Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по научной работе
_______________
_______________ 2016 г.
Программа
вступительного экзамена в аспирантуру
по специальности 01.02.06. – «Динамика, прочность
машин, приборов и аппаратуры»
Гродно 2016
Автор-разработчик:
– к. т.н., доцент, зав. кафедрой машиноведения и технической эксплуатации автомобилей УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы».
Рецензенты:
– доцент кафедры механизации с/х производства УО «Гродненский государственный аграрный университет», кандидат технических наук, доцент.
– зам. декана факультета инновационных технологий машиностроения УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы», кандидат технических наук.
Программа рассмотрена и рекомендована к утверждению кафедрой машиноведения и технической эксплуатации автомобилей факультета инновационных технологий машиностроения УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»,
протокол № 4 от 01.01.2001 г.
Программа рассмотрена и рекомендована к утверждению методической комиссией по специальностям факультета инновационных технологий машиностроения УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы». Протокол № 2 от 01.01.2001 г.
Программа рассмотрена и рекомендована к утверждению Советом факультета инновационных технологий машиностроения УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы».
Протокол № 4 от 01.01.2001 г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа предназначена для лиц, поступающих в Учреждение образования «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы» для обучения по специальности аспирантуры 01.02.06. – «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры».
Цель программы – дать поступающим в аспирантуру по специальности 01.02.06. – «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры» представление об объеме необходимых знаний, которые они должны показать на вступительном испытании.
Программа в основном отражает вопросы прочностных расчетов и сопротивления усталости элементов машин и конструкций, динамики и надежности машин. Все вопросы программы сосредоточены по соответствующим разделам.
Данная специальность находится на стыке двух наук: технических и физико-математических. Поэтому будущие специалисты должны иметь глубокую подготовку в области механики, математики, технических наук. В этой связи в основу программы положены следующие дисциплины: «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Теория машин и механизмов», «Теория вероятности и математическая статистика», «Детали машин», «Прикладная механика». Помимо этого предполагается знание общетехнических и физико-математических дисциплин.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ РАСЧЕТОВ ПРОЧНОСТНОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
Модели прочностной надежности. Общие принципы расчета элементов конструкций. Методы оценки прочностной надежности элементов конструкции.
Методы оценки износа и усталости надежности сопряжений.
Критерии работоспособности элементов конструкций. Стадии конструирования машин. Испытания технических систем на надежность.
Смазочные материалы. Виды, свойства. Основы гидродинамической теории смазки. Смазочные устройства.
Зубчатые передачи. Механика передач. Виды повреждений. Расчет зубьев на изгибную и контактную прочность. Вероятностные расчеты зубчатых колес.
Расчет валов на прочность, жесткость и колебания. Вероятностные расчеты валов.
Подшипники скольжения. Особенности работы и виды повреждений. Подшипники жидкостного трения. Уравнение Рейнольдса и его решение для подшипников скольжения. Тепловой расчет. Оценка надежности.
Подшипники качения. Общая характеристика. Механика подшипников качения. Основные виды повреждений. Статическая и динамическая грузоподъемность. Вероятностные расчеты долговечности подшипников качения.
РАЗДЕЛ 2. ОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ
Виды нагружения силовое и кинематическое: малоцикловое, многоцикловое, динамическое, случайное, комплексное. Статистическая обработка записей реальных процессов.
Дефекты структуры. Природа зарождения и развития усталостных трещин. Механизмы разрушения.
Феноменологические теории, деформационные и энергетические критерии усталостного разрушения.
Гипотезы суммирования повреждений.
Методы определения характеристик сопротивления усталости. Влияние конструкционных, технологических и эксплуатационных факторов.
Механика разрушения критерии трещиностойкости. Пороговый коэффициент интенсивности напряжений. Расчет долговечности с учетом стадии нестабильного роста трещин.
Расчетное суммирование усталостных повреждений при сложном нагружении и прогнозирование долговечности.
Геометрическое и локальное моделирование конструкций. Усталостные испытания машин, приборов и аппаратуры.
