Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

597

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
584.99 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

СибАДИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования « б рск й государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ (НДС) В ТОЧКЕ ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА

Учебно-методическое пособие

Составители: С.А. МАКЕЕВ, З.Н. СОКОЛОВСКИЙ

Омск 2017

УДК 624.04

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации,

причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция

 

Р47

маркировке не подлежит.

 

 

 

 

 

 

 

Рецензенты:

СибАДИРИО ИПК . 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1 © ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2017

д-р техн. наук В.И. Сологаев (ОмГАУ); д-р техн. наук С.В. Савельев (СибАДИ); д-р техн. наук А.В. Бородин (ОмГУПС)

Работа утверждена научно-метод ческ м советом направления «Строительство» в качестве научно-методического пособия.

Р47 Решение задач напряженно-деформ рованного состояния (НДС) в точке деформируемого твердого тела [Электронный ресурс] : учебно-

методическое пособие / сост. : С.А. Макеев, Соколовск й З.Н. – Электрон. дан. Омск : СибАДИ, 2017. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r_plus/ cgiirbis_64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.

Дано практическое видео руководство по автоматизированному решению задач напряженно-деформированного состояния (НДС) в точке деформируе-

мого тела. Приведены многочисленные примеры проверочных и проектных расчетов.

Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. Содержит видеофрагменты обучающего и демонстрационного характера, которые воспроизводятся с

помощью Windows Media.

Предназначено для обучающихся всех форм обучения по направлению «Строительство» и специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» как основа для самостоятельного изучения и освоения отдельных разделов курсов – «Сопротивление материалов», «Физико-механические основы

расчетов строительных конструкций», «Вычислительные методы в строительстве».

Мультимедийное издание (700 КБ)

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 МБ; Windows XP/Vista/7;

DVD-ROM; 1 ГБ свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader; Windows Media Player, колонки Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова

Издание первое. Дата подписания к использованию Издательско-полиграфический комплекс СибА И. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

 

одержание

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Видео урок № 1. Краткая теория (длительность 20 минут)

6

 

 

 

 

 

 

 

 

СибАДИ

6

 

Видео урок № 2. Расчет главных напряжений (длительность 11 ми-

 

 

 

нут)

 

 

 

Видео урок № 3. Главные напряжения и главные площадки (Плос-

7

 

 

кое напряженное состоян е) (длительность 25 минут)

 

 

 

Видео урок № 4. Напряжения при линейном (одноосном) напряжен-

7

 

 

ном состоян (дл тельность 5 минут)

 

 

 

Excel-файл «Расчет главных напряжений»

7

 

 

Вопросы по остаточным знаниям

8

 

 

Библиографический список

13

 

 

 

 

 

Ссылка на справочные и нормативные материалы

 

 

 

 

 

 

 

Видео по переводу технических единиц:

 

 

 

- 1 Н это сколько…?

 

 

 

- 1 Па это много или мало?

 

 

 

- Как перевести, например, 20 МПа в кгс/см2?

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Электронное учебно-методическое пособие можно использовать для

эффективной организации аудиторной и внеаудиторной самостоятельной

работы обучающихся при выполнении лабораторных работ и практических

расчетов напряженно-деформированного состояния (НДС) в точке дефор-

мируемого твердого тела при произвольном загружении. Такое пособие по

С

 

 

сравнению с традиционным электронным курсом, размещенным в системе

дистанционного обучения вуза, имеет ряд преимуществ:

- неогран ченный доступ;

 

- возможность

спользования в условиях подключения к сети Интер-

прилагаемом

 

нет;

 

 

- удобная для воспр ятия форма в виде видео уроков;

- возможность выполнения самостоятельных практических расчетов в

Excel-ша лоне.

 

Целью посо

я является ознакомление обучающихся с методами ре-

пособии

 

шения задач определен я главных напряжений в точке деформируемого

твердого тела.

 

 

Матер алы, представленные в

, предназначены для обучаю-

щихся всех форм о учен я по направлению «Строительство» и специаль-

 

А

ности «Строительство уникальных зданий и сооружений» как основа для самостоятельного изучения и освоения отдельных разделов курсов – «Сопротивление материалов», «Физико-механические основы расчетов строительных конструкций», «Вычислительные методы в строительстве».

1.Познакомиться с принципамиДпостроения, функциональными возможностями и особенностями организации информационного, технического и программного обеспечения, используемогоИпри решении инженерных

инаучных задач в строительстве;

2.Приобретение обучающимися навыков применения современных информационных технологий и программных комплексов в практике определения главных напряжений.

3.Практическое освоение численных методов анализа прочности, жесткости конструкций.

