- •1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
- •2. ПРОГРАММА КУРСА
- •2.1. Разделы курса
- •Тема 1. Основные понятия и допущения
- •Тема 2. Растяжение (сжатие) прямого стержня
- •Тема 3. Основные характеристики механических свойств материалов
- •Тема 4. Методы инженерных расчетов на прочность и жесткость
- •Тема 5. Основы теории напряженного и деформированного состояний
- •Тема 6. Экспериментальные методы исследования напряжений и деформаций
- •Тема 7. Теории прочности и пластичности
- •Тема 8. Геометрические характеристики поперечных сечений
- •Тема 9. Сдвиг
- •Тема 10. Кручение цилиндрического стержня
- •Тема 11. Плоский изгиб прямого бруса
- •Тема 12. Расчет простейших статически неопределимых систем
- •Тема 13. Сложное сопротивление бруса
- •Тема 14. Устойчивость сжатых стержней
- •Тема 15. Расчет толстостенных труб и тонкостенных сосудов
- •Тема 16. Простейшие задачи при динамическом нагружении
- •Тема 17. Принципы расчета элементов конструкций, работающих за пределами упругости
- •2.2. Учебно-методическая карта дисциплины
- •2.3. Перечень тем практических занятий
- •2.4. Перечень тем лабораторных работ
- •2.5. Перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы студентов
- •2.7. Методы (технологии) обучения
- •3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
- •3.1. Растяжение и сжатие прямого стержня
- •3.1.1. Внутренние усилия
- •3.1.2. Напряжения в поперечных сечениях бруса
- •3.1.3. Деформации и перемещения при растяжении и сжатии
- •3.1.4. Статически неопределимые системы при растяжении и сжатии
- •3.2. Геометрические характеристики плоских сечений
- •3.3. Кручение цилиндрического стержня
- •3.3.1. Определение крутящих моментов и построение их эпюр
- •3.3.2. Определение напряжений и деформаций при кручении вала с круглым поперечным сечением
- •3.3.3. Подбор диаметра вала круглого сечения по прочности
- •3.3.4. Подбор диаметра вала по жёсткости
- •3.4. Плоский изгиб прямого бруса
- •3.4.1. Виды изгиба стержней
- •3.4.2. Определение опорных реакций
- •3.4.3. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и распределенной нагрузкой
- •3.4.4. Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил в балках
- •3.4.5. Определение напряжений при изгибе
- •3.5. Определение перемещений при изгибе балок
- •3.5.1. Метод начальных параметров
- •3.6. Статически неопределимые балки
- •3.7. Сложное сопротивление
- •3.7.1. Внецентренное растяжение или сжатие
- •3.7.2. Косой изгиб
- •3.7.3. Расчет на прочность пространственного бруса
- •3.7.4. Изгиб с кручением
- •3.7.5. Расчет цилиндрических винтовых пружин
- •3.8. Продольный изгиб стержней
- •3.9. Динамическое действие нагрузки
- •3.9.1. расчет на действие сил инерции
- •3.9.2. Расчет на ударную нагрузку
- •3.10. Напряженно-деформированное состояния в точке
- •4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
- •5. ПРИЛОЖЕНИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Математические методы в строительстве»
Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине "МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ"
для специальности
1-36 11 01-01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование (производство и эксплуатация)»
Минск БНТУ 2020
Составители:
Евсеева Е.А., Скачек П.Д.
Рецензенты:
Белорусский государственный аграрный технический университет, кафедра механики материалов и деталей машин, заведующий кафедрой, кандидат
технических наук, доцент Основин В.Н.; Гродненский государственный университет им. Я.Купалы, кафедра технической
механики, заведующий кафедрой, доктор технических наук, профессор Барсуков В.Г.
Электронный учебно-методический комплекс содержит данные, необходимые для изучения дисциплины «Механика материалов». В теоретическом разделе учебно-методического комплекса изложены основные методы расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при простом и сложном видах сопротивления. Приведены примеры расчета и представлены задания для самостоятельной работы студентов.