Виды и основные принципы ускоренных испытаний. Определение эксплуатационного ресурса конструкций по результатам стендовых испытаний.
Методы и средства диагностирования усталости элементов и сборочных единиц.
РАЗДЕЛ 3. ДИНАМИКА И НАДЕЖНОСТЬ МАШИН
3.1. Динамика машин, приборов и аппаратуры [1, 4, 5, 6, 7, 9, 12, 13, 15]
Усилия, действующие в машинах, и их передача на фундамент. Определение расчетной схемы объекта.
Динамика механизмов. Динамические модели. Приведение сил, масс и моментов инерции. Уравнение движения механизма. Регулирование движения машинного агрегата.
Колебания зубчатых передач. Динамические модели и их параметры. Методы снижения виброактивности зубчатых передач.
Крутильные колебания механической системы с двигателем внутреннего сгорания. Особенности механических моделей. Свободные и вынужденные крутильные колебания.
Колебания автомобилей и гусеничных машин. Дорога и источники возмущений. Транспортная машина и ее колебания.
Балансировка - статическая и динамическая - роторов.
Виброизоляция упругих объектов. Динамические модели виброзащитных систем, содержащих упругие объекты и источники колебаний. Динамические податливости и динамические жесткости объектов и источников.
Принципы и системы активной виброизоляции.
Динамическое гашение колебаний. Защита от ударных воздействий. Воздействие на человека оператора.
Механика приводов колеблющихся рабочих органов машин. Формирование динамической нагруженности и методов ее снижения (кинематический и силовой). Динамика привода рабочего органа с рекуператором энергии. Построение автоколебательной системы в приводах колеблющихся рабочих органы.
3.2. Теория надежности [1, 2, 8, 10, 14]
Проблема надежности и ресурса в машиностроении. Основные понятия теории надежности.
Нормирование надежности сложных технических систем. Структурные схемы надежности. Методы распределения требований к надежности между компонентами технических систем.
Прогнозирование надежности сложных технических систем. Прогнозирование эксплуатационного режима. Прогнозирование надежности основных деталей машин, агрегатов и технических систем в целом.
Испытания технических систем на надежность. Планирование испытаний. Анализ и оценка результатов.
Основные принципы организации системы автоматизированного обеспечения надежности сложных технических систем.
Ресурсное проектирование технических систем. Прогнозирование ресурса на стадии проектирования.
Прогнозирование показателей безопасности и риска. Прогнозирование остаточного ресурса.
3.3. Численные методы и применение ПК в расчетах динамики и прочности [4, 5, 6, 7, 11, 16, 17]
Численные методы решения задач динамики и прочности. Разностные методы. Численная реализация вариационных методов.
Интегрирование уравнений динамики на ПК. Вычислительный эксперимент в задачах динамики и прочности.
Статистическое моделирование на ПК как средство оценки показателей надежности и ресурса.
Этапы развития вычислительной техники. Персональные ЭВМ.
Современные пакеты прикладных программ (MathCad, Math Lab, Mathematica 5.0, Maple 7.0)
Понятие о системах автоматизированного проектирования (ANSYS, ADAMS, Nastran, LSDYNA).
3.4. Экспериментальные методы исследований динамики и [4, 5, 6, 7, 10, 18].
Назначение и основные виды механических испытаний. Испытательные машины и установки.
Датчики механических величин (вибрации, деформации, силы, давления, крутящего момента). Метод тензометрии.
Виброакустическая диагностика машин и механизмов. Методы и технические средства вибрационной диагностики и мониторинга машин и механизмов.
Виброметрические измерения. Обработка результатов виброакустических и динамических испытаний.
Экспериментальные методы определения основных динамических характеристик механических приводов машин. Диагностирование повреждений, прогнозирование ресурса механизма по изменению его динамических параметров (характеристик).
