Инженерная механика

Қазақстан Республикасының Министерство

Білім және ғылым образования и науки

министрлігі Республики Казахстан

Д. Серікбаев атындағы ВКГТУ

ШҚМТУ им. Д. Серикбаева

УТВЕРЖДАЮ

декан АСФ

_____________

___________________2014 г.

ИНЖЕНЕРЛК МЕХАНИКА

Силлабус

ИНЖЕНЕРНАЯ МЕХАНИКА

Силлабус

Специальность: 5В073000 – «Производство строительных материалов,

изделий и конструкций»

Форма обучения: дневная на базе школы

Курс:	2
Семестр:	3
Кол-во кредитов:	3
Кол-во часов:	135
Лекции:	30
Практические занятия:	15
СРОП:	30
СРО:	60
Курсовая работа:	3 семестр

Өскемен

Усть-Каменогорск

2014

Силлабус разработан на кафедре «Общеинженерные дисциплины» на основании Государственного общеобязательного стандарта образования 3.08.342.-2006 для студентов специальности 5В073000 – «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

Обсуждено на заседании кафедры «Общеинженерные дисциплины»

Зав. кафедрой

Протокол №______ от ____________________ 2014г.

Одобрено учебно-методическим советом архитектурно-строительного факультета

Председатель МС

Протокол №____ от_____________________ 2014г.

Разработал

старший преподаватель

Нормоконтролер

СВЕДЕНИЯ О ПРЕПОДАВАТЕЛЕ И КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Кафедра «Общеинженерные дисциплины», факультет машиностроения и транспорта (ауд. Г-1-424).

Преподаватель, ведущий занятия: , старший преподаватель.

Телефон рабочий: 540-707.

Аудиторные часы и время для консультаций: по расписанию занятий и графику работы преподавателя.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1 Описание изучаемой дисциплины

Достижения в области механики дают возможность решать сложные практические проблемы в области техники, что способствует развитию фундаментальных наук к числу которых относится и механика.

Механика имеет отношение ко всем явлениям природы и творениям техники, и естественным научным дисциплинам.

Инженерная механика – комплексная дисциплина, включающая в основном два раздела: «Теоретическая механика» и «Сопротивление материалов».

Теоретическая механика – раздел, в котором излагаются основные законы движения твердых тел и их взаимодействие.

В разделе сопротивления материалов изучаются основы прочности материалов и методы расчетов элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость под действием внешних сил.

1.2 Цели изучения дисциплины

Подготовка специалиста к производственной деятельности в области использования и расчетов на прочность с целью стремления к сочетанию надежности работы всего сооружения с его достаточной жесткостью, устойчивостью и дешевизной, добиваясь при этом наибольшей несущей способности (прочности и устойчивости) при наименьшем расходе материала.

1.3 Задачи изучения дисциплины

Специалист должен знать и уметь:

·  состояние и перспективы развития теоретических основ инженерной механики, значение этой учебной дисциплины для использования на практике;

·  фундаментальные понятия, гипотезы, допущения и принципы, используемые в данном курсе;

·  способы определения внутренних усилий, напряжений, деформаций и перемещений в элементах конструкций;

·  методику решения статически неопределимых задач на примерах расчета плоских стержневых моделей, работающих при осевом растяжении и сжатии;

·  методы количественной оценки прочности, жесткости и устойчивости простейших систем с выбором рациональных расчетных схем и решением вопросов регулирования напряженно-деформированного состояния.

1.4 Пререквизиты

Для изучения курса «Инженерная механика 1» необходимы знания следующих учебных дисциплин: MAT 1201 Высшая математика, FIZ 1202 Физика.

1.5 Постреквизиты

Знания курса «Инженерная механика 1» являются необходимыми для изучения таких дисциплин как, «Сопротивление материалов», «Теория упругости», «Строительная механика».