В результате изучения учебного материала, содержащегося в видео курсе, обучающийся будет:

Знать:

-методы решения научно-технических задач при проектировании элементов конструкций в напряженно-деформированном состоянии;

-основы компьютерного моделирования строительных конструкций;

-основы расчетов на прочность, жесткость стержней.

4

Уметь:

- формулировать и решать практические задачи, возникающие в ходе научно-исследовательских и проектных работ по расчету и разработке конструкций, требующих использования современных вычислительных средств и программного обеспечения;

- планировать исследования и обрабатывать результаты с использованием современных компьютерных технологий;

- выбирать

параметры строительных конструкций, обеспечиваю-

С

щие нормативные требования по прочности и жесткости;

- обрабатывать полученную в ходе исследований информацию,

анализ ровать

осмысл вать ее с учетом задач исследований.

Владеть:

навыкамисамостоятельной научно-исследовательской деятельности в области проведен я по ска и от ора информации, компьютерного моде-

- техн кой практ ческими навыками разработки физических и математическ х, в том ч сле компьютерных моделей строительных конст-

рукций при сложных загружениях;

- программами расчета конструкций на прочность и жесткость;

- современными IT технологиями расчета и проектирования строи-

лирован я бконструкц й с использованием современных программных комплексов и компьютерныхАтехнологий.

тельных констру ц й;

Д И

5

Электронное учебно-методическое пособие «Решение задач на- пряжено-деформированного состояния (НДС) в точке деформируемого

твердого тела»

В электронное учебно-методическое пособие входит 4 видеоурока и автоматизированный Excel-шаблон «Расчет главных напряжений».

В видеоуроках дан краткий обзор теоретических основ и практика расчетов напряженного состояния в точке деформируемого твердого тела:

- направляющие косинусы; - нормаль сечению;

- полное напряжен е, нормальное напряжение, касательное напряже-

ние.

- тензор напряжен й;

- главные напряжен я;

С

- главные оси;

-

анты тензора напряжений;

- д аграмма Мора.

инвар

 

Краткое содержание электронного учебного пособия

Видео урок № 1. Краткая теория

 

б

 

А

В видео уроке дан краткий о зор теоретических основ напряженного состояния в точке твердого деформируемого тела:

- система координат и направляющие косинусы нормали в точке сече-

ния;

-напряжения на наклонной площадке в точке в проекциях на нормаль

иплоскость;

-напряжения на координатных площадках в точке. Тензор напряже-

ний;

-напряжения на наклонной площадке в точке в проекциях на оси координат.

В видеоуроке даются уравнения равновесия выделенного элемента,

главные напряжения в точке, характеристическое уравнение, инварианты напряженного состояния в точке упругого тела, диаграмма (круги) Мора.ИД

Видео урок № 2. Расчет главных напряжений

Видео урок обучает определению главных напряжений путем нахождения корней характеристического уравнения.

6

Видео урок № 3. Главные напряжения и главные площадки (Плоское напряженное состояние)

Видео урок дает технику оп6ределению главных напряжений и главных площадок путем поиска направляющих косинусов, при которых на искомых площадках касательные напряжения равны нулю, объясняет построение диаграммы Мора.

Видео урок № 4. Напряжения при линейном (одноосном) напряжен- ном состоян

В в део уроке пр водится анализ одноосного напряженного состоя-

.

 

 

 

С

 

 

Excel-шаблон автоматизированного решения задач «Расчет главных

напряжен й» скачать здесь

 

ния

 

Необход мые

сходные данные, справочная и нормативная литерату-

ра представлены здесь.

 

Для

 

практических навыков в переводе технических

 

приобретения

единиц рекомендуется изучить следующие видеоматериалы:

- 1 Н это сколько…?

 

- 1 Па это много или мало?

 

 

 

А

- Как перевести, например, 20 МПа в кгс/см2?

 

 

 

Д

 

 

 

И

7

Вопросы по оценке остаточных знаний

1.С какой целью проводится анализ напряженного состояния в точке? В чем заключается анализ напряженного состояния?

2.Что такое главные напряжения, как они находятся? Определение главных площадок.

3.Что обозначают индексы касательного напряжения?

4.Как должны быть направлены главные напряжения, ориентируясь

по касательным напряжениям на двух взаимно перпендикулярных площадках?

СибАДИ состояния.

5. колько главных площадок можно выделить в каждой точке на-

пряженного тела, как они расположены относительно друг друга?

6. Определен е напряжений в наклонных площадках при плоском напряженном состоян .

7. Какой случай плоского напряженного состояния называется чис-

тым сдв гом?

8.

Зап ш те закон Гука при чистом сдвиге.

9.

Как е площадки называются площадками чистого сдвига?

10.

Когда на людается чистый сдвиг?

11.

Как вза мосвязаны между собой главные напряжения при чистом

сдвиге?