КРИТЕРИИ
ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ И КОМПЕТЕНЦИЙ НА ВСТУПИТЕЛЬНОМ ИСПЫТАНИИ в аспирантуру по специальности 01.02.06. – «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры»
10 баллов | - систематизированные, глубокие и полные знания по всем разделам учебной программы, а также по основным вопросам, выходящим за ее пределы; - точное использование научной терминологии (в т. ч. и на иностранном языке); - стилистически грамотное и логически правильное изложения ответов на вопросы билета; - безупречное владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, и умение эффективно его использовать в постановке и решении научных и профессиональных задач; - выраженная способность самостоятельно и творчески решать сложные проблемы в нестандартной ситуации; - полные и глубокие знания по перечисленным в программе курсам, усвоение основной и дополнительной литературы, рекомендованной в программе; - умение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре; - творческая самостоятельная работа и высокий уровень культуры исполнения заданий. |
9 баллов | - систематизированные, глубокие и полные знания по всем разделам учебной программы; - точное использование научной терминологии (в т. ч. и на иностранном языке); - стилистически грамотное и логически правильное изложения ответов на вопросы билета; - владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, и умение эффективно его использовать в постановке и решении научных и профессиональных задач; - способность самостоятельно и творчески решать сложные проблемы в нестандартной ситуации; - глубокие знания по перечисленным в программе курсам, усвоение основной и дополнительной литературы, рекомендованной в программе; - умение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре, умение давать им критическую оценку; - творческая самостоятельная работа и высокий уровень культуры исполнения заданий. |
8 баллов | - систематизированные, глубокие и полные знания по всем разделам учебной программы; - точное использование научной терминологии; - стилистически грамотное и логически правильное изложения ответов на вопросы билета; - владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, и умение его использовать в постановке и решении научных и профессиональных задач; - способность самостоятельно решать проблемы в рамках учебной программы; - глубокие знания по перечисленным в программе курсам, усвоение основной и дополнительной литературы, рекомендованной в программе; - умение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре, умение давать им сравнительную оценку; - активная самостоятельная работа и высокий уровень культуры исполнения заданий. |
7 баллов | - систематизированные, глубокие и полные знания по всем разделам учебной программы; - использование научной терминологии; - логически правильное изложения ответов на вопросы билета, умение делать обоснованные выводы; - владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, и умение его использовать в постановке и решении научных и профессиональных задач; - способность самостоятельно решать сложные проблемы в нестандартной ситуации; - полные знания по перечисленным в программе курсам, усвоение основной и дополнительной литературы, рекомендованной в программе; - умение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре, умение давать им сравнительную оценку; - самостоятельная работа и высокий уровень культуры исполнения заданий. |
6 баллов | - достаточно полные знания по всем разделам учебной программы; - использование научной терминологии; - стилистически грамотное и логически правильное изложения ответов на вопросы билета; - владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, и умение использовать его при решении профессиональных задач; - способность самостоятельно и творчески решать проблемы в рамках учебной программы; - достаточные знания по перечисленным в программе курсам, усвоение основной и дополнительной литературы, рекомендованной в программе; - умение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре; - активная самостоятельная работа и высокий уровень исполнения заданий. |
5 баллов | - достаточные знания в объеме учебной программы; - использование научной терминологии; - стилистически грамотное и логически правильное изложения ответов на вопросы билета; - владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, и умение использовать его при решении профессиональных задач; - способность самостоятельно применять типовые решения в рамках программы; - усвоение знаний по перечисленным в программе курсам, усвоение основной и дополнительной литературы, рекомендованной в программе; - умение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре; - самостоятельная работа и высокий уровень исполнения заданий. |
4 балла | - достаточный для практического применения объем знаний по всем разделам учебной программы; - использование научной терминологии; - грамотное и логически правильное умение делать выводы без существенных ошибок; - владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, и умение использовать его при решении стандартных задач; - умение под руководством руководителей решать сложные стандартные задачи; - умение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре; - допустимый уровень культуры исполнения заданий. |
3 балла | - недостаточно полный объем знаний по всем разделам учебной программы; - использование научной терминологии с существенными логическими и стилистическими ошибками; слабое владение инструментарием учебных дисциплин, входящих в программу вступительного испытания, при решении стандартных задач; - неумение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре; - пассивность и низкий уровень культуры исполнения заданий. |
2 балла | - фрагментарные знания по всем разделам учебной программы; - знания отдельных литературных источников, входящих в программу вступительного испытания; некорректное использования научной терминологии; - неумение ориентироваться в теоретических и экспериментальных методах и средствах исследования, диагностирования, мониторинга, расчета динамики и прочности динамических процессов в машинах, приборах и аппаратуре; - низкий уровень культуры исполнения заданий. |
1 балл | отсутствие знаний и компетенций в рамках образовательного стандарта или отказ от ответа. |
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
к разделу 1
1. , , Ишин методы механики в динамике приводов. – Мн.: Навука i тэхнiка. 1992.-232с.
