Механика материалов ( Задания для Кр)
.pdfМинистерство 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
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