И.А. Паначев Рабочая программа, контрольные работы и методические указания по их выполнению для студентов заочной формы обучения (сокращенные сроки обучения на базе среднего проф. образования)
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕЕНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра сопротивления материалов
Сопротивление материалов
Рабочая программа, контрольные работы и методические указания по их выполнению для студентов заочной формы обучения
по специальностям 150200 “Автомобили и автомобильное хозяйство”, 170100 “Горные машины и оборудование”, 090200 “Подземная разработка месторождений полезных ископаемых”,
090500 “Открытые горные работы”, (сокращенные сроки обучения на базе среднего профессионального образования)
Составители И. А. Паначев Г. В. Широколобов
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 4. 26.01.99
Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специальности 150200
Протокол № 55. 01.03.99
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
Кемерово 2001
1
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА “ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ” И ЕГО МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1. Цель преподавания курса “ Сопротивление материалов “. Овладение методами и приёмами расчёта отдельных элементов инженерных конструкций, а при необходимости и конструкций в целом,
на прочность, жёсткость и в отдельных случаях на устойчивость.
Из бесчисленного разнообразия элементов инженерных конструкций отбирают наиболее часто встречающиеся или типовые, производится их схематизация, даются методы и приёмы расчёта элементов.
При проведении расчётов на прочность, жёсткость и устойчивость необходимо стремиться к сочетанию надёжности конструкции и её экономичности.
1.2. Задачи курса Сопротивление материалов – одна из сложных и трудоёмких дис-
циплин, изучаемых в высших технических заведениях. Занятия по курсу обязательно должны сопровождаться проведением практических расчётов и выполнением лабораторных работ. Студентам в рамках курса необходимо выводить формулы, при этом необходимо обращать особое внимание на физическую сущность явления и на те допущения и ограничения, которые делаются в процессе вывода формул. Надо хорошо разбираться в чертежах и уметь составлять расчётные схемы.
Знание курса является основой для изучения общеинженерных и специальных дисциплин.
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентам необходимо для изучения данной дисциплины.
1.3.1. Высшая математика Поворот осей на некоторый угол. Построение эллипса по его осям.
Асимптоты, гиперболы. Полярные, цилиндрические и сферические координаты. Понятие производной, её геометрическое значение. Производные высших порядков.
Частные производные и полный дифференциал функций нескольких переменных. Частные производные высших порядков.
Определённый и неопределённый интегралы.
2
Понятие о симметричном тензоре. Квадратичная форма тензора. Решение системы линейных уравнений с помощью определителя.
1.3.2. Теоретическая механика Раздел статики в полном объёме. В разделе динамики: определение
опорных реакций в статически определимых стержневых системах с помощью принципа возможных перемещений; теоремы об изменении кинетической энергии; движении центра масс материальной системы; принцип Д’Аламбера; удар.
2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА 1
По курсу “Сопротивление материалов” для студентов заочной формы обучения специальности 150200 “Автомобили и автомобильное хозяйство”:
лекций |
10 часов; |
|
практических занятий |
4 часа; |
|
самостоятельная работа |
83 часа; |
|
всего |
97 часов; |
|
экзамен. |
|
|
2.1. Содержание курса |
|
|
2.1.1. Лекционные занятия |
|
|
Наименование темы, их содержание |
Кол. |
|
|
|
ч |
|
|
|
1. Основные понятия. Внешние силы и их классификация. Де- |
|
|
формации упругие и остаточные. Гипотезы сопротивления ма- |
2 |
|
териалов. Метод сечений. Внутренние силы. Напряжения. Виды |
|
|
простейших деформаций стержней. |
|
|
|
|
|
2. Растяжение – сжатие. Напряжения и деформации. Закон Гука, |
|
|
коэффициент Пуассона. Условие прочности и жёсткости при |
2 |
|
растяжении-сжатии. Три типа задач. |
|
|
3. Определение температурных и монтажных напряжений в ста- |
|
|
тически неопределимых системах. Расчёт статически неопреде- |
2 |
|
лимых систем по предельному состоянию. |
|
|
|
|
|
3
Продолжение табл.
4. Теория напряжённого состояния в точке. Линейное напряжённое состояние. Напряжение на наклонных площадках. Плоское напряжённое состояние. Закон парности касательных 2 напряжений. Два типа разрушения. Главные напряжения. Определение напряжений на наклонных площадках.
5. Определение величины и направления главных напряжений. Классические теории прочности. Области их применения. Но- 2 вые теории прочности.
