87

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Д. Серикбаева

Е.Б. Шестакова л.П. Есипенко Инженерная механика 1

Методические указания

для самостоятельной работы студентов

специальности 5В072900 «Строительство»

Усть-Каменогорск

2014

УДК 539.3/.6(075.8)

Шестакова Е.Б. Инженерная механика 1. Методические указания для самостоятельной работы студентов специальности 5В072900 «Строительство», /Е.Б. Шестакова, Л.П. Есипенко. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2014.- 103 с.

Методические указания содержит краткие теоретические сведения по представленным темам, задания на практические занятия, а также нормативно-справочную информацию, представленную в приложениях. В данные методические указания включены задачи по основным разделам дисциплины: реакции связей и опор, плоская и пространственная системы сходящихся сил, простейшие виды деформаций и методы расчета на прочность и жесткость при растяжении, сжатии, изгибе, статически определимые и неопределимые системы, теория напряженно-деформированного состояния, а также устойчивость прямого бруса при продольном сжатии.

Утверждено методической комиссией Архитекрутно-строительного факультета

Протокол №_______ от «_____» ______________________ 2014 г.

© ВКГТУ им. Д. Серикбаева,

2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение					5
1	Связи и их реакции. Принцип освобождаемости от связей				7
1.1	Краткие теоретические сведения о видах связей и их реакций				7
1.2 1.3 1.4	Постановка задачи № 1 Пример выполнения расчетно-проектировочной работы «Определение усилий в стержнях кронштейна» Вопросы для самопроверки				9 10 12
2	Определение реакций опор и сил в стержнях плоской фермы				13
2.1 2.1.1	Краткие теоретические сведения. Понятия о ферме Методы определения усилий в стержнях плоской фермы				13 14
2.2 2.3 2.4	Постановка задачи № 2 Пример выполнения расчетно-графической работы «Определение реакций опор и усилий в стержнях плоской фермы Вопросы для самопроверки				15 17 21
3	Опоры, опорные реакции и их определение				22
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4 4.1 4.2 4.3 4.4 5	Краткие теоретические сведения о видах опор и их реакциях Балки и виды их нагрузок Определение опорных реакций Постановка задачи № 3 Пример выполнения расчетно-проектировочной задачи «Определение опорных реакций в балках» Вопросы для самопроверки Опорные реакции в плоских статически определимых рамах Краткие теоретические сведения о плоских рамах Постановка задачи № 4 Пример выполнения расчетно-графической работы «Определение опорных реакций в плоских статически определимых рамах» Вопросы для самопроверки Геометрические характеристики плоских сечений				22 23 23 25 27 29 30 30 30 32 33 34
5.1 5.2	Краткие сведения из теории. Основные определения и формулы Преобразование моментов инерции при параллельном переносе и при повороте осей				34 34 35
5.3	Главные оси и главные моменты инерции				36
5.4 5.5 5.6	Постановка задачи № 5 Пример выполнения расчетно-проектировочной работы «Геометрические характеристики плоских фигур» Вопросы для самопроверки				37 38 42
6	Расчет на прочность при центральном растяжении статически определимой и неопределимой систем			43
6.1	Краткие теоретические сведения. Основные определения и формулы				43
6.2 6.3 6.4 6.5 6.6	Постановка задачи № 6 (тема 6.1) Постановка задачи № 6 (тема 6.2) Пример выполнения расчетно-проектировочной работы (тема 6.1- - статически определимые системы) Пример выполнения расчетно-графической работы (тема 6.2 – статически неопределимые системы ) Вопросы для самопроверки				46 48 50 51 54
7	Определение внутренних усилий для балок с расчетом на прочность				55
7.1 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.4 7.5 7.6 7.7	Общие теоретические сведения Использование теории при построении эпюр для балок Краткие теоретические сведения. Основные формулы при расчетах на прочность Задачи 1-го вида Задачи 2-го вида Задачи 3-го вида Постановка задачи № 7 Пример построения эпюр для балки Пример выполнения расчетов на прочность Вопросы для самопроверки				55 56 57 57 58 58 59 62 64 68
8	Расчет центрально-сжатых стержней на устойчивость				69
8.1 8.1.1 8.1.2 8.2 8.3 8.4	Теоретические сведения, основные определения и формулы Поверочный расчет Проектировочный расчет Постановка задачи № 8 Пример выполнения расчетно-проектировочной работы «Устойчивость центрально-сжатых стержней» Вопросы для самопроверки				69 73 73 73 76 80
	Литература				82
Приложение А основные типы связей и их реакции (обязательное)					84
Приложение Б условия равновесия для различных систем сил. Плоская система сил (обязательное)					86
Приложение В Условия равновесия для различных систем сил. Пространственная система сил (справочное)					87
Приложение Г Сортамент прокатной стали (справочное) Приложение Д Расчетные формулы площади поперечного сечения, осевых моментов, моментов сопротивления и радиусов инерции (справочное) Приложение Е Значения коэффициента φТ в зависимости от материала и гибкости λ (обязательное) Приложение Ж Образец оформления титульного листа (рекомендуемое)					88 100 102 103

ВВЕДЕНИЕ

Механика – это наука о механическом движении и взаимодействие материальных тел.

