2.6 Содержание теоретической части дисциплины

№ темы

Наименование модуля, раздела, темы, краткое содержание

Распределение по часам

01

2

3

4

5

6

7

8

9

10

011

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Третий семестр

МОДУЛЬ 1. ИДЕОЛОГИЧЕСКИЕ, МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 01. Геометрические характеристики плоских сечений

Классификация геометрических характеристик. Статические моменты сечения, центр тяжести. Осевой, полярный, центробежный моменты инерции. Изменение геометрических характеристик при параллельном переносе и повороте координатных осей. Главные оси инерции. Главные моменты инерции. Вычисления геометрических характеристик составных фигур

Тема 2. Введение

Определение дисциплины «Сопротивление материалов» как инженерной прикладной науки. Ее цели и задачи, связь со смежными дисциплинами. Физическая, расчетная и математическая модели. Три проблемы сопротивления материалов: внешние нагрузки, внутренние усилия, допускаемые напряжения. Детерминированный и вероятностный подход к расчетам прочности. Три основные задачи сопротивления материалов: проверка прочности, определение прочных размеров, определение допустимых нагрузок.

Тема 3. Методология дисциплины. Основные гипотезы и допущения

Основные понятия и определения. Смысл идеализации определяющих параметров. Основные свойства материала: сплошность, однородность, изотропность, деформируемость, упругость. Внешние усилия: распределенные нагрузки, сосредоточенные силы, моменты. Ограничение кинематической подвижности: внешние связи - реактивные усилия. Статически определимые и статически неопределимые задачи. Степень статической неопределимости.

Метод сечений, как основной прием выявления внутренних усилий. Уравнения равновесия, как основной метод определения величины внутренних усилий. Уравнения связности деформаций как основной метод решения статически неопределимых задач.

Напряжения, как мера интенсивности внутренних усилий. Напряжения средние, полные, нормальные и касательные. Линейные и угловые перемещения и деформации.

Гипотеза о малости деформаций. Принцип начальных размеров (отвердения). Принцип Сан Венана. Законы Гука для растяжения и сдвига. Принцип независимости действия сил. Принцип наложения (суперпозиции). Гипотеза плоских сечений. Границы применимости предположений, основанных на законе Гука.

Тема 4. Испытания материалов

Испытание на растяжение. Машинная диаграмма растяжения. Работа материала на различных участках диаграммы. Основные прочностные и деформационные характеристики материалов: предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, удлинение при разрыве. Вероятностный характер механических характеристик.

Испытания на ударную вязкость. Понятие о вязком и хрупком разрушении.

Влияние режимов испытаний на механические характеристики. Понятие о ползучести и релаксации напряжений.

Понятие о вероятностном характере коэффициента запаса.

МОДУЛЬ 2. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ ОСНОВНЫХ ВИДАХ НАГРУЖЕНЯ

Тема 1. Центральное растяжение и сжатие

Внешние силы и внутренние усилия. Напряжения, деформации и перемещения. Жесткость при растяжении. Статически определимые и неопределимые стержневые системы. Технологические зазоры. Влияние температуры. Болтовые и заклепочные соединения.

Тема 2. Кручение

Внешние и внутренние усилия. Напряжения в поперечных сечениях бруса. Угол закручивания. Жесткость при кручении. Главные напряжения и главные площадки. Расчет сплошных и полых круглых валов на прочность и жесткость по мощности и числу оборотов вала. Расчет пружин растяжения-сжатия.

Тема 3. Изгиб. Внешние и внутренние усилия

Внутренние и внешние усилия. Дифференциальные соотношения между внешними и внутренними усилиями. Правила согласования эпюр изгибающих моментов и поперечных сил.

Тема 4. Изгиб. Напряжения

Нормальные напряжения в поперечных сечениях при чистом изгибе.

Касательные напряжения в брусе при поперечном изгибе. Формула Д. Журавского.

Тема 5. Изгиб. Перемещения

Перемещения при изгибе. Связь между прогибами и углами поворотов. Дифференциальное уравнение изогнутой оси бруса. Универсальное уравнение изогнутой оси бруса. Граничные условия. Физический смысл постоянных интегрирования.

Тема 6. Устойчивость прямых стержней

Понятие об устойчивости механических систем. Определение критической силы (задача Эйлера). Зависимость критической силы от условий закрепления стержня. Приведенная длина. Пределы применимости формулы Эйлера. Гибкость. Коэффициент уменьшения допустимых напряжений.