6.Кручение. Кручение круглого бруса. Построение эпюр крутящих моментов. Условия прочности и жёсткости. Три типа задач расчёта круглых валов. Расчёт полого и сплошного вала. 2 Понятие о кручении некруглых и тонкостенных стержней.
7.Изгиб. Основные понятия. Поперечная сила и изгибающий момент. Дифференциальные зависимости между интенсивностью сплошной нагрузки, поперечной силой и изгибающим моментом. Построение эпюр Q и М. Чистый изгиб. Выводы фор-
мулы нормальных напряжений. Касательные напряжения при |
2 |
изгибе (Формула Журавского). Главные напряжения при изги- |
|
бе. Полная проверка прочности при изгибе. |
|
|
|
8. Энергетические методы определения деформации. Обобщён- |
|
ные силы и перемещения. Интеграл Мора. Способ вычисления |
2 |
интеграла Мора. |
|
9. Статически неопределимые балки. Расчёт их по методу сил. |
|
Неразрезные балки. Уравнение трёх моментов. Построение |
2 |
эпюр Q и М. |
|
10. Сложное сопротивление. Сложный и косой изгиб. Опреде- |
|
ление положения нейтральной линии. Условие прочности. Под- |
2 |
бор сечений. |
|
11. Совместное действие изгиба и кручения круглого вала. Вы- |
|
числение расчётного момента по различным теориям прочно- |
2 |
сти. Условие прочности. Подбор сечения. |
|
12. Продольный изгиб. Понятие об устойчивой и неустойчивой |
|
формах равновесия. Примеры. Устойчивость сжатых стержней. |
|
Понятие о критической нагрузке. Вывод формулы Эйлера. |
2 |
Формула Эйлера для различных случаев опорных закреплений. |
|
4
|
|
|
Продолжение табл. |
|
13. Понятие о гибкости и приведённой длине стержня. Пределы |
|
|||
применимости формулы Эйлера. Понятие о потере устойчиво- |
|
|||
сти при напряжениях, превышающих предел пропорционально- |
|
|||
сти материала. Формула Ясинского для критических напряже- |
|
|||
ний. Коэффициент понижения |
|
|
2 |
|
напряжений и подбор сечений при продольном изгибе. Пользо- |
|
|||
вание таблицами. Расчёт сжатых составных стержней. |
|
|||
|
|
|||
14. Плоский кривой брус. Понятие о брусе большой и малой |
|
|||
кривизны. Вывод формулы нормальных напряжений в попереч- |
|
|||
ном сечении при чистом изгибе бруса большой кривизны. Оп- |
|
|||
ределение положения нулевой линии для сечений различного |
2 |
|||
вида. Определение напряжений в общем случае плоского изги- |
|
|||
ба. Примеры. Работы Х.С. Головина. |
|
|
||
|
|
|
|
|
15.Динамическая |
нагрузка. |
Использование |
принципа |
|
Д’Аламбера. Нахождение сил инерции. Тонкостенное кольцо, |
|
|||
вращающееся равномерно или неравномерно. Подъём или |
|
|||
опускание груза с ускорением. Понятие о динамическом коэф- |
2 |
|||
фициенте. Внезапное приложение нагрузки. |
|
|
||
|
|
|||
16. Удар, хрупкое и вязкое разрушение. Прочность при динами- |
|
|||
ческой нагрузке. Работы Н.Н. Давиденкова, С.В. Серен-сена и |
2 |
|||
др. |
|
|
|
|
|
|
|||
17. Расчёты на прочность при напряжениях, переменных во |
|
|||
времени. Характеристика циклов переменных |
напряжений. |
|
||
“Усталость” металлов. Виды усталостного излома. Сопротивле- |
|
|||
ние при переменных напряжениях. Кривая усталости и предел |
2 |
|||
выносливости. Причины усталостных разрушений. Влияние на |
|
|||
величину предела выносливости различных факторов. |
|
|||
|
|
|||
18. Диаграммы предельных напряжений. Расчёты на прочность |
|
|||
при симметричном и несимметричном циклах. |
|
2 |
||
|
|
|
|
|
5 2.1.2. Практические занятия, их содержание и объём в часах
Темы практических занятий |
Кол. |
|
ч |
1.Расчёт статически неопределимых систем по методу допус- |
|
каемых напряжений. Определение температурных и монтаж- |
2 |
ных напряжений в статически неопределимых системах. |
|
2. Геометрические характеристики плоских сечений. Опреде- |
|
ление положения главных центральных осей и главных цен- |
2 |
тральных моментов инерции. |
|
3. Построение эпюр Q и М в балках при изгибе. Подбор сече- |
|
ний и полная проверка прочности при изгибе. |
2 |
4. Определение напряжений при изгибе. Исследование напря- |
|
жённого состояния в различных точках поперечного сечения |
2 |
балки. |
|
5. Аналитический способ определения деформаций при изгибе. |
|
Определение деформаций балок по способу Мора – Верещаги- |
2 |
на. |
|
6. Расчёт статически неопределимых балок. Уравнение трёх |
|
моментов. |
2 |
|
|
7. Косой изгиб. Подбор сечений, определение прогибов, про- |
|
верка прочности. |
2 |
8. Устойчивость центрально-сжатых стержней. Подбор сече- |
2 |
ний. |
|
9. Расчёт вала на прочность при напряжениях, изменяющихся |
|
во времени. |
2 |
2.1.3.Контрольные работы по курсу
1.Контрольная работа №1 (задачи 1, 2, 3, 4).