© Белорусский национальный технический университет, 2020
© Евсеева Е.А., Скачек П.Д., 2020
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА................................................................................ |
5 |
2. ПРОГРАММА КУРСА ............................................................................................... |
7 |
2.1. Разделы курса ................................................................................................... |
7 |
2.2. Учебно-методическая карта дисциплины.................................................... |
15 |
2.3. Перечень тем практических занятий............................................................ |
16 |
2.4. Перечень тем лабораторных работ............................................................... |
17 |
2.5. Перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы |
|
студентов................................................................................................................ |
18 |
2.6. Методические рекомендации по организации и выполнению |
|
самостоятельной работы студентов .................................................................... |
18 |
2.7. Методы (технологии) обучения.................................................................... |
18 |
2.8. Информационно-методическая часть .......................................................... |
19 |
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ........................................... |
21 |
3.1. Растяжение и сжатие прямого стержня ....................................................... |
21 |
3.1.1. Внутренние усилия................................................................................. |
21 |
3.1.2. Напряжения в поперечных сечениях бруса ......................................... |
22 |
3.1.3. Деформации и перемещения при растяжении и сжатии.................... |
22 |
3.1.4. Статически неопределимые системы при растяжении и сжатии...... |
33 |
3.2. Геометрические характеристики плоских сечений ..................................... |
40 |
3.3. Кручение цилиндрического стержня ........................................................... |
45 |
3.3.1. Определение крутящих моментов и построение их эпюр ................. |
45 |
3.3.2. Определение напряжений и деформаций при кручении вала с |
|
круглым поперечным сечением ...................................................................... |
46 |
3.3.3. Подбор диаметра вала круглого сечения по прочности..................... |
48 |
3.3.4. Подбор диаметра вала по жёсткости.................................................... |
48 |
3.4. Плоский изгиб прямого бруса....................................................................... |
56 |
3.4.1. Виды изгиба стержней ........................................................................... |
56 |
3.4.2. Определение опорных реакций ............................................................ |
56 |
3.4.3. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, |
|
поперечной силой и распределенной нагрузкой........................................... |
57 |
3.4.4. Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил в балках |
|
............................................................................................................................ |
57 |
3.4.5. Определение напряжений при изгибе.................................................. |
57 |
3.5. Определение перемещений при изгибе балок............................................. |
78 |
3.5.1. Метод начальных параметров............................................................... |
78 |
3.6. Статически неопределимые балки ............................................................... |
87 |
3.7. Сложное сопротивление ................................................................................ |
96 |
3
3.7.1. Внецентренное растяжение или сжатие............................................... |
96 |
3.7.2. Косой изгиб ........................................................................................... |
101 |
3.7.3. Расчет на прочность пространственного бруса................................. |
105 |
3.7.4. Изгиб с кручением................................................................................ |
110 |
3.7.5. Расчет цилиндрических винтовых пружин ....................................... |
116 |
3.8. Продольный изгиб стержней ...................................................................... |
120 |
3.9. Динамическое действие нагрузки............................................................... |
129 |
3.9.1. Расчет на действие сил инерции ......................................................... |
130 |
3.9.2. Расчет на ударную нагрузку................................................................ |
131 |
3.10. Напряженно-деформированное состояния в точке ................................ |
136 |
4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ.......................................................... |
147 |
5. ПРИЛОЖЕНИЯ ....................................................................................................... |
248 |
4
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине «Механика материалов» разработана для направления специальности 1-36 11 01-01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование (производство и эксплуатация)» со сроком обучения 4 года.
Целью преподавания дисциплины является – научить студентов проводить расчеты типовых элементов строительных конструкций на прочность, жесткость, устойчивость и долговечность, правильно выбирать конструкционные материалы и форму сечений конструкций, обеспечивающие требуемые запасы надежности и безопасность их эксплуатации.
