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

Механика материалов ( Задания для Кр)

.pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
1.13 Mб
Скачать

Министерство образования

Республики Беларусь

 

 

 

 

 

 

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

 

 

 

 

 

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

Кафедра «Сопротивление материалов машиностроительного

 

 

 

 

 

 

 

профиля»

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания и задания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к контрольным работам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М и н с к 2 0 0 9

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра «Сопротивление материалов машиностроительного

 

 

 

 

 

 

 

 

профиля»

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

 

 

 

 

 

 

 

Методические

 

 

и задания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к контрольным работам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для студентов техническихуказанияспециальностей

 

 

 

 

 

 

 

 

заочной

 

обучения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М и н с к 2 0 0 9

УДК 620.1 (075.4)

ББК 30.3я7 М 55

С о с т а в и т е л и:

Ч.А. Якубовский, А.Ч. Якубовский

 

 

 

 

 

Р е ц е н з е н т ы:

 

 

 

У

 

 

 

 

Ю.В. Василевич, В.А. Сидоров

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания по выполнению контрольных работ

по курсу «Механика материалов» («Сопротивление материа-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

лов») предназначены для студентов технических специально-

стей заочной формы обучения высших учебных заведений. В

издании приведены варианты

 

 

 

Б

 

 

 

 

и даны указания о по-

рядке и форме выполнения контрольных работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

Указания содержат необходимую информацию для выполне-

ния контрольных работ студентами заочной формы обучения:

перечень тем основных

 

заданий

 

 

 

 

 

 

 

курса, достаточных для само-

стоятельного изучения;

 

требованияк оформлению и методиче-

ские указания по выполнению контрольных работ; контрольные

задания по каждому

разделов

курса; список литературы, ре-

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

комендуемой для изучения курса и выполнения заданий.

 

 

Использование методических указаний будет способство-

 

 

 

 

из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вать качественному выполнению студентами заочной формы

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обучения контрольных работ, а также может быть полезно

студентам при самостоятельной подготовке.

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© БНТУ, 2009

ВВЕДЕНИЕ

Механика материалов (сопротивление материалов) является одной из основных дисциплин подготовки инженеров технических специальностей. Правильное решение задач по расчету на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций, находящихся в различных эксплуатационных

условиях,

является

гарантией

надежности и долговечности

конструкции в целом.

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для успешного самостоятельного освоения курса механики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

материалов необходимо ознакомиться со всеми изучаемыми

разделами курса, составив краткий конспект по каждой теме,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

подробно разобрать примеры решения задач по основным те-

мам, выполнить контрольные задания.

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа – текущая учебная работа студента

заочной формы обучения, предусмотренная учебным планом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

изучаемой дисциплины и выполняемая самостоятельно.

 

 

 

 

Цель работы – усвоение, систематизация и закрепление учеб-

ного материала по изучаемым

и

 

 

 

 

лам дисциплины, а также

приобретение навыков примененияраздена практике знаний, полу-

ченных при самостоятельном изучении предмета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

Количество контрольных работ для студентов различных

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

специальностей устанавливается учебным планом. Рекомен-

дуемые задачи,

входящие

в состав каждой из контрольных ра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бот, указаны в таблице.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

Номера задач,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пработ

 

 

входящих в контрольные работы

 

 

 

 

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коли контрольных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К. р. № 1

 

К. р. № 2

К. р. № 3

К. р. № 4

 

 

чество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

4

 

1(а, б), 2, 3

 

4(а, б), 5, 6

7, 8, 9, 10

11, 12, 13, 14

 

Р

2

 

 

3

 

1(а, б), 2, 3, 4(а)

 

4(б), 5, 6,7, 8

9, 11, 12, 13

 

 

 

3

 

 

2

 

1(б), 2, 3, 4(а, б), 6

7, 9, 10, 11, 12

 

 

 

4

 

 

1

 

1(б), 2, 3, 4(а), 9, 12

 

 

 

3

2. Напряженно-деформированное состояние в точке

В случае изменения учебных планов допускаются дополнения и изменения в данной таблице. Кроме того, тематика задач в контрольной работе, их количество может регулироваться преподавателем.

Приступать к выполнению контрольных работ следует после тщательного изучения соответствующего раздела курса

механики материалов [1–26].

 

У

 

 

ТЕМЫ ОСНОВНЫХ РАЗДЕЛОВ КУРСА

 

 

 

 

 

 

Основные понятия

Т

 

Задачи и основные гипотезы курса «Механика материалов»

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

(«Сопротивление материалов»). Классификация объектов рас-

чета. Внешние и внутренние силовые факторыБ. Метод сече-

ний. Понятия о напряжениях и деформациях. Деформации и

перемещения.