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Тематический план

Наименование темы, ее содержание,	Трудоемкость, час.	Рекомендуемая литература
1	2	3
Лекционные занятия
Тема 1 Основные положения сопротивления материалов (инженерной механики). Исходные понятия, требования к деталям и конструкциям и виды расчетов в сопротивлении материалов. Основные гипотезы и допущения. Виды деформаций и нагрузок. Формы элементов конструкций.	1	1, 2, 3, 4
Тема 2 Геометрические характеристики поперечных сечений. Статические моменты, центр тяжести и моменты инерции. Моменты инерции относительно параллельных осей. Изменение моментов инерции при повороте координатных осей. Определение направления главных осей инерции. Главные моменты инерции.	2	1, 2, 3, 4
Тема 3 Основные положения. Нагрузки внешние и внутренние. Метод сечений. Напряжения.	2	1, 2, 3, 4
Тема 4 Механические характеристики материалов при растяжении и сжатии. Определение деформаций, условие прочности. Диаграммы растяжения и сжатия. Предельные и допускаемые напряжения, виды расчетов на прочность.	2	1, 2, 3, 4
1	2	3
Тема 5 Изгиб прямых стержней. Общие понятия об изгибе балок. Внешние и внутренние силы при изгибе, дифференциальные зависимости между М, Q и q. Основные типы балок и опорных связей. Определение опорных реакций. Построение эпюр моментов и поперечных сил в балках. Некоторые особенности построения эпюр М, Q	2	1, 2, 3, 4
Тема 6 Изгиб. Нормальные напряжения при изгибе. Расчеты на прочность. Деформации при чистом изгибе, Расчет на прочность при изгибе, Рациональные сечения.	2	1, 2, 3, 4
Тема 7 Понятие о касательных напряжениях при изгибе. Линейные и угловые перемещения при изгибе. Поперечный изгиб. Внутренние силовые факторы. Напряжения. Метод начальных параметров.	2	1, 2, 3, 4
Тема 8 Сдвиг (срез) и смятие. Напряжения и деформации при сдвиге. Смятие. Допускаемые напряжения на смятие. Практические расчеты на срез и смятие.	2	1, 2, 3, 4
Тема 9 Кручение. Внутренние силовые факторы при кручении. Построение эпюр крутящих моментов. Основные понятия о кручении вала. Деформации и напряжения при кручении круглого бруса, Гипотезы при кручении.	2	1, 2, 3, 4
Тема 10 Сложное сопротивление. Напряженное состояние в точке. Сложное деформированное состояние, Гипотезы прочности. Сочетание основных видов деформации. Косой изгиб. Внецентренное растяжение, сжатие. Совместное действие кручения и изгиба.	2	1, 2, 3, 4
Тема 11 Устойчивость центрально-сжатых стержней. Общие сведения. Определение критической силы. Критическое напряжение. Гибкость стержня. Пределы применимости формулы Эйлера.	2	1, 2, 3, 4
Тема 12 Инерционное и ударное действие нагрузок. Понятие о динамических нагрузках, ударное действие нагрузок. Напряжения при движении конструктивных элементов с ускорением с учетом сил инерции.	2	1, 2, 3, 4
Тема 13. Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени. Явление усталости. Виды циклов напряжений. Предел выносливости. Кривая усталости. Расчеты на сопротивление усталости.	2	1, 2, 3, 4
1	2	3
Тема 14 Основы механики разрушения. Общие понятия. Хрупкое разрушение.	2	1, 2, 3, 4
Тема 15 Методы экспериментального исследования деформированного и напряженного состояния испытание материалов и конструкций.	2	1, 2, 3, 4
Семинарские (практические ) занятия
Тема 1 Центральное растяжение и сжатие. Нормальные силы и напряжения в поперечном сечении. Работа внешних и внутренних сил при растяжении (сжатии). Статически неопределимые задачи.	4	5, 6, 7, 11
Тема 2 Геометрические характеристики поперечных сечений бруса. Статические моменты, моменты инерции сечений. Главные оси и главные моменты инерции.	2	5, 6, 7, 11
Тема 3 Кручение вала круглого поперечного сечения. Построение эпюр крутящих моментов. Потенциальная энергия при кручении.	1	5, 6, 7, 11
Тема 4 1 – рейтинговый контроль	1	5, 6, 7, 11
Тема 5 Изгиб. Внутренние силовые факторы при поперечном изгибе, Дифференциальная зависимость между изгибающим моментом, поперечной силой и интенсивностью нагрузки. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.	2	5, 6, 7, 11
Тема 6 Определение перемещений в балках при изгибе. Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки. Метод начальных параметров. Работа внешних сил и потенциальная энергия деформации при изгибе стержневых систем.	2	5, 6, 7, 11
Тема 7 Устойчивость сжатых стержней. Определение критической силы. Критические напряжения, Пределы применимости формулы Эйлера.	2	5, 6, 7, 11
Тема 8 2-й рубежный контроль	1	5, 6, 7, 11
Самостоятельная работа обучающегося под руководством преподавателя
Тема 1 Центральное растяжение и сжатие стержня. Продольные силы. Деформации и напряжения. Статически неопределимые задачи. Диаграммы растяжения и сжатия. Расчеты на прочность.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
1	2	3
Тема 2 Геометрические характеристики поперечных сечений стержней.. Статические моменты и моменты инерции. Изменение моментов инерции при повороте осей, Главные оси и главные моменты инерции. Моменты инерции составных сечений.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
Тема 3. Кручение стержней. Внутренние усилия при кручении. Расчет стержней круглого сечения на прочность и жесткость.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
Тема 4. Внутренние усилия и напряжения в стержнях при изгибе. Дифференциальные соотношения. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов. Расчет балок на прочность при изгибе. Рациональные типы поперечных сечений балок	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
Тема 5. Определение перемещений в балках. Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки. Метод начальных параметров. Работа внешних сил и потенциальная энергия деформации при изгибе.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
Тема 6 Сдвиг. Напряжения и деформации при сдвиге, расчет болтовых и заклепочных соединений, расчет сварных соединений. Расчет деревянных врубок.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
Тема 7 Сложное сопротивление. Напряжения и внутренние усилия при сложном сопротивлении. Косой изгиб. Внецентренное растяжение и сжатие, Изгиб с кручением.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
Тема 8 Устойчивость и продольно поперечный изгиб стержней. Определение критической силы. Влияние способов закрепления концов стержня. Пределы применимости формулы эйлера, условие устойчивости.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10
Тема 9 Динамическое действие нагрузок. Напряжения при движении элементов с ускорением, ударное действие нагрузки. Прочность элементов при напряжениях изменяющихся во времени.	5	1, 2, 3, 4, 5, 9, 10