2.Контрольная работа №2 (задачи 5, 6, 7, 8, 9).
3.РАБОЧАЯ ПРОГРАММА 2
По курсу “ Сопротивление материалов “ для студентов заочной формы обучения специальности 170100 “Горные машины и оборудование”:
6 |
|
|
лекций |
16 часов |
|
практических занятий |
6 часов |
|
самостоятельная работа |
138 часов |
|
всего |
160 часов |
|
экзамен |
|
|
3.1. Содержание курса |
|
|
3.1.1.Лекционные занятия |
|
|
|
|
|
Наименование темы, их содержание |
Кол. |
|
|
|
ч |
1. Основные понятия. Внешние силы и их классификация. |
|
|
Деформации упругие и остаточные. Гипотезы сопротивления |
|
|
материалов. Метод сечений. Внутренние силы. Напряжения. |
2 |
|
Виды простейших деформаций стержней. |
|
|
2. Растяжение – сжатие. Напряжения и деформации. Закон |
|
|
Гука, коэффициент Пуассона. Условие прочности и жёстко- |
2 |
|
сти при растяжении - сжатии. Три типа задач. |
|
|
|
|
|
3. Опытное изучение механических характеристик материа- |
|
|
лов. Диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких |
2 |
|
материалов. Диаграммы условных и истинных напряжений. |
|
|
|
|
|
4. Расчёт статически неопределимых систем при растяжении |
|
|
– сжатии от внешней нагрузки. |
|
2 |
5. Определение температурных и монтажных напряжений в |
|
|
статически неопределимых системах при растяжении – сжа- |
2 |
|
тии. |
|
|
6. Понятие напряжённого состояния в точке тела. Напряже- |
|
|
ния, возникающие на гранях элементарного параллелепипеда. |
2 |
|
Линейное напряжённое состояние. |
|
|
7. Плоское напряжённое состояние. Закон парности касатель- |
|
|
ных напряжений. Определение напряжений на наклонных |
|
|
площадках. Главные площадки и главные напряжения. |
2 |
|
|
|
|
8. Классические теории прочности. Область их применения. |
2 |
|
Новые теории прочности. |
|
|
7
Продолжение табл.
9. Кручение круглых стержней. Построение эпюр крутящих |
|
моментов. Формулы касательных напряжений и угла закру- |
3 |
чивания при кручении. Условие прочности и жёсткости. |
|
|
|
10. Изгиб прямых стержней. Внутренние усилия при изгибе. |
|
Дифференциальные зависимости между q, Q и М. Построе- |
|
ние эпюр Q и М. Построение эпюр Q и М методом уравнений |
3 |
и методом характерных сечений. Правила контроля построе- |
|
ния эпюр Q и М. |
|
|
|
11. Вывод формулы нормальных напряжений при чистом из- |
|
гибе. Касательные напряжения при изгибе (вывод формулы |
2 |
Журавского). |
|
|
|
12. Подбор сечения при изгибе. Анализ напряжённого со- |
|
стояния. Полная проверка прочности. |
2 |
|
|
13.Сложное сопротивление. Определение внутренних усилий |
|
и напряжений при косом изгибе. Определение нейтральной |
2 |
линии. Условие прочности. Подбор сечений. |
|
|
|
14. Изгиб с растяжением (сжатием). Внецентренное растяже- |
|
ние – сжатие. Кручение с изгибом. Условие прочности. |
2 |
|
|
15. Продольный изгиб. Понятие устойчивости упругих сис- |
|
тем. Вывод формулы Эйлера для определения критической |
|
силы. Полный график критических напряжений. Пределы |
|
применимости формулы Эйлера. Формула Ясинского. Прак- |
3 |
тические расчёты на устойчивость. |
|
|
|
16. Расчёты на прочность при переменных во времени напря- |
|
жениях. “Усталость” металлов. Виды усталостного излома. |
|
Предел выносливости. Влияние на предел выносливости раз- |
|
личных факторов. Диаграммы предельных напряжений и ам- |
3 |
плитуд. Запас прочности при симметричном и асимметрич- |
|
ном циклах напряжений. |
|