 

12.

Как взаимосвязаны главные напряжения с τmax?

13.

Под каким углом располагаются главные площадки, если на гра-

нях элемента действуют только τ (чистый сдвиг)?

14.

Как аналитически и графически определить значение главных на-

пряжений при плоском напряженном состоянии.

15.

Как аналитически и графически определить положение главных

площадок при плоском напряженном состоянии?

16.

На какие классы делится напряженное состояние в точке в зави-

симости от знака главных напряжений?

17.

Что такое чистое трехосное растяжение? Где при каких услови-

ях оно может возникнуть?

18.

Какое напряженное состояние в точке возникает в сферическом

сосуде при внутреннем давлении? Как это отражается кругами Мора?

19.

Приведите пример элемента конструкции, испытывающей сме-

шанное трехосное напряженное состояние. Как выглядят круги Мора?

20.

Запишите обобщенный закон Гука для плоского напряженного

21.Какие величины связывает обобщенный закон Гука?

22.Какое напряженное состояние называется пространственным (трехосным), плоским (двухосным) и линейным (одноосным)?

23.Сформулируйте закон парности касательных напряжений?

24.Чему равна сумма нормальных напряжений на любых двух взаимно перпендикулярных площадках?

25.Что представляют собой главные напряжения и главные площадки? Как расположены главные площадки друг относительно друга?

8

26.

Чему равны касательные напряжения на главных площадках?

27.

Почему инварианты напряжений величины постоянные?

28.

Как изменяются величины σ и τ при повороте площадки на угол α

в случае плоского напряженного состояния?

29.

Дайте определение линейного, плоского, объемного напряженно-

го состояний используя понятия «главные площадки».

30.

Как ориентированы площадки, в которых действуют τэкстр, по от-

ношению к главным?

31.

В каких площадках возникают экстремальные касательные на-

СибАДИ

пряжения? Сколько этих площадок?

32.

Чему равны экстремальные касательные напряжения?

33.

Чему равны на большие значения касательных напряжений в

случае плоского напряженного состояния?

34.

Нап ш те формулы, выражающие обобщенный закон Гука?

35.

Что называется напряженным состоянием в данной точке дефор-

мируемого тела?

36.

Как определ ть напряжение на наклонной площадке растянутого

стержня?

37.

Как называются площадки, по которым действуют наибольшие и

наименьш е нормальные напряжения?

38.

Из скольк х напряжений состоит тензор? Сколько из них опреде-

ляющих?

39.

Что такое главная площадка и главное напряжение?

40.

Для одной той же точки могут ли тензоры иметь различную за-

пись?

 

41.

Почему в тензоре, выраженном в главных напряжениях шесть ну-

лей?

 

42.

Какие индексы имеют касательные напряжения?

43.

Как записывают напряжения в тензоре?

44.

По какой формуле вычисляются главные напряжения для случая

плоского напряженного состояния?

45.

Как вычисляются наибольшие касательные напряжения для слу-

чая плоского напряженного состояния? В каких площадках они возника-

ют?

 

46.

Как производится графическое построение для определения на-

пряжений в наклонных площадках в случае плоского напряженного со-

стояния?

 

47.

Чему равно наибольшее касательное напряжение в случае плоско-

го и объемного напряженного состояния?

48.

Чему равны нормальные и касательные напряжения в наклонной

площадке при одноосном напряженном состоянии?

49.

Чему равны нормальные и касательные напряжения при плоском

напряженном состоянии?

50.

Чему равны и в каких площадках возникают наибольшие каса-

тельные напряжения?

9

51.

Какой площадкой является поперечное сечение при осевом рас-

тяжении бруса?

52.

Для чего служит круг Мора? Как его построить?

53.

Как по кругу Мора определить нормальное и касательные напря-

жение в наклонной площадке?

54.

Как на круге Мора подтверждается закон парности касательных

напряжений?

55.

Как построить круг Мора для плоского напряженного состояния?

56.

Как с помощью круга Мора определить значения главных напря-

СибАДИ

жений?

 

57.

Как по кругу Мора определить положение главных площадок?

58.

Как связаны л нейные деформации и перемещения? Напишите

формулы.

59.

Нап ш те формулы взаимосвязи угловых деформаций и переме-

щений.

 

60.

Для чего нужны уравнения неразрывности деформаций? На какие

группы делятся уравнен я?

61.

Нап ш те формулу продольной деформации для одноосного на-

пряженного состоян я.

62.

Нап ш те формулу поперечной деформации при одноосном на-

пряженном состоян . Почему в формуле знак минус?

63.

Сколько продольных сколько поперечных деформаций наблю-

дается при трехосном напряженном состоянии?

64.

Какие деформации вызывают касательные напряжения, а какие

нормальные?

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]