2. Дунаев узлов и деталей машин.- М.: Изд. центр «Академия», 2003.-496с.
3. Иванов машин. – М.: Высш. школа, 2002.-408с.
4. , , Фадеев машин. – М.: Высш. школа, 1988.-233с.
5. Бирюков машин. Динамика и вероятностные методы расчета. – Мн.: Право и экономика, 1977.-269с.
6. , , и др. Прикладная механика.– Мн.:Вышэйшая школа, 1997.-523с.
7. Скойбеда машин и основы конструирования.-Мн.: Вышэйшая школа, 2006.-560с.
к разделу 2
1. , , Шнейдерович способность и расчеты деталей машин на прочность.- М.: Машиностроение, 1975.-488с.
2. Сопротивление материалов деформированию и разрушению: Справочное пособие в 2-х частях./ , , и др.- Киев: Наукова думка, 1994.-989с.
3. Терентьев металлических материалов.- М.: Наука, 2002.-248с.
4. Почтенный усталости машиностроительных конструкций. – Мн.: УП «Арти-Фекс», 2002.-185с.
5. Автоматизированная система ускоренных испытаний автомобильных конструкций / , , и др. – Мн.: Наука и техника, 1989.-168с.
6. Лаптев система испытаний автомобилей: формирование, развитие, стандартизация.-М.: Изд. стандартов, 1991.-172с.
к разделу 3
1. Альгин , надежность и ресурсное проектирование трансмиссий мобильных машин. – Мн.: Навука i тэхнiка, 1995.-256с.
2. , , Нормирование надежности технических систем. – Мн.: УП «Технопринт», 2004-266с.
3. Болотин колебания упругих систем. М.: Наука, 1979.
4. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти Т. Т. 1.Колебания линейных систем. - М.: Машиностроение. 1978. -352 с.
5. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти Т. Т.3. Колебания машин, конструкций и их элементов. - М.: Машиностроение, 1980. - 544с.
6. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти Т. Т. 5. Измерения и испытания.- М.: Машиностроение 1981.- 496с.
7. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти Т. Т. 6. Защита от вибраций и ударов. - М.: Машиностроение. 1981.- 456 с.
8. Проников машин, М., Машиностроение, 1978 -591с.
9. Прочность и долговечность автомобиля/ Под. ред. - М.: Машиностроение, 1974 - 328с.
10. и др. Надежность машин - М.: Высшая школа, 1988.- 237с.- 237 с.
11. , Семашко для всех. М.: Наука, 1980.-159 с.
12. , Альгин автомобиля. - Минск: Наука и техника, 1981.- 191с.
13. Бойко приводов колеблющихся рабочих органов машин. Мн.: Бук», 2003.-240с.
14. , , Вавуло автомобилей. – Мн.: Наука и техника, 1979.-256с.
15. , Строганов механика. – М.: Высш. шк., 1989.-351с.
16. , Mathcad 8.0 PRO в математике, физике и Internet. М.: «Нолидж», 1999.-512с.
17. Ануфриев MathLab 5/3/6.x/- СПб.: БХВ-Петербург, 2002.-736с.
18. , Ишин методы экспериментального определения критериальных параметров динамических систем приводных механизмов. - Мн.: УП «Технопринт», 2004-116с.
