Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сопротивление материалов. Методические рекомендации по выполнению расчетно-проектировочных работ
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
ПОДГОРНЫЙ А.С.
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
РАСЧЕТНО-ПРОЕКТИРОВОЧНЫХ РАБОТ
Альтаир-МГАВТ
Москва
2009
УДК 531
Подгорный А.С.
Сопротивление материалов. Методические рекомендации по
выполнению расчетно-проектировочных работ. М.: Альтаир-МГАВТ,
2009. 59 с., 23 ил.
В методических рекомендациях представлен материал по расчетно-
проектировочным работам по дисциплине «Сопротивление материалов»,
предназначенный для самостоятельной работы студентов при изучении
предмета и охватывает все основные темы дисциплины, что позволит
студентам наиболее полно изучить важнейшие разделы и разобраться в
вопросах расчета конструкций. В рекомендациях в качестве приложения
включено большое количество справочного материала, в том числе и
сортаменты на прокатные профили.
Предназначены для студентов технических специальностей:
180101 Кораблестроение
180103 Судовые энергетические установки
180403 Эксплуатация судовых энергетических установок
180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств
автоматики»
190602 Эксплуатация перегрузочного оборудования и транспортных
терминалов
270104 Гидротехническое строительство.
Рецензенты: доктор технических наук, профессор А.В. Коргин (МГСУ),
кандидат технических наук, доцент В.В. Суринов (МГАВТ).
Рассмотрено на заседании кафедры (от 31 августа 2009г.)
Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом МГАВТ.
Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать
материалов несут авторы и кафедры академии, выпускающие учебнометодические материалы.
© МГАВТ , 2009
©Подгорный А.С., 2009
СОДЕРЖАНИЕ:
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Задание I. Расчёт на растяжение и сжатие ступенчатого стержня . . . . 8
Задание II. Расчёт геометрических характеристик плоских сечений . . . 10
Задание III. Расчет вала при кручении, с определением рациональной
формы поперечного сечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Задание IV. Изгиб статически определимой балки, построение эпюр и
подбор сечений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Задание V. Сложное сопротивление . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Задание VI. Расчёт статически неопределимой рамы . . . . . . . . . . 35
Задание VII. Расчет элементов вала на выносливость . . . . . . . . . 38
Задание VIII. Расчёт статически неопределимой подмоторной балки . . 41
Образец титульного листа РПЗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Справочные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3
Введение
Сопротивление материалов – это наука о прочности элементов, сооружений
и машин, краеугольный камень инженерного образования. Она учит будущих
инженеров так рассчитывать конструкции и сооружения, чтобы они были
прочны, надежны и экономичны. В этом плане самостоятельное выполнение
расчетных работ является эффективным методом усвоения изучаемого
материала дисциплины, т.к. практическая часть курса имеет целью не только
обучить студента методам расчета на прочность, жесткость и устойчивость, но
и привить ему навыки четкого и грамотного оформления отчета при
проектировании машин и сооружений. Кроме этого, выполнение расчетно-
проектировочных работ способствует развитию технического мышления у
будущих инженеров. Использование при выполнении расчетно-
проектировочных работ ЭВМ позволяет студентам не только проверить
полученные самостоятельным путем результаты, но и наглядно увидеть
существенную экономию времени, затрачиваемого на непроизводительные
вычисления требуемых величин, а в конечном счете ставится цель привить
будущим инженерам потребность в применении ЭВМ при решении конкретных
задач и дать необходимые навыки использования ЭВМ в технических расчетах.
Общие указания
Приступая к выполнению задания, студент должен, прежде всего, изучить
по конспектам лекций и учебнику теоретический материал соответствующего
раздела курса, затем детально разобрать примеры и задачи, решенные на
лекциях и семинарах.
Расчетно-проектировочные работы являются для студентов практически
первым опытом самостоятельного решения достаточно крупных инженерных
задач, и кафедра требует не только их правильного расчета, но и четкого
оформления в логической последовательности изложения решения,
согласованности в обозначениях на расчетных схемах и в тексте,
обязательности выводов (заключений) и т.п., что дает возможность студенту
4
приобрести навыки оформления результатов инженерных расчетов,
необходимые ему в последствии при составлении расчетно-пояснительных
записок к курсовым и дипломным проектам.
Для проверки полученных числовых результатов и построенных эпюр
рекомендуется использование ПЭВМ.
Методика выполнения расчетно-проектировочного
домашнего задания
Выполнение расчетно-проектировочного задания (РПЗ) следует начинать с
анализа исходных условий задачи и составления плана ее решения. Вчерне
студент производит необходимые выкладки – строит вспомогательные,
основные, эквивалентные и прочие системы, записывает нужные для решения
именно этой задачи формулы и уравнения (уравнения статического равновесия,
уравнения перемещений или совместимости деформаций). На этом этапе
студенту следует проконсультироваться у преподавателя, чтобы исключить
потери времени в ходе последующего расчета.
Выполненное задание должно состоять из расчетно-текстовой
(пояснительной части) и графической частей (эпюры внутренних усилий,
напряжений, перемещений).
Расчетно-текстовая часть пишется чернилами на одной стороне бумаги
формата А4. Титульный лист оформляется согласно образцу (приложение №1).