8 3.1.2. Практические занятия
|
Темы практических занятий |
Кол. |
|
|
ч |
1. Расчёт статически неопределимых систем по методу допус- |
|
|
каемых напряжений. Определение температурных напряже- |
4 |
|
ний. Определение монтажных напряжений в статически не- |
|
|
определимых системах. |
|
|
2. |
Определение положения главных центральных осей и глав- |
|
ных центральных моментов инерции. |
4 |
|
3. |
Кручение. Построение эпюры Мкр. Подбор сечения. |
2 |
4. |
Изгиб. Построение эпюр Q и М. |
6 |
5. |
Изгиб. Подбор сечения. Полная проверка прочности. |
4 |
6. |
Косой изгиб. Подбор сечений. |
2 |
7. |
Кручение с изгибом. |
3 |
|
|
|
8. |
Расчёт вала на прочность при напряжениях, изменяющихся |
4 |
по времени |
|
|
9. |
Устойчивость центрально сжатых стержней. |
4 |
|
|
|
3.1.3. Контрольные работы по курсу
1.Контрольная работа №1 (задачи 1, 2, 3, 4).
2.Контрольная работа №2 (задачи 5, 6, 7, 8, 9).
4.РАБОЧАЯ ПРОГРАММА 3
По курсу “Прикладная механика” для студентов заочной формы обучения по специальностям 090200, 090500:
лекций |
16 часов |
|
практических занятий |
4 часа |
|
самостоятельной работы 140 часов |
|
|
всего |
160 часов |
|
4.1. Содержание курса |
|
|
4.1.1. Лекционные занятия |
|
|
Наименование тем, их содержание |
Кол. |
|
|
|
ч |
1. Задачи курса. Допущения. Внешние силы (нагрузки). Де- |
|
|
формации и перемещения. Метод сечений. Напряжения. |
2 |
|
|
|
|
2. Растяжение и сжатие. Определение внутренних усилий. |
2 |
9
Продолжение табл.
Определение напряжений, деформаций и перемещений. Закон |
|
Гука. Коэффициент Пуассона. Условие прочности и жёстко- |
|
сти. |
|
3. Опытное изучение свойств материалов. Диаграммы растя- |
|
жения и сжатия. Повышение условного предела текучести |
|
при повторных нагружениях (наклёп). Последействие, ползу- |
2 |
честь, релаксация. Коэффициент запаса прочности. Выбор |
|
допускаемых напряжений. |
|
4. Расчёт статически неопределимых систем при растяжении |
2 |
– сжатии. Расчёт на внешнее нагружение, температурные и |
|
монтажные напряжения. |
|
5. Теория напряжённого состояния. Напряжения в наклонных |
|
сечениях при растяжении – сжатии. Закон парности касатель- |
|
ных напряжений. Плоское напряжённое состояние (П.Н.С.). |
|
Определение главных напряжений и положения главных |
4 |
площадок. Зависимость между деформациями и напряжения- |
|
ми. Обобщённый закон Гука. Круг Мора. |
|
6. Гипотезы пластичности и разрушения (гипотезы прочно- |
|
сти). Назначение гипотез. Первая, вторая, третья и четвёртая |
2 |
гипотезы. Гипотеза Мора. |
|
7. Кручение круглых стержней (валов). Построение эпюр кру- |
|
тящих моментов. Формулы касательных напряжений и угла |
|
закручивания при кручении вала. Условие прочности и жёст- |
2 |
кости. |
|
8. Изгиб прямых стержней. Внутренние усилия при изгибе. |
|
Дифференциальные зависимости между q, Q и М. Построение |
|
эпюр Q и М методом уравнений и методом характерных сече- |
4 |
ний. Правила контроля построения эпюр Q и М. |
|
9. Вывод формулы нормальных напряжений при чистом изги- |
2 |
бе. Условие прочности. Подбор сечения. |
|
10. Сложное сопротивление. Определение внутренних усилий |
|
и напряжений при косом изгибе. Условие прочности при ко- |
2 |
сом изгибе. |
|
|
|
11. Изгиб с растяжением (сжатием). Внецентренное сжатие |
|
(растяжение). Кручение с изгибом. Условие прочности. |
2 |
12. Продольный изгиб. Понятие устойчивости упругих |
4 |
|
|