ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
ИНДЕКС ОПД. Ф.02.02
( название дисциплины: индекс (ы) дисциплины в учебном (ых) плане (ах), для которых читается дисциплина. Для УМКД, предназначенных одновременно для нескольких направлений или специальностей указываются все их коды )
К5-КФ
(сокращенное название обеспечивающей кафедры)
профессор, д. т.н. ,
ассистент ,
(Должность, ученая степень, Ф. И.О. разработчиков УМК, контактные телефоны)
Виды и объем занятий по дисциплине
Виды занятий | Объем занятий, час | ||
Всего | 3 семестр 17 недель | 4 семестр 17 недель | |
Лекции | 51 | 17 | 34 |
Семинары | 34 | 17 | 17 |
Самостоятельная работа | 51 | 17 | 34 |
Итого: | 136 | 51 | 85 |
Проверка знаний | зачет | | экзамен |
(Общая трудоемкость дисциплины в часах по семестрам, с перечислением всех видов занятий и соответствующего количества часов по учебному плану направления или специальности; форма отчетности по семестрам - экзамен, зачет, дифф. зачет)
Цель - планируемые результаты изучения дисциплины:
Студент должен знать:
- Основные гипотезы и допущения механики твердого деформированного тела; Классификацию расчетных схем; Метод сечений. Внутренние силовые факторы в поперечных сечениях стержня. Напряжения, перемещения и деформации, возникающие в системах; Механические характерно гики материалов и их использование в расчетах; Соотношения между напряжениями и деформациями. Закон Гука. Простейшие соотношения между напряжениями и деформациями в пластических телах: Расчеты при растяжении (сжатии). Определение напряжений, перемещений и деформаций. Статически неопределимые задачи. Расчеты за пределами упругости. Остаточные напряжения и деформации. Предельное состояние систем, работающих на растяжение (сжатие); Кручение стержней круглого, прямоугольного сечения и тонкостенных стержней открытого и замкнутого профиля. Определение напряжений, перемещений и деформаций. Статически неопределимые задачи; Изгиб. Определение напряжений, перемещений и деформаций. Косой изгиб и внецентренное растяжение (сжатие). Статически неопределимые задачи изгиба; Потенциальная энергия деформации. Энергетические теоремы: Клапейрона. Бетти, Максвелла, Кастилиано. Метод Мора; Теории напряженного и деформированного состояния. Тензор напряжений и тензор деформаций. Главные площадки и главные напряжения. Обобщенный закон Гука; Теории предельных напряженных состояний. Эквивалентные напряжения. Критерии пластичности: Треска - Сен-Венана, Хубера - Мизеса, Мора; Понятие о механике разрушения. Критерий Гриффитса; Расчет тонкостенных симметричных оболочек по безмоментной теории; Расчет толстостенных цилиндров; Анализ конструкций, работающих в условиях сложного напряженного состояния: стержни, работающие на изгиб с кручением, оболочки и толстостенные цилиндры, подвергающиеся действию давления и других силовых факторов; Понятие устойчивости деформируемых систем. Устойчивость сжатых стержней. Задача Эйлера. Энергетический способ определения критической силы. Расчет на устойчивость по коэффициенту понижения допускаемых напряжений; Усталостное разрушение. Причины и характер усталостного разрушения. Факторы, влияющие на усталостную прочность. Коэффициент запаса усталостной прочности; Расчет движущихся деталей и конструкций. Принцип Даламбера; Ударные нагрузки. Ударное нагружение системы с одной степенью свободы. Коэффициент динамичности. Приближенные решения о растягивающем, изгибающем и крутящем ударе.