Механическое движение – это изменение с течением времени взаимного положения в пространстве материальных тел или любого другого данного тела. Покой есть частный случай механического движения, причем понятия покоя и механического движения являются относительными.

Механика является одной из самых древних наук. Термин «механика» был введен выдающимся философом древности Аристотелем. Первые научные основы учения о равновесии тел содержатся в трудах Архимеда. На всех этапах развития механика была связана с развитием производительных сил общества и способствовала техническому прогрессу.

В развитие механики значительный вклад внесли такие русские ученые как Жуковский, Мещерский и другие.

Ученым-механикам принадлежит честь решения таких проблем, как запуск первого искусственного спутника Земли, фотографирование обратной стороны Луны, первые полеты человека в космос и так далее.

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

Механика имеет отношение ко всем явлениям природы и творениям техники, и естественным научным дисциплинам. По существу, ни одно явление природы не может быть в должной степени понятно без уяснения его механической стороны, а также и ни одно творение техники нельзя создать, не принимая во внимание те или иные механические закономерности.

Инженерная механика – комплексная дисциплина, включающая в себя два раздела: «Теоретическая механика» (статика) и «Сопротивление материалов».

«Теоретическая механика» - раздел, в котором излагаются основные законы движения твердых тел и их взаимодействия.

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

Дисциплина «Инженерная механика 1» является общепрофессиональной, обеспечивающей базовые знания при усвоении специальных дисциплин, изучаемых в дальнейшем.

Приведенные в данном методическом пособии задания содержат задачи позволяющие закрепить полученные теоретические знания по разделам курса.

Расчетно-графическая работа оформляется на отдельных листах белой бумаги (с одной стороны) формата А-4 (тип шрифта – Times New Roman, кегль № 14), которые сшиваются, с обязательным соблюдением следующих полей: левая сторона – 2 см, остальные три границы – 1 см. Нумерация страниц обязательна и должна начинаться с цифры 2, включая титульный лист, который заполняется по образцу (см. «Приложение Ж») и не нумеруется.

Перед решением каждой задачи требуется: а) записать полностью ее условие с количественными данными; б) сделать чертеж в масштабе и указать на нем в буквах и цифрах все величины, используемые при расчетах.

При выполнении расчетов необходимо записывать формулу в общем виде с наименованием входящих в нее буквенных обозначений. После этого формула представляется с подставленными числовыми значениями и конечным результатом вычислений, который рекомендуется подчеркивать. В случае применения формул, не являющихся общеизвестными, а также справочных данных и тому подобное, следует в квадратных скобках указывать номера литературных источников, из которых они взяты. Список использованной литературы приводится в конце работы.

Вычисления следует вести с точностью до трех, четырех значащих цифр после запятой (ноль не являет ся значащим числом) и должны сопровождаться краткими, последовательными и грамотными пояснениями с приложением необходимого количества рисунков (чертежей, эпюр, расчетных схем).

Варианты выбираются по предложенным преподавателем двум цифрам, или номеру зачетной книжки. Первая цифра варианта соответствует букве – «а», вторая букве – «б», например:

шифр	-	0	1	0	8	6	4;
буквы	-	-	-	-	-	а	б.

Из каждого столбца или строки в зависимости от расположения букв в таблицах, необходимо выписать численные значения, которые находятся в столбце или строке совпадающей с номером буквы. Таким образом, при выше указанном шифре 010864, данные из всех столбцов, обозначенных буквой «а» следует выписать из 6-ой строки, а в столбцах, отмеченных буквой «б» - из строки 4. если буквы расположены сбоку таблицы, тогда необходимо взять данные из столбцов имеющих соответствующий номер буквы.

Допускается (в крайних случаях) ручное выполнение и дооформление только рисунков и расчетных схем, аккуратно черным цветом, использование ксерокопий и вклеивание чертежей не допустимо.

Если работа выполнена неудовлетворительно, то есть с нарушением вышеперечисленных требований, то она возвращается автору для пересмотра и доработки. В этом случае студенту следует исправить отмеченные ошибки и сдать ее вторично для проверки.

Повторная расчетно-проектировочная работа рецензируется только при условии, что к ней приложен ее первоначальный вариант с отмеченными ошибками и рецензией преподавателя. В том случае, когда требуется не полная, а частичная переработка, все необходимые исправления студент приводит в этой же контрольной работе на станицах с замечаниями преподавателя-рецензента или на дополнительных листах того же формата А 4.

Студент допускается до экзамена при сдаче и защите всех расчетно-графических работ приведенных в данном методическом пособии.