Тема 6.3. Механические свойства конструкционных материалов

Цель темы: изучение механических свойств материалов, учет которых необходим при проектировании элементов конструкций.

Рекомендуемая литература: [3]. Раздел 2. Глава 1.??????????

Материально-техническое обеспечение занятия: персональные ЭВМ.

Использование информационных технологий: компьютерная программа для тестирования студентов по сопротивлению материалов.

Ключевые слова: упругость, пластичность, прочность статическая, прочность усталостная, вязкость, твердость, диаграмма растяжения, предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности, коэффициент Пуассона.

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Для чего необходимо знать механические характеристики материала?

2. Что называют прочностью, упругостью, пластичностью, твердостью материала?

3. Что называют пределом пропорциональности, пределом упругости, пределом текучести, пределом прочности (временным сопротивлением) материала?

4. По какому признаку делят материалы на пластичные и хрупкие?

5. Как экспериментально определяют пределы пропорциональности, упругости, текучести, прочности, характеристики вязкости, твердости материалов?

6. Какая размерность единиц измерения прочности материалов?

7. В чем отличие диаграмм растяжения пластичных и хрупких материалов?

8. В чем основное назначение определения твердости готовых деталей? В каких единицах измеряют твердость материала?

Тесты

Тест 6.3.1. Упругость

а) способность материала к деформации;

б) способность материала сопротивляться деформации;

в) способность материала восстанавливать свою форму и размеры после деформации.

Тест 6.3.2. Пластичность

а) способность материала к деформации;

б) свойство материала сохранять остаточную деформацию после снятия нагрузки;

в) свойство материала изменять механические характеристики при нагреве.

Тест 6.3.3. Предел прочности материала характеризуется

а) пределом пропорциональности; б) пределом текучести;

в) временной прочностью.

Тест 6.3.4. Твердость материала:

а) свойство материала противостоять деформации;

б) способность материала противодействовать механическому проникновению в него инородных тел;

в) способность материала противостоять ударным нагрузкам.

Тест 6.3.5. Временную прочность материала определяют методом

а) удара; б) кручения; в) растяжения.

Тест 6.3.6. Паскаль – единица измерения

а) упругости; б) пластичности; в) напряжения.

Тема 6.4. Расчеты на прочность, жесткость, несущую способность

Цель темы: изучение механических свойств материалов, учет которых необходим при проектировании элементов конструкций.

Рекомендуемая литература: [3]. Раздел 2. Глава 1.

Материально-техническое обеспечение занятия: персональные ЭВМ.

Использование информационных технологий: компьютерная программа для тестирования студентов по сопротивлению материалов.

Ключевые слова: предельные напряжения, допускаемые напряжения, коэффициент запаса прочности, максимальное расчетное напряжение, модуль упругости материала, полярный момент инерции плоского сечения, осевой момент инерции плоского сечения, циклические напряжения, явление усталости материала, предел выносливости, проверочный расчет, проектный расчет, расчет нагрузочной способности.

Вопросы для изучения теоретической части темы

1. Какие напряжения считают предельными для пластичных и хрупких материалов?

2. Что представляет собой коэффициент запаса прочности, с какой целью и как его назначают?

3. В чем заключается условие прочности элемента конструкции?

4. Что называют допускаемым напряжением и как его определяют?

5. Как распределены напряжения в поперечном сечении бруса при растяжении (сжатии)?

5. Запишите условие прочности при проверочном и проектном расчетах на растяжение – сжатие.

6. В чем заключается условие жесткости элементов конструкций?

7. Как составляют условие жесткости элемента конструкции при растяжении – сжатии?

8. Запишите формулу определения относительной и абсолютной линейной деформации.

9. Что характеризует модуль упругости материала E? Какая размерность модуля упругости?

10. Какой порядок построения эпюры абсолютной деформации (перемещения поперечных сечений).

11. Запишите формулы расчета на прочность при срезе и смятии. В чем отличие площади среза и площади смятия?

