгиб. Внецент-ренное растяжение-сжатие. Изгиб с кручением.	Ядро сечения.	2
Итого часов	12

Кроме вопросов, включенных в таблицу 4, самостоятельному изучению подлежат следующие темы (табл.3):

Тема 9. Устойчивость сжатых стержней.

Тема 10. Динамические задачи сопротивления материалов.

Тема 11. Метод сил. решение статически неопределимых задач.

Тема 12. Действие переменных нагрузок.

6.2  Практические занятия

Таблица 5

№ темы	Название темы	Краткое содержание темы	Количество часов
2	Центральное растяжение-сжатие.	Эпюры продольных сил. Подбор сечений. Решение статически неопределимых задач.	1
3	Сдвиг. Кручение.	Эпюры крутящих моментов. Подбор сечений из условия прочности и из условия жёсткости. Решение статически неопределимых задач при кручении.	1
4	Геометрические характеристики сечений	Площади, статический момент, определение положения центра тяжести сечения, моменты инерции, формулы моментов инерции простых сечений. Формулы перехода при параллельных осях. Главные центральные оси и главные центральные моменты инерции. Признаки главных осей для симметричных сечений. Примеры.	1
5	Плоский изгиб	Определение опорных реакций, построение эпюр усилий и подбор сечений балок.	2
6	Определения перемещений при изгибе	Метод Мора с использованием способа Симпсона.	1
8	Сложное сопротивление	Расчёт пространственного ломаного бруса с подбором сечений различной формы	2
Итого часов	8

6.3. Лабораторные работы

Таблица 6

№ темы	Наименование лабораторных работ	Количество часов на каждую лабораторную работу
Тема1	Механические характеристики пластичных материалов при растяжении и сжатии: диаграммы растяжения и сжатия; диаграммы напряжений при растяжении и сжатии; пределы пропорциональности, упругости, те-кучести, прочности; модуль упругости; относительное остаточное сужение. Разгрузка за пределом пропорциональности. Влияние повторного нагружения за пределом пропорциональности. Опасные (предельные) напряжения. Допускаемые напряжения. К-т запаса прочность материала.	2
Тема 1	1. Растяжение металлического образца с построением диаграммы.	2
Тема 1	2. Сжатие металлического образца с построением диаграммы.	2
Тема 1	3. Испытание деревянных образцов на сжатие. 4. Определение модуля упругости и к-та Пуассона	2
Тема 5	6. Испытание стальной балки на изгиб.	1
Итого часов	8

6.4.  Контрольные работы

СОСТАВ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

КР №1: задачи 1 и 4;

КР №2:задачи 5 и 7.

Индивидуальные задания для контрольных работ следует принимать по изданию: «Сопротивление материалов: методические указания и контрольные задания для студентов – заочников вузов/ . – М.: Высш. шк.,1990. -80с.

7. ФОРМЫ И МЕТОДИКА ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

Формой текущего контроля является проверка решаемых на практических занятиях задач, а также защита лабораторных работ по материалам тем. В качестве рубежного контроля используются проверочные работы и контроль знаний по индивидуальным заданиям, а также тесты по различным темам сопротивления материалов. В качестве итогового контроля предусмотрены зачет и экзамен, перечень вопросов для сдачи которых представлены ниже.

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ СДАЧИ ЭКЗАМЕНА

1.Задачи, цель и предмет курса.