2.2 Задания для самостоятельного обучения (СРО)

Тема	Цель и содержание задания	Рекомендуемая литература	Продолжительность выполнения (в неделях)	Форма контроля	Срок сдачи (№ недели)
Тема 1 Геометрические характеристики плоских сечений	Определить положение главных центральных осей и соответствующих моментов инерции	6, 7, 8, 10,11	2	Тестовая задача по данной тематике	3
Тема 2 Растяжение - сжатие	Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений. Проверка прочности конструкции. Определение общего удлинения или укорочения. Нахождение грузоподъемности статически неопределимой системы. Определение допускаемой нагрузки.	6, 7, 8, 10,11	2	5
Тема 3 Кручение	Построение эпюры крутящих моментов, определение диаметров каждого участка вала. Вычисление наибольшего относительного угла закручивания	6, 7, 8, 10,11	2	7
Тема 4 Внутренние усилия в статически определимых балках с расчетом на прочность	Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил. Подбор поперечных сечений по наибольшим напряжениям	6, 7, 8, 10,11	2	10
Тема 5 Метод начальных параметров	Составление уравнений для определения прогибов. Определение начальных параметров. Построение эпюры прогибов. Определение наибольшего по модулю перемещения балки	6, 7, 8, 10,11	2	12
Тема 6 Устойчивость сжатых стержней	Проектный расчет на устойчивость по коэффициенту продольного изгиба. Определение критической силы. Вычисление допускаемой нагрузки и коэффициента запаса устойчивости	6, 7, 8, 10,11	2	14