Основными задачами преподавания дисциплины являются: развить навыки по применению методов расчетов механики материалов и теории упругости при изучении курсов «Детали машин», «Строительная механика и расчет металлоконструкций», «Технические основы создания машин».
Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении таких курсов, как «Математика», «Физика» и «Теоретическая механика».
Воснове учебной дисциплины лежат фундаментальные положения математики, физики и механики. Знания и умения, полученные студентами при изучении данной дисциплины, необходимы для освоения последующих специальных дисциплин и дисциплин специализаций, связанных с проектированием и расчетом деталей, узлов и агрегатов машин.
Врезультате изучения дисциплины «Механика материалов» студент должен:
знать:
–основные гипотезы механики материалов о свойствах конструкционных материалов и характере деформации;
–методы расчета типовых элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость;
–методы экспериментального исследования напряжений и деформаций;
уметь:
–применить на практике методы и подходы к решению инженерных задач расчета конструкций, деталей и узлов машин на прочность, жесткость и устойчивость;
–исследовать напряжения и деформации экспериментальными методами;
–осуществлять постановку задач с учетом сложных эксплуатационных условий функционирования исследуемого объекта;
владеть:
–методами теоретического и экспериментального анализа конструкций на прочность, жесткость и устойчивость с учетом свойств конструкционных материалов;
–методами расчета конструкций для их оптимального использования.
–методами расчета деталей и узлов на прочность.
Освоение данной учебной дисциплины обеспечивает формирование следующих компетенций:
5
АК-1. Уметь применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических и практических задач.
АК-2. Владеть системным и сравнительным анализом. АК-3. Владеть исследовательскими навыками.
АК-4. Уметь работать самостоятельно.
АК-6. Владеть междисциплинарным подходом при решении проблем. АК-7. Иметь навыки, связанные с использованием технических устройств,
управлением информацией и работой с компьютером.
АК-9. Уметь учиться, повышать свою квалификацию в течение всей жизни. СЛК-5. Быть способным к критике и самокритике (критическое мышление). СЛК-6. Уметь работать в команде.
СЛК-7. Самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.
ПК-10. Владеть методами определения технико-экономических показателей ПТМ и СДМ;
ПК-11. Владеть методами расчета энергетических, кинематических, динамических и силовых параметров ПТМ и СДМ и их проектирования;
ПК-12. Владеть методами контроля параметров машин (ПТМ и СДМ), применяемых в строительном комплексе;
ПК-13. Владеть методами диагностирования и оценки остаточного ресурса конструкций, механизмов и деталей ПТМ и СДМ;
ПК-14. Владеть методами монтажа, наладки, испытаний ПТМ и СДМ, лифтов и подъемников;
ПК-15. Владеть способами оценки и уменьшения вредного влияния ПТМ и СДМ на окружающую среду;
ПК-16. Оценивать патентоспособность технических решений, проводить патентные исследования;
ПК-17. Обеспечивать при проектировании безопасность конструкций ПТМ и
СДМ;
ПК-18. В составе группы специалистов по проектированию ПТМ и СДМ, лифтов и подъемников или самостоятельно разрабатывать перспективный план развития отдельных машин, выполнять технико-экономическое обоснование структурной единицы машины или машины в целом;
ПК-19. Рассчитывать и проектировать ПТМ и СДМ, лифты и подъемники общего и специального назначения, работающих в условиях динамического нагружения в повторно-кратковременном режиме;
ПК-20. Применять теорию, методы расчета и режимы работы ПТМ и СДМ машин при физическом и математическом моделировании процессов;
ПК-21. Осуществлять оптимизацию параметров несущих конструкций, отдельных структурных единиц ПТМ и СДМ с целью снижения их металлоемкости и энергозатрат на изготовление и ремонт.
Согласно учебному плану для очной формы получения высшего образования на изучение дисциплины отведено всего 240 ч., в том числе 120 аудиторных занятий.
6