Тема 07. Понятие о сложных видах нагружения

Сложное нагружение как суперпозиция простых видов нагружения. Напряженно-деформированное состояние при внецентренном растяжении-сжатии и косом изгибе.

Четвертый семестр

МОДУЛЬ 3. МЕХАНИКА РАЗРУШЕНИЯ

Тема 1. Основы напряженно-деформированного состояния

Главные оси, главные напряжения и главные площадки. Одноосное, двухосное и трехосное напряженные состояния. Закон Гука для главных осей. Частные случаи напряженного состояния. Круговая диаграмма Мора.

Одноосное напряженное состояние. Напряжения на площадках произвольного положения. Основные выводы. Закон парности касательных напряжений.

Связь между модулями упругости на растяжение и сдвиг.

Тема 2.Концетрация напряжений

Концентраторы напряжений как естественный элемент механизмов и конструкций. Примеры из истории техники. Физическая модель концентратора напряжений. Параметры уровня концентрации напряжений. Теоретический коэффициент концентрации напряжений. Влияние формы концентратора на уровень напряженного состояния. Методы снижения концентрации напряжений.

Тема 3.Энергетические основы пластичности и разрушения

Потенциальная энергия деформации при простых видах нагружения. Удельное изменение объема. Потенциальная энергия деформации для одноосного и трехосного напряженных состояний. Разложение полной энергии деформации на девиаторную и гидростатическую составляющие. Потенциальная энергия деформации объема и формы.

Тема 4. Критерии пластичности и разрушения

Постановка вопроса. Физические основы хрупкого и вязкого разрушения. Смысл теорий прочности. Равноопасные состояния. Эквивалентные напряжения. Первая, вторая, третья и четвертая теории прочности.

Частные случаи третьей и четвертой теорий прочности.

Понятие о критериях и линейной механике разрушения. Длительное разрушение при высоких температурах. Вязкое разрушение. Хрупкое разрушение при высоких температурах.

МОДУЛЬ 4. ПОНЯТИЕ О НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ. ПЕРЕМЕННЫЕ ВО ВРЕМЕНИ РЕЖИМЫ НАГРУЖЕНИЯ

Тема 1. Прочность при переменных напряжениях

Понятие о прочности при переменных напряжениях. Опыты Веллера. Кривая Веллера. Теоретический предел усталости и предел усталости по базовому числу. Основные параметры режимов нагружения. Диаграмма усталостной прочности и ее схематизация.

Влияние концентрации напряжений, качества обработки поверхности и размеров детали на усталостную прочность. Запас на усталостную прочность. Формула Гаффа-Полларда.

Тема 2. Динамические воздействия и колебания упругих систем

Классификация динамических воздействий. Кинематическое и силовое возбуждение. Понятие о методах статистической динамики систем.

Распространения волн напряжений и деформаций в средах и системах. Понятие о сейсмостойкости сооружений.

Тема 3. Надежность и долговечность систем

Понятие о надежности элементов конструкций. Технические состояния, события, свойства. Взаимосвязь состояний, событий и свойств.

Основные типы отказов: мгновенные, накапливающиеся, комбинированные. Оценка вероятности отказа.

Понятие о фазовой плоскости и фазовых траекториях для двухпараметрических систем. Действительная и нормативная области работоспособности. Области неучтенных параметров и неиспользованных возможностей.

Наработка до отказа детали и группы деталей. Вероятностная оценка наработки. Связь величины наработки с риском и надежностью.

Износовая и прочностная модели отказа. Их вероятностный характер.

Тема 4. Основы экспериментальных методов исследования инженерных сооружений

Понятие об SDF-модели. Основные параметры систем: частоты собственных колебаний и коэффициент затухания. Линейные и нелинейные системы. Интеграл Дюамеля.

Силовое и кинематическое возбуждение систем. Сейсмические воздействия. Основные параметры: интенсивность, относительная продолжительность и частотный состав. Повторяемость. Карты ОСР-97. Особенности сейсмического районирования Дальнего Востока и Приморья. Уточнение сейсмичности площадок строительства. Оценка динамики сооружений при сейсмических воздействиях. Спектры реакций. Системы защиты зданий и сооружений от динамических воздействий.

Промышленная сейсмика: взрывы, транспортная и технологическая вибрация.

МОДУЛЬ 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перспективные направления развития прикладных прочностных наук. Связь экспериментальных и теоретических исследований как основа их успешного выполнения. Роль инженерного корпуса России как гаранта национальной безопасности.

СРС

2

2

2

2

2

2

2

2

2

СРС

2

2

2

2

2

2

2

2

2