ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ-

УПИ»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Сопротивление материалов

Рекомендована Методическим советом УГТУ-УПИ для направления

- Физическое материаловедение

Специальности:

150701 - Физико - химия процессов и материалов

150702 - Физика металлов; 140303 – Физика кинетических явлений; 140305 – Ядерные реакторы и энергетические установки; 140306 – Электроника и автоматика физических установок; 140307 – Радиационная безопасность человека в окружающей среде.

Екатеринбург 2007

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего и среднего образования и учебным планом по направлению 150700 - Физическое материаловедение, специальности

150701- Физико - химия процессов и материалов;

150702- Физика металлов.140303 – Физика кинетических явлений; 140305 – Ядерные реакторы и энергетические установки; 140306 – Электроника и автоматика физических установок; 140307 – Радиационная безопасность человека в окружающей среде

Программу составила:

Лялина Фарида Галиевна, доц. к. т.н., кафедра «Строительная механика».

Программа одобрена на заседании кафедры «Строительная механика» 6 апреля 2007г., протокол №6

Председатель Методической комиссии

/

АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина посвящена изучению методов расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость. Рассматриваются простые виды деформаций (растяжение-сжатие, сдвиг, кручение, изгиб), сложное сопротивление, устойчивость сжатых стержней.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Заведующий кафедрой

Программа одобрена на заседании Методической комиссии строительного факультета 16 мая 2007г., протокол №4

1. Цели и задачи дисциплины

Изучение дисциплины требует знания студентами основных разделов мате­матики, теоретической механики и физики в объёме программы для высших технических учебных заведений.

Цели дисциплины заключаются в следующем:

-  знакомство с основами науки о прочности материалов и конструкций;

-  приобретение навыков расчета стержневых и оболочечных элементов конст­рукций на прочность, жесткость и устойчивость;

-  изучение методов расчета и поиск рациональных и оптимальных конструк­ций.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

-  знать основные понятия, виды деформации стержня (растяжение, сжатие, кручение и изгиб), механические свойства важнейших конструкционных мате­риалов, теорию напряженного состояния и гипотезы прочности, сложное со­противление, расчет статически неопределимых систем, расчет стержней на ус­тойчивость, экспериментальные методы исследования напряжений и деформа­ций;

-  уметь применять основные понятия, формулы и методы расчета при выпол­нении проектировочных расчетов стержневых и оболочечных элементов конст­рукций;

-  иметь представление о расчете элементов конструкций за пределом упруго­сти.

3. Объём дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего

Семе-

часов

Стр

Общая трудоёмкость дисциплины

102

3

Аудиторные занятия

51

3

Лекции

34

3

Практические занятия ПЗ

11

3

Лабораторные работы ЛР

6

3

Самостоятельная работа

51

3

Расчетно-графические работы

16

3

Вид итогового контроля

э

4. Содержание дисциплины

4.1.Разделы дисциплины и виды занятий.

№

Раздел дисциплины

Лекции,

ПЗ,

ЛР,

п/п

Час.

Час.

час.

1.

Введение. Основные понятия.

2

2.

Растяжение и сжатие.

2

2

2

3.

Напряженное состояние в точке.

4

3.1.

Главные напряжения и главные пло­щадки.

2

3.2.

Чистый сдвиг.

2

4.

Геометрические характеристики плоских сечений

2

5.

Кручение стержней.

2

2

2

6.

Прямой изгиб.

12

4

2

6.1.

Поперечные силы и изгибающие мо­менты. Дифференциальные зависи­мости.

2

6.2.

Построение эпюр М и Q для балок.

2

2

6.3.

Нормальные и касательные напря­жения при изгибе.

2

2

6.4.

Полная проверка прочности балок при изгибе.

4

2

6.5.

Метод начальных параметров.

2

7.

Теории прочности.

2

8.

Сложное сопротивление.

4

2

9.

Расчет статически неопредели­мых систем методом сил.

3

10.

Заключение.

1

4.2. Содержание разделов дисциплины Введение

Определение бруса (стержня), пластины и оболочки. Внешние силы и их классификация. Основные гипотезы и принципы, применяемые в сопротивле­нии материалов. Понятие о расчетной схеме. Внутренние силы. Метод сечений. Понятие о напряжениях и деформациях. Связь между внутренними силовыми факторами и напряжениями в поперечных сечениях стержня.

Раздел 2. Растяжение и сжатие

Растяжение и сжатие прямого стержня. Продольные силы и их эпюры. Напряжения в поперечных сечениях прямого стержня. Деформации продоль­ные и поперечные. Коэффициент Пуассона. Закон Гука. Модуль упругости. Определение осевых перемещений поперечных сечений. Испытание материа­лов на растяжение и сжатие. Диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких материалов. Работа статической силы и потенциальная энергия дефор­мации при растяжении-сжатии. Коэффициент запаса и допускаемые напряже­ния. Проверка прочности, подбор сечений и определение допускаемой нагрузки.

Раздел 3. Напряженное и деформированное состояния в точке

3.1.  Понятие о напряженном состоянии в точке. Виды напряженных со­стояний. Плоское напряженное состояние. Напряжения на наклонных площад­ках при плоском напряженном состоянии. Закон парности касательных напря­жений. Главные площадки и главные напряжения при плоском напряженном состоянии. Экстремальные касательные напряжения. Обобщенный закон Гука. Объемная деформация. Потенциальная энергия при объемном напряженном состоянии.