 

 

 

й

 

 

 

1. Геометрические характеристикииплоских сечений

 

Классификация геометрическихрхарактеристик плоских се-

чений и их использование в расчетах на прочность и жесткость.

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

Статические моменты. Центр тяжести простого и сложного се-

 

 

 

 

 

т

 

 

чения. Моменты инерции плоских сечений. Свойство осевых

моментов инерции. Характерные особенности симметричных

сечений.

 

и

 

 

 

 

инерции относительно параллельно смещен-

ных осей.

з

 

инерции сложных сечений. Моменты инер-

 

 

 

ции относительно наклонных осей. Свойство инвариантности

 

 

Моменты

 

 

 

 

 

 

моментов. Главные центральные оси, их положение.

Главныепмоменты инерции. Правильные сечения. Моменты со-

противления и радиусы инерции плоских сечений.

 

осевых

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормальные и касательные напряжения. Главные напряжения и главные площадки. Виды напряженного состояния. Ли-

4

нейное напряженное состояние, напряжения на наклонной пло-

щадке. Плоское напряженное состояние, напряжения на наклон-

ных площадках (прямая и обратная задача). Объемное напря-

женное состояние. Деформированное состояние. Обобщенный

закон Гука. Относительная объемная деформация. Относитель-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

ная энергия. Энергия изменения формы и объема. Коэффици-

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

ент поперечной деформации (Пуассона). Модуль продольной

упругости (Юнга).

 

 

 

 

Н

 

 

Основные теории прочности. Основные механические ха-

рактеристики прочности и пластичности материалов. Отличи-

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

тельные особенности сопротивления пластичных и хрупких

материалов. Допускаемое напряжение. Коэффициент запаса

прочности. Абсолютная и относительная деформация. Полная

и остаточная деформация.

 

й

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Простые виды сопротивления

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

Условие

 

 

 

 

Осевое растяжение

сжатиеистержней и стержневых си-

стем, принципиальные схемы реализации. Внутренний сило-

 

 

 

т

 

 

 

 

вой фактор, эпюра продольных сил. Напряжения и их распре-

 

 

и

 

прочности. Деформации, эпюра

деление по сечению.

 

 

перемещений растянутого или сжатого стержня. Условие

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

жесткости. Работа осевого растяжения–сжатия.

 

 

 

Сдвиг.

Гука при сдвиге. Связь модуля сдвига с моду-

лем продольной упругости.

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

Кручение стержней круглого сечения, принципиальная схе-

вие

 

 

 

 

 

 

 

 

ма реализацииЗакон. Внутренний силовой фактор, эпюра крутящих

моментов. Напряжения и их распределение по сечению. Усло-

Р

прочности. Деформации, эпюра перемещений (углов по-

 

ворота сечений) скрученного стержня. Условие жесткости. Относительный угол закручивания. Работа кручения стержня круглого сечения. Кручение стержней некруглого поперечного сечения.

5

Плоский поперечный изгиб балок и рам, принципиальные

схемы реализации. Внутренние силовые факторы, эпюры по-

перечных сил и изгибающих моментов. Нормальные напря-

жения и их распределение по сечению. Условие прочности по

нормальным напряжениям. Касательные напряжения и их рас-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

пределение по сечению. Условие прочности по касательным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

напряжениям. Главные напряжения. Деформации, эпюра пере-

мещений (прогибов и

углов поворота сечений) изогнутого

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

стержня. Метод начальных параметров. Силовой метод расче-

та деформаций (метод Верещагина). Работа плоского попе-

речного изгиба.

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Статически неопределимые системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

Степень статической неопределимости. Метод сил для рас-

чета неразрезных балок, статически неопределимых рам и

других систем. Основная и эквивалентная системы. Канони-

ческие уравнения метода сил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

плоскостях

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Сложные видырсопротивления

 

 

 

 

 

и

 

, косой изгиб (в контрольных ра-

 

Изгиб в двух

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

ботах задача не предусмотрена). Внутренние силовые факто-

ры.

Положение

нейтральной оси. Напряжения и их распреде-

ление по сечению. Условие прочности. Деформации и пере-

пределениепо сечению. Условие прочности. Ядро сечения

мещения при косом изгибе.

 

 

 

 

 

 

Внецентренное растяжение–сжатие. Внутренние силовые

стержня

 

 

 

 

 

 

 

 

факторы. Положение нейтральной оси. Напряжения и их рас-

Р

 

.

Геометрические характеристики поперечного сече-

 

 

ния стержня в расчетах на прочность.

Совместное действие кручения и изгиба. Внутренние силовые факторы. Эквивалентный момент и эквивалентное напряжение. Условие прочности. Расчет валов.

6

Расчет стержней с «ломаной» или разветвленной осью, пространственных стержней.