Студент должен уметь:
- Определять внутренние силовые факторы в поперечных сечениях стержней и стержневых систем; Определять геометрические характеристики поперечных сечений; Анализировать напряжения, возникающие в поперечном сечении при растяжении (сжатии), кручении, изгибе; Определять коэффициенты запаса по текучести и разрушению для заданных поперечных сечений, а также производить подбор размеров поперечных сечений; Раскрывать статическую неопределимость при расчете рам и балок с использованием метода сил; Определять линейные и угловые перемещения в рамах и балках по методу Мора с использованием графоаналитического вычисления интеграла Мора (правила Верещагина); Определять эквивалентное напряжение для случаев сложного напряженного состояния и использовать подходящие в данных случаях критерии пластичности и разрушения; Производить расчеты на устойчивость сжатых стержней; Определять коэффициент запаса усталостной прочности для валов, работающих на изгиб с кручением, и других конструкций, работающих в условиях, изменяющихся во времени напряжений.
Студент должен получить навыки:
- Построения эпюр внутренних силовых факторов; Раскрытия статической неопределимости в простейших задачах растяжения (сжатия), кручения, изгиба; Определения максимальных напряжений, возникающих при растяжении (сжатии), кручении, изгибе; Определения линейных и угловых перемещений в балках и рамах; Использования различных критериев пластичности и разрушения при решении простейших задач сложного напряженного состояния; Определения допускаемой нагрузки на сжатый стержень, подбора размеров сечений, исходя из условия устойчивости; Различать ситуации, в которых необходима проверка усталостной прочности.
Место дисциплины в образовательной программе
1. Предшествующие дисциплины
(Приводится перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для обучеиня данной дисциплины.)
- Высшая математика Физика Теоретическая механика Начертательная геометрия
2. Является основой для дисциплин:
- Детали машин
(использование дисциплины в последующем образовательном процессе)
Структура и ключевые понятия дисциплины:
1. Расчетная схема - математическая модель реального объекта, отражающая его основные черты;
2. Стержни (брусья) - тела, у которых один размер - длина, значительно превышает два других, характеризующих поперечное сечение;
3. Пластинки и оболочки - тела, у которых один размер (толщина) намного меньше, чем два других;
4. Внутренние силовые факторы - интегральные характеристики внутренних сил в поперечном сечении стержня;
5. Напряжение - мера внутренних сил, характеризующая интенсивность их распределения в теле;
6. Деформация - мера изменения конфигурации тел;
7. Растяжение (сжатие) - нагружение, при котором в сечении возникает только один внутренний силовой фактор - нормальная сила;
8. Кручение - нагружение, при котором в сечении возникает только один внутренний силовой фактор - крутящий момент;
9. Чистый изгиб - наг ружение, при котором в сечении возникает только один внутренний силовой фактор - изгибающий момент;
10. Поперечный изгиб - - нагружение, при котором в сечении возникает два внутренних силовых фактора - изгибающий момент и поперечная сила;
11. Сложное напряженное состояние — это напряженное состояние, при котором два или три главных напряжения отличны от нуля;
12. Критическая сила для центрально сжатого стержня - наименьшее значение силы, при котором возможна потеря устойчивости;
13. Усталостное разрушение - разрушение, возникающее в результате воздействия изменяющихся во времени напряжений.
• 14. Методики расчета:
В курсе в основном используется традиционная методика сопротивления материалов, которая состоит в следующем. Рассматриваются простейшие, но вместе с тем в практическом отношении наиболее часто встречающиеся и важные задачи механики твердого деформируемого тела. Благодаря упрощающим гипотезам, решение получаются сравнительно несложными, требующими простого математического аппарата. Несколько за рамки традиционного сопротивления материалов выходят вопросы, связанные с теорией напряженного и деформируемого состояния и расчетов толстостенных цилиндров, которые, по своей сути, относятся к теории упругости. К числу нетрадиционных вопросов следует отнести элементы механики разрушения. Основное внимание в обучении сводится к анализу наиболее часто встречающихся расчетных схем без жесткой привязки к методике расчета конкретных конструкций. Дисциплина должна служить базой для дальнейшего развития навыков в прочностных расчетов в специальных дисциплинах.