3.2.  Чистый сдвиг как частный случай плоского напряженного состояния. Закон Гука для сдвига. Модуль сдвига. Потенциальная энергия деформации при чистом сдвиге. Зависимость между тремя упругими постоянными для изот­ропного тела.

Раздел 4. Геометрические характеристики плоских сечений

Статические моменты площади. Определение положения центра тяжести сечения. Осевой, полярный и центробежный моменты инерции, сечения. Мо­менты инерции простейших сечений (прямоугольника, круга, кольца, треуголь­ника). Зависимость между моментами инерции при параллельном переносе осей. Зависимость между моментами инерции при повороте осей. Главные оси и главные моменты инерции. Радиусы инерции. Вычисление моментов инерции сложных сечений.

Раздел 5. Кручение

Кручение прямого стержня круглого поперечного сечения. Крутящие мо­менты и их эпюры. Напряжения и деформации при кручении стержня круглого сечения. Главные площадки и главные напряжения. Расчеты на прочность и жесткость валов круглого сплошного и кольцевого сечений. Потенциальная энергия деформации при кручении.

Раздел 6. Прямой изгиб (плоский поперечный изгиб)

6.1.  Чистый и поперечный прямой изгиб. Определение внутренних сило­вых факторов в поперечных сечениях стержня при изгибе. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и интенсивно­стью распределенной нагрузки.

6.2.  Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.

6.3.  Нормальные напряжения при чистом изгибе. Касательные напряже­ния при поперечном изгибе стержней (формула ). Потен­циальная энергия деформации при изгибе.

6.4.  Главные напряжения при изгибе. Полная проверка прочности балок при изгибе. Рациональные сечения балок.

6.5.  Дифференциальное уравнение изогнутой оси прямого стержня и его интегрирование. Метод начальных параметров. Расчет балок на жесткость при изгибе.

Раздел 7. Теории прочности

Назначение теорий прочности. Эквивалентное напряжение. Теории наи­больших нормальных напряжений и наибольших удлинений. Теория наиболь­ших касательных напряжений. Теория энергии формоизменения. Теория проч­ности Мора. Пределы применимости теорий прочности.

Раздел 8. Сложное сопротивление

Косой изгиб. Изгиб с растяжением-сжатием. Определение напряжений, нахождение положения нейтральной линии и опасных точек в сечении. Усло­вие прочности. Определение прогибов. Внецентренное растяжение-сжатие стержней большой жесткости. Понятие об ядре сечения. Изгиб с кручением стержней круглого поперечного сечения. Общий случай действия сил на стер­жень.

Раздел 9. Расчет статически неопределимых систем

Степень статической неопределимости системы. Метод сил. Выбор ос­новной системы. Канонические уравнения. Расчет статически неопределимых балок и рам. Решение статически неопределимых задач при растяжении-сжатии методом сил. Использование симметрии системы при расчете статически неоп­ределимых систем. Определение перемещений в статически неопределимых системах.

Заключение

Современные проблемы расчета конструкций на прочность, жесткость, ус­тойчивость и колебания. Расчеты на прочность с применением ЭВМ.Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1.  Рекомендуемая дисциплина

а)основная литература:

1.  Смирнов материалов. М.: Высшая школа, 1985.480 с.

2.  , Шпиро материалов. М.: Высшая шко­ла,1989.624 с.

3.  и др. Сопротивление материалов. М.:Высшая шко­ла,2007.560 с.

4.  Сборник задач по сопротивлению материалов /Под ред. М.: 1977.423 с.

5.  Поляков материалов /,Кольцов ­теринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. 518 с.

б)дополнительная литература:

1.  и др. Сопротивление материалов. М.:изд. МГТУ им. , 1999. 592 с.

2.  Степин материалов. М.: Высшая школа, 1988. 367 с.

3.  Пособие к решению задач по сопротивлению материалов/ ., и др. М.: Высшая школа, 1974. 392 с.

6.2.  Средства обеспечения освоения дисциплины.

6.2.1.  Контрольные задания по курсу «Сопротивление материалов». Части 1,2/ Под ред. /УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 1993. 43 е., 1995.44 с.

6.2.2.  Расчет статически неопределимых систем по предельному состоя - нию./Под. ред. /УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 1995.14 с.

6.2.3.  Компьютерные программы:

Определение геометрических характеристик плоских сечений - контролирующая программа GEOM;

Расчет статически неопределимых систем методом сил - М _Sn.

6.2.4.  Сопротивление материалов. Методические указания к выполнению лабо­раторных работ. 4.1,2,3./Под ред. -УГТУ-УПИ. 2007.116 с.

7.  Материально-техническое обеспечение дисциплины. 7.1.Лаборатория «Испытание материалов»

7.2.Оборудование: -измеритель деформации цифровой ИДЦ-1 (5 шт.) - копер маятниковый - машина кручения КМ-50-1 (2 шт.) - машина разрывная Р-5 - машина разрывная ИМ-4Р (3 шт.) -машина универсальная испытательная УММ-20 - машина для испытания кручения М ИП-100 - пресс ПСУ-250

-испытательные установки для выполнения 13 лабораторных работ.