12. Какие напряжения возникают в поперечном сечении бруса при кручении? Как распределены напряжения в поперечном сечении?

13. В каких точках бруса круглого сечения возникают наибольшие напряжения?

14. По какой формуле вычисляют наибольшее напряжение в поперечном сечении бруса при кручении?

16. Как записывается закон Гука при кручении? Что характеризует модуль сдвига G при кручении?

17. Запишите формулы расчета на прочность и жесткость при кручении вала?

18. По каким формулам вычисляют полярный момент инерции и момент сопротивления круглого сечения?

19. Какие напряжения возникают в поперечном сечении бруса при изгибе? Как распределены напряжения в поперечном сечении?

20. В каких точках бруса круглого сечения возникают наибольшие напряжения при изгибе?

21. По какой формуле вычисляют наибольшее напряжение в поперечном сечении бруса при изгибе?

22. Как записывается закон Гука при изгибе?

23. Запишите формулы расчета на прочность при изгибе вала?

24. По каким формулам вычисляют осевой момент инерции и момент сопротивления круглого сечения при изгибе?

25. Расчет на прочность при циклической нагрузке. Характеристики циклической нагрузки.

26. Что называют пределом выносливости? Факторы, влияющие на предел выносливости.

27. В чем заключается явление концентрации напряжений? Какие факторы вызывают концентрацию напряжений?

28. Какой общий порядок расчета на прочность и жесткость?

Тесты

Тест 6.4.1. Какие внутренние силовые факторы действуют в поперечном сечении балки при сжатии?

а) нормальная сила;

б) поперечная сила;

в) нормальная сила и изгибающий момент.

Тест 6.4.2. Какие внутренние силовые факторы действуют в сечении балки при кручении?

а) крутящий момент;

б) поперечная сила;

в) крутящий момент и поперечная сила.

Тест 6.4.3. Какие внутренние силовые факторы действуют в сечении балки при поперечном изгибе?

а) крутящий момент;

б) поперечная сила;

в) поперечная сила и изгибающий момент.

Тест 6.4.4. Как называется величина в законе Гука

– угол закручивания;

– смещение;

– сжатие;

– угол сдвига.

Тест 6.4.5. Единица измерения величины G в законе Гука

_{Нм; мм}³_{; рад; МПа.}

Тест 6.4.6. Выберите формулу для определения напряжения при сдвиге

Тест 6.4.7. Выберите формулу для расчета шпильки на срез

Тест 6.4.8. Выберите формулу для определения напряжения в точке поперечного сечения при кручении

Тест 6.4.9. Величина W_p в формуле напряжения характеризует

материал; нагрузку; длину вала; диаметр вала.

Тест 6.4.10. Полярный момент сопротивления W_ρ используется при определении_:

а) касательных напряжений при сдвиге;

б) касательных напряжение при кручении

в) нормальных напряжений при изгибе.

Тест 6.4.11. Условие прочности при чистом изгибе:

а) τ _max + σ_max ≤ [σ];

б) W_ρ / σ_max ≥ [σ];

в) σ_max = | М_max | / W_z ≤ [σ] .

Тест 6.4.12. Формула условия жесткости при кручении

Тест 6.4.13. Предел выносливости характеризует:

а) число циклов, которое выдерживает материал;

б) прочность материала при циклическом нагружении;

в) характер усталостного нагружения.

Тест 6.4.14. Как изменится максимальное напряжение вала, если диаметр бруса уменьшить в 2 раза?

– уменьшится в 2 раза;

– уменьшится в 8 раз;

– увеличится в 8 раз;

–увеличится в 2 раза.

Тест 6.4.15. Как изменится максимальное напряжение вала, если крутящий момент увеличить в 4 раза а диаметр увеличить в 2 раза?

– уменьшится в 2 раза;

– увеличится в 2 раза;

– уменьшится в 4 раз;

– увеличится в 8 раз.