На первых страницах помещается содержание задания (условие задачи) и
исходные данные, включая схему. Затем дается анализ поставленной задачи и
само решение по этапам (с подзаголовками). Решение должно сопровождаться
ссылками на законы, теоремы, формулы и в необходимых случаях
иллюстрироваться чертежами или схемами. Последние обязательно
нумеруются. Необходимо четко формулировать и отграничивать отдельные
этапы расчета. Многословные пояснения с пересказом учебника не требуются,
5
однако краткие, последовательные и грамотные, без сокращения слов,
объяснения должны быть.
При расчетах следует избегать второстепенных действий. Окончательный
результат подчеркивается. Расчет по заданию выполняется до конца, несмотря
на то, что на отдельных этапах в некоторых элементах конструкций
обнаружится несоблюдение условий прочности, жесткости или устойчивости.
В заключение, а также при необходимости и в ходе расчета производятся
проверочные действия, показывается точность полученного результата и дается
анализ с точки зрения возможности работы конструкции при данных условиях,
рациональности формы и размеров элементов конструкции, возможности (либо
необходимости) изменения формы или размеров сечений и нагрузок.
Численные выкладки, с одной стороны, не должны быть перегружены
различными промежуточными действиями (преобразования, сокращения и т.д.),
а с другой стороны, должны быть удобны для быстрого контроля правильности
решения и отыскания возможных ошибок.
Следует придерживаться такого порядка при расчетах: записывается
окончательная расчетная формула в буквенном виде, затем вместо букв
подставляются соответствующие числа каких-либо преобразовании и потом
записывается окончательный численный результат (Формула – числа –
результат). Размерность проставляется только у конечного числа.
В технических дисциплинах вычисления, как правило, ведутся с точностью
до трех первых значащих цифр. Этими же соображениями нужно
руководствоваться и при округлении окончательных числовых результатов
расчета. В расчетах необходимо использовать рекомендуемую
Государственным стандартом Международную систему единиц (СИ)
Как правило, в домашних расчетно-проектировочных заданиях студенту
предлагается провести элементарные графические исследования полученных
результатов путем построения эпюр, графиков наиболее характерных функций.
При этом студент, используя знания и навыки, полученные в курсе математики,
должен выбрать масштаб по координатным осям, а затем по необходимому
6
числу точек четко построить график. При выборе масштаба следует стремиться
к наибольшей наглядности результатов расчета и обеспечить сопоставления
этих результатов. По координатным осям необходимо проставлять обозначения
соответствующего параметра и его размерность. Надо избегать такого
размещения материала, при котором часть эпюр оказывается на одной
странице, а часть переносится на следующую, - это затрудняет в дальнейшем
анализ построенных эпюр и их проверку. Любой расчет теряет смысл, если в
ходе его допускаются ошибки в выкладках. Поэтому следует, с одной стороны,
внимательно и ответственно выполнять все математические операции, включая
элементарные, а с другой стороны, использовать возможность проверить
результат. Пренебрежение "арифметикой" со стороны инженера недопустимо
ни в малейшей степени.
Прием заданий
Выполненное расчетно-проектировочное задание предъявляется
преподавателю в часы консультаций согласно графику учебных занятий. В
процессе приема заданий студентам предлагаются вопросы или задачи по
данной теме для выяснения глубины усвоения материала. При слабых ответах
даже при наличии правильно выполненного задания студенту назначается
повторная сдача или выдается новый вариант РПЗ (особенно, если имеются
серьёзные ошибки в выполнении задания). Принятые задания подписываются
преподавателем и сохраняются на кафедре до сдачи экзамена.
У студентов, активно работающих на практических занятиях (семинарах) и
досрочно сдающих задания, последние могут приниматься без дополнительных
вопросов. При задержке студентом представления задания оно принимается
только с разрешения деканата.
Содержание и исходные данные помещены в начале каждой задачи.
Исходные данные сведены в таблицы, их значения должны соответствовать
варианту работы.
7
Настоящее пособие, кроме вариантов расчётно-проектировочных работ,
порядка их выдачи, приёма и оформления, содержит справочные данные,
необходимые для расчётов.
Задание I. Расчёт на растяжение и сжатие ступенчатого стержня
Для ступенчатого стержня, заданного вариантом задания, требуется:
1. Построить эпюру нормальных усилий, возникающих в поперечных
сечениях.
2. Определить необходимые для обеспечения прочности диаметры
ступеней, после чего привести расчётную схему стержня изобразив все
размеры в масштабе.
3. Построить эпюры продольных сил, нормальных напряжений
поперечных сечениях и осевых перемещений по длине стержня.
8
9
первая
цифра
варианта
h
(см)
последняя
цифра
варианта
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
5
6
7
8
9
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,60
0,50
0,40
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,30
0,25
0,25
Задание II. Расчёт геометрических характеристик плоских сечений
Задание связано с расчётом геометрических характеристик плоского
сечения, имеющего одну ось симметрии, аналитическим методом и (по
решению преподавателя) с применением ЭВМ по программе, разработанной на
кафедре.
Для заданной вариантом формы поперечного сечения с одной осью
симметрии (№ рисунка сечения соответствует порядковому номеру студента по
списку в журнале занятий) определить положение главных центральных осей
инерции и величину моментов инерции, моментов сопротивления и радиусов
инерции относительно этих осей. Построить эллипс инерции.
Факультативно: решить данную задачу с помощью ЭВМ и сравнить
полученные результаты. Методические указания по расчёту геометрических
характеристик плоских сечений произвольной формы с применением ЭВМ
имеются на кафедре.
Таблица расчётных данных к задаче.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]