2.3 Содержание и требования по выполнению курсового проекта(работы)

Тема	Рекомендуемая литература	Продолжительность выполнения	Форма контроля	Срок сдачи
Тема 1 Расчет трехопорной рамы	1 - 9	9 недель	Защита курсовой работы	14 неделя
Тема 2 Расчет статически-неопределимого стержня на растяжение-сжатие
Тема 3 Геометрические характеристики составного сечения
Тема 4 Анализ плоской стержневой системы
Тема 5 Расчет пространственной стержневой системы
Тема 6 Расчет на прочность статически-неопределимых систем при растяжении и сжатии
Тема 7 Расчет статически-определимых брусьев на прочность и жесткость при кручении
Тема 8 Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени

2.4 Расписание текущего и рубежного контроля

Вид контроля

Академический период обучения, неделя

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Посещаемость

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Конспекты лекций

*

*

Защита работ

*

*

*

*

*

*

Тестовый опрос

*

*

*

*

*

*

*

*

Рубежное тестирование

*

*

3 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

3.1 Основная литература

1.  , Эрдеди механика. Сопротивление материалов – М.: высшая школа, 2002. – 318с.

2.  Маркова материалов: Учебное пособие. – М.: КДУ, 2006.-256с.

3.  Феодосьев материалов. – М.: Наука 2001. – 416с. (10-е и другие издания).

4.  , , Горшков материалов. Учебник. – М.- ИНФРА-М, 2003. – 478с.

3.2 Дополнительная литература

5.  , Гольцев материалов. Конспект лекций с примерами типичных расчетов. Учебное пособие. – М.: Айрис Пресс, 2003.-176с.

6.  , , Самсонов и тестовые задания по сопротивлению материалов: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2008.-224с.

7.  , , Матвеев по сопротивлению материалов. – Киев: Наукова думка, 1988. – 734с.

8.  , , и др. Справочник для инженеров и студентов. – М.: Международная программа образования, 208. – 432с.

9.  , Саввушкин материалов. – М.:Высш. Школа, 2006. – 192с.

3.3 Методические разработки

10.  Шестакова механика 1. Курс лекций для студентов специальности 5В073000 – «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», дневной формы обучения. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2013 – 76с.

11.  Шестакова механика 1. Методические указания для самостоятельной работы студентов специальности 5В073000 – «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», дневн. формы обуч. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2013. – 104с.

4 ОЦЕНКА ЗНАНИЙ

4.1 Требования преподавателя

Требования преподавателя:

·  посещение лекционных и лабораторных занятий по расписанию является обязательным.

·  присутствие студентов проверяется в начале занятий, в случае опоздания студент должен бесшумно войти в аудиторию и включиться в работу. При опоздании более чем на 15 минут студент к занятиям не допускается.

·  два опоздания на занятия приравниваются к одному пропуску занятия.

·  оцениваемые в баллах работы следует сдавать в установленные сроки, при несвоевременной сдаче количество баллов снижается. Студенты, не сдавшие все задания, к экзамену не допускаются.

·  повторное прохождение студентом рубежного контроля не допускается.

·  студенты, получившие средний рейтинг менее 50%, к экзамену не допускаются.

·  в течение занятий мобильные телефоны должны быть отключены.

·  студент обязан приходить на занятия опрятно одетым.

4.2 Критерии оценки

Оценка всех видов заданий осуществляется по 100 балльной системе.

Текущий контроль проводится на каждой неделе и включает контроль посещения лекций, практических занятий и выполнение самостоятельной работы.

Рубежный контроль знаний проводится на 7 и 15 неделях семестра в форме тестирования. Рейтинг складывается, исходя из следующих видов контроля:

Аттестационный период	Вид контроля, удельный вес, %
Посещаемость	Конспекты лекций	Защита работ	Тестовый опрос	Рубежное тестирование	Всего
Рейтинг 1	10	10	45	15	20	100
Рейтинг 2	10	10	45	15	20	100

Экзамен по дисциплине проходит во время экзаменационной сессии в форме тестирования.