Классификация форм твердых тел. Классификация внешних усилий. Гипотезы о структуре и деформационных свойствах ТДТ. Принципы. Внутренние усилия.. Метод сечений. Напряжения. Деформации и перемещения. Нормальные силы и их эпюры. Нормальные напряжения. Деформации. Удлинение (укорочение). Изменение поперечных размеров. Закон Гука. Коэффициент Пуассона. Перемещения. Напряжения на наклонных площадках. Допускаемое напряжение. Условие прочности. Типы расчетов на прочность. С. расчета статически неопределимых систем. Учет температуры и наличия монтажных дефектов при расчете С. собственного веса. Понятие о геометрических характеристиках. Центр тяжести сечения. Изменение геометрических характеристик при параллельном переносе координатных осей. Изменение моментов инерции при повороте координатных осей. Главные центральные оси. Главные центральные моменты инерции. Напряжения в точке. Закон парности касательных напряжений. Напряжения на площадке общего положения. Главные оси. Главные напряжения. Инварианты напряженного состояния. Виды напряженных состояний. Плоское напряженное состояние. Прямая и обратная задачи. Деформированное состояние в точке. Обобщенный закон Гука. Относительное изменение объема. Удельная потенциальная энергия деформирования. Удельные потенциальные энергии изменения объема и формы. Внутренние усилия в балках. Дифференциальная зависимость между Q и M. Эпюры внутренних усилий в балках и методика их построения. Внутренние усилия в рамах и методика их построения. Нормальные напряжения при изгибе. Условие прочности по нормальным напряжениям. Касательные напряжения при изгибе. Условие прочности по касательным напряжениям при изгибе. Перемещения при изгибе. Основное дифференциальное уравнение изогнутой оси балки. Метод непосредственного интегрирования. Метод начальных параметров. Напряженное состояние в точках сечения балки. Полный расчет балок на прочность. Необходимость и сущность критериев прочности. Критерий наибольших нормальных напряжений. Критерий наибольших линейных деформаций. Критерий наибольших касательных напряжений. Критерий энергетический. Критерий Мора. Касательные напряжения. Закон Гука. Условие прочности. Расчет заклепочных соединений. Расчет сварных соединений. Эпюра крутящих моментов. Напряжения в сечении вала с круглым поперечным сечением. Опасные точки. Условие прочности. Закон Гука. Условие жесткости. Расчет статически неопределимых валов. Кручение валов, имеющих некруглое поперечное сечение. Эпюры касательных напряжений в сечении вала, имеющего форму прямоугольника. Определение перемещений по О. Мору. Графо-аналитический способ Верещагина. Выражения Симпсона-Корноухова. Степень статической неопределимости. Метод сил: основная система, эквивалентная система. Канонические уравнения метода сил. Методика расчета статически неопределимых систем методом сил (на примере рам). Косой изгиб: внутренние усилия. Косой изгиб: нормальные напряжения, нейтральная линия, условие прочности. Косой изгиб: касательные напряжения, условие прочности. Косой изгиб: перемещения. Изгиб с растяжением (сжатием); общий случай: внутренние усилия, условия прочности. Внецентренное растяжение (сжатие): нормальные напряжения, нейтральная линия, условие прочности. Внецентренное растяжение (сжатие): ядро сечения. Изгиб с кручением: расчет стержня с круглым поперечным сечением. Условие прочности. Изгиб с кручением: расчет стержня с прямоугольным поперечным сечением. Условие прочности. Методика построения внутренних усилий в ломаном стержне. Понятие устойчивого равновесия, критической силы. Эйлера. Влияние условий закрепления концов стержней на величину Fк. Зависимость «σк –λ». Методика расчета сжатых стоек на устойчивость. Учет сил инерции: равноускоренное движение прямолинейного стержня. Расчет равномерно вращающегося кольца. Расчет равномерно вращающейся балки и движущейся равноускоренно. Классификация механических колебаний. Усилия в колебательной системе. Свободные колебания систем с одной степенью свободы без учета сил сопротивления и с учетом сил сопротивления. Вынужденные колебания систем с одной степенью свободы без учета сил сопротивления и с учетом сил сопротивления. Коэффициент динамичности. Условия прочности. Методика расчета на удар. Продольный удар. Удар при кручении. Поперечный удар. Учет масс соударяемых тел. Понятие усталости. Механизм усталости. Кривая Велера. Диаграммы предельных напряжений Смита и Хейга. Влияние конструктивно-технологических факторов на усталость. Методика расчета на усталость. Условие усталостной прочности. Схематизация диаграмм деформирования. С., работающих в условиях растяжения (сжатия). Пластический изгиб. Кручение за пределом упругости.

На экзаменах успеваемость студента оценивается по 4-х-балльной шкале:

«отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно»

8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

8.1. Перечень рекомендуемой литературы

Таблица 7

Библиографическое описание	Кол-во экземпляров в библиотеке ВоГТУ	Наличие литературы на кафедре и других библиотеках
Основная 1. Феодосьев, материалов/ . – М.: Наука, 1986. –512с.	79
2. Беляев, материалов / . – М.: Наука, 1981. – 607с.	227
Дополнительная 1. Писаренко, материалов/ . –Киев: Виша школа, 1979.-667с.	9
Методическая 1. Сопротивление материалов: методические указания и контрольные задания для студентов – заочников вузов / сост. . – М.: Высш. шк.,1990. -80с.		В деканате ФЗДО

Ответственный за библиографию______________________

8.2 Перечень используемых информационных продуктов

Для проведение виртуальных лабораторных работ применяется компьютерная программа «COLUMBUS».