 

 

 

 

6. Устойчивость сжатых стержней

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжения в расчетах на устойчивость. Условие устойчи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

вости. Гибкость длинномерного сжатого стержня. Коэффици-

ент условий закрепления стержня. Геометрические характери-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

стики поперечного сечения стержня в расчетах на устойчи-

вость. Критическая сила и критическое напряжение при рас-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

чете стержня на устойчивость. Формула Эйлера. Формула

Ясинского. Запас устойчивости сжатого стержня.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

7. Динамическое воздействие на систему

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

колебаний

 

 

 

 

Упругие колебания. Собственные

вынужденные колеба-

ния. Коэффициент нарастания

 

 

. Резонанс. Динами-

ческий коэффициент. Динамические напряжения и деформа-

 

 

 

 

 

деформа

 

 

 

 

 

ции при упругих колебаниях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

Ударные нагрузки. Динамическийр

коэффициент. Динами-

ческие напряжения

 

 

ции при ударе.

 

 

 

Учет сил

инерции

(в контрольных работах задача не

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

предусмотрена).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1. Порядок выбора исходных данных

Исходные данные для решения задач выбираются студентом

 

 

 

 

 

У

из таблиц, прилагаемых к условию каждой задачи, в соответ-

 

 

 

 

 

Т

ствии со своим учебным шифром. Шифром считаются три по-

следние цифры номера зачетной книжки, указанные после дроби:

 

№ ХХХХХХ / ХХХ.

Б

 

 

 

 

 

 

Например, номер зачетной книжки – 321321 / 123, тогда

шифр – 123.

 

 

 

 

 

Если номер зачетной книжки после дроби имеетНдвухзнач-

ное число:

 

 

й

 

 

№ ХХХХХХ / ХХ,

 

 

то для составления шифра следует записать перед этим чис-

 

р

 

 

 

лом ноль. Например, номер зачетной книжки – 321321 / 23,

тогда шифр – 023.

о

и

 

 

Если номер зачетной книжки после дроби имеет однознач-

ное число:

 

 

 

 

 

тогда шифр – 003.Например

 

 

 

 

 

№ ХХХХХХ / Х,

 

 

то для составлениятшифра следует записать перед этим чис-

лом два ноля.

, номер зачетной книжки – 321321 / 3,

о

 

 

 

 

 

выписыва

 

 

 

 

 

Таблицызисходных данных состоят из трех частей. Из каж-

дой части таблицы (в порядке расположения цифр в шифре)

данныесо строки 2, из второй (средней) части таблицы – со

ются данные из той строки, номер которой соответ-

ствует цифре шифра. Например, учебный шифр студента– 276.

В этом случае из первой (левой) части таблицы выписываются

строки 7, из третьей (правой) части – со строки 6.

 

РРаботы, выполненные не по шифру, возвращаются сту-

денту без рассмотрения и не зачитываются.

 

8

2. Требования к оформлению контрольных работ

Каждую контрольную работу следует выполнять в отдельной тетради с полями для замечаний рецензента в рукописном

варианте (четким, легко читаемым почерком).

 

У

 

На титульном листе контрольной работы (на внешней стороне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

обложки тетради) должны быть указаны следующие сведения:

 

– название дисциплины;

 

 

 

Н

 

 

– номер контрольной работы;

 

 

 

 

 

 

 

 

– фамилия, имя, отчество студента;

Б

 

 

 

– название факультета;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– специальность;

 

 

 

 

 

 

 

 

– учебный шифр;

 

 

й

 

 

 

– точный почтовый адрес студента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

данными

 

 

 

 

 

Каждую задачу контрольной работы следует начинать счис-

той страницы тетради.

 

 

 

 

 

 

 

После условия задачи необходимо вычертить заданную схе-

му в соответствии с исходными

 

и указать на ней чис-

ловые значения всех

 

и нагрузок сих размерностями.

 

 

 

расчетные

 

 

 

 

 

 

 

Решение задачи должно сопровождатьсяр

кратким текстовым

пояснением. Все

 

 

формулы необходимо записывать с

расшифровкой

входящих

 

 

 

 

 

 

 

 

размеровних символов. После подстановки в

 

з

 

 

 

 

 

 

 

формулу числовых значений символов указывается результат

вычислений и его размерность. Промежуточные результаты,

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

используемые в дальнейших расчетах, а также окончательные

результаты необходимо выделять (подчеркивать).

 

 

 

Расчеты должны сопровождаться графическими построе-

водимые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ниями (схемами, чертежами, эпюрами), где отражаются всепро-

Р

пвычисления. Например, на всех эпюрах должны быть

проставлены числовые значения всех характерных ординат и указана их размерность.

Работы, не удовлетворяющие требованиям к оформлению, возвращаются студенту без рассмотрения и не зачитываются.

9