Итоговая оценка знаний студента по дисциплине включает:

·  40% результата, полученного на экзамене;

·  60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

(1)

где Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого и второго рейтингов соответственно;

К – цифровой эквивалент оценки при защите курсовой работы.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Оценка по буквенной системе	Цифровой эквивалент баллов	Процентное содержание, %	Оценка по традиционной системе
А	4,0	95–100	отлично
А–	3,67	90–94
В+	3,33	85–89	хорошо
В	3,0	80–84
В–	2,67	75–79
С+	2,33	70–74	удовлетворительно
С	2,0	65–69
С–	1,67	60–64
D+	1,33	55–59
D	1,0	50–54
F	0	0–49	неудовлетворительно

4.3 Материалы для итогового контроля

1		Что называется осевым, статическим, полярным и центробежным моментами сечения?
2		Какая зависимость существует между статическими моментами относительно параллельных осей , ?
3		Какие оси сечения называются центральными?
4		Чему равен статический момент относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения?
5		Запишите формулу зависимости между осевыми моментами инерции относительно двух параллельных осей (или ) при условии, что одна из координатных осей (исходная z или y) проходит через центр тяжести сечения.
6		Какие оси называются главными осями инерции?
7		Какие оси называются главными центральными осями инерции?
8		Чему равен центробежный момент инерции относительно главных осей инерции?
9		Что представляет собой эпюра крутящих моментов Мк ?
10		Какие напряжения возникают в поперечном сечении круглого бруса при кручении и как они направлены?
11		Чему равны нормальные напряжения в поперечных сечениях круглого бруса в условиях чистого кручения?
12		Какой формулой аппроксимируется осевой момент сопротивления W сплошного круглого поперечного сечения?
13		Соблюдается ли гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли) при кручении круглых брусьев (да или нет)?
14		Условие прочности бруса круглого поперечного сечения и три типа соответствующих задач.
15		Что называется жесткостью сечения при кручении?
16		Относительный угол закручивания и условие жесткости бруса при кручении.
17		Что называется прямым изгибом?
18		Что называется косым изгибом?
19		Что представляет собой изгибающий момент в поперечном сечении балки?
20		Что представляет собой эпюра ?
21		Что представляет собой эпюра ?
22		Дифференциальная зависимость между и .
23		Как изменяется в сечении, где к балке приложена сосредоточенная сила ?
24		Как изменяется эпюра в сечении бруса (балки), где приложен сосредоточенный момент ?
25		Что называется опасным сечением или участком балки, если ее поперечный профиль постоянен по всей длине () ?
26		Что называется нейтральным слоем балки и где он находится?
27		Чем характеризуется деформативность балки?
28		Что называется универсальным уравнением упругой линии?
29		Что представляет собой упругая линия балки?
30		Используя, какие параметры определяется прогиб по методу начальных параметров?
31		Общий вид уравнения прогибов по методу начальных параметров?
32		Как записывается в общем виде уравнение углов поворота сечений?
33		Чему равны начальные параметры, если балка жестко защемлена левым концом?
34		В каком случае прогиб и угол поворота имеют положительные значения?
35		Что такое устойчивое и неустойчивое равновесие твердого тела с точки зрения теоретической механики и сопротивления материалов?
36		В чем заключается явление потери устойчивости сжатого стержня?
37		Как найти критическую силу для центрально-сжатого гибкого стержня, материал которого подчиняется закону Гука?
38		Что представляет собой параметр предельной гибкости
39		В каких пределах применимы формула Эйлера для и ?
40		Как учитывается влияние способа закрепления концов стержня?
41		Чему равен коэффициент приведенной длины для четырех основных случаев закрепления стержня на концах?
42		Как находят критические напряжения для стальных стержней малой () и средней () гибкости при ?
43		Что представляет собой коэффициент продольного изгиба , от чего он зависит и как определяется?
44		Что такое расчетный и минимально допустимый [ny] коэффициенты запаса по устойчивости?
45		Что представляют собой критическая и допускаемая нагрузки в задачах на продольный изгиб и устойчивость?