Рабочая программа дисциплины «сопротивление материалов» для специальности: 240801 Машины и аппараты химических производств направление 240800 Энерго- и ресурсосберегающие процессы
| скачать Федеральное агентство по образованию Воронежская государственная технологическая академия УТВЕРЖДАЮДекан факультета ЭХТ __________проф.Корыстин С.И. «______» ______________2006 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ «СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ» для специальности: 240801 – Машины и аппараты химических производств направление 240800 – Энерго- и ресурсосберегающие процессы химической технологии, нефтехимии и биотехнологии Программа рассмотрена: - на заседании кафедры, протокол № от «____»______________2006 г. Заведующий кафедрой технической механики ________________проф.Чертов Е.Д. - на заседании методической комиссии по образованию в области экологии и химической технологии, протокол № от «____»__________2006 г. Председатель методической комиссии ________________доц.Молчанов В.И. Согласовано: Заведующий кафедрой «Машины и аппараты химических производств» ________________проф.Жучков А.В. Воронеж2006 г.
Современные требования к подготовке инженеров по специальности 240801 в рамках направления 240800 вызывают необходимость значительно улучшить их общетеоретическую подготовку. Составной частью этой подготовки является освоение курса сопротивления материалов как теоретического базиса для изучения ряда как традиционных общеинженерных, так и специальных технических дисциплин. Основная цель изучения сопротивления материалов – развитие и формирование у студентов единого подхода к математическому описанию широкого круга механических явлений, составляющих основу современной техники, и как следствие этого, подготовка студентов к успешному изучению других технических дисциплин по профилю избранной специальности. ^ Дисциплина «Сопротивление материалов» является общепрофессиональной, владение ее основами позволяет приступить к изучению специальных дисциплин. В результате студент должен: знать и уметь – использовать методы расчета на прочность и жесткость типовых элементов машиностроительных конструкций; иметь представление – о расчетах по критериям работоспособности и надежности, об основах расчета механических узлов и элементов оборудования пищевых предприятий. ^
^ 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
^ 4.2.1. Лекционные занятия 3 семестр – 34 часа 1. Понятие о прочности, жесткости и устойчивости элементов конструкций. Метод сечений. (2 часа) 2. Растяжение-сжатие. Механические характеристики материалов. (4 часа). Понятие о напряжениях и деформациях. Расчет стержней на прочность и жесткость. Потенциальная энергия деформации. Механические характеристики материалов. Понятие о коэффициенте запаса прочности и допускаемых напряжениях. Статически неопределимые задачи растяжения-сжатия. 3. Построение эпюр внутренних силовых факторов. (4 часа). Построение эпюр N и Т при растяжении-сжатии и кручении. Дифференциальные зависимости между q, Q и М при изгибе. Построение эпюр Q и М при изгибе. Правило знаков. Проверка правильности построения эпюр Q и М. 4. Основы теории напряженно-деформированного состояния. (4 часа). Понятие о напряженном состоянии, виды напряженного состояния. Линейное напряженное состояние. Напряжения в наклонных площадках при растяжении. Главные площадки и главные напряжения. Плоское напряженное состояние. Напряжения в наклонных площадках. Закон парности касательных напряжений. Круги Мора, прямая и обратная задача. Деформации и потенциальная энергия деформации при плоском напряженном состоянии. Объемное напряженное состояние. Экстремальные касательные напряжения. Три круга Мора. Обобщенный закон Гука. Удельная потенциальная энергия и ее составляющие – энергия изменения объема и энергия изменения формы. 5. Теории прочности. (2 часа). Назначение и гипотезы прочности. Теория наибольших касательных напряжений. Энергетическая теория прочности. Теория прочности Мора. Выбор теории прочности для пластичных и хрупких материалов. 6. Сдвиг и кручение. (4 часа). Чистый сдвиг как частный случай плоского напряженного состояния. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. Потенциальная энергия. Зависимость между тремя упругими постоянными. Кручение прямого бруса круглого сечения. Напряжения в поперечном сечении. Угол закручивания. Жесткость при кручении. Эпюры крутящих моментов и углов закручивания. Расчет валов (сплошных и пустотелых) на прочность. Анализ напряженного состояния при кручении и виды разрушения валов из пластичного и хрупкого материала. Расчет цилиндрических винтовых пружин с малым шагом витков (на прочность и деформации). 7. Геометрические характеристики плоских сечений (тема изучается на практических занятиях). 8. Изгиб. (4 часа). Плоский и косой изгиб. Чистый и поперечный изгиб. Виды нагрузок, опор и балок. Нормальные напряжения при чистом изгибе. Расчет на прочность при чистом изгибе. Рациональная форма сечения балок. Касательные напряжения при поперечном изгибе (формула Журавского). Центр изгиба. Главные напряжения при изгибе. Полная проверка прочности при изгибе (балок типа швеллера и двутавра). 9. Деформации при изгибе. (4 часа). Дифференциальное уравнение упругой линии балки. Метод непосредственного интегрирования. Метод начальных параметров. 10. Косой изгиб. (2 часа). Понятие о косом изгибе. Определение напряжений. Уравнение нейтральной линии в сечении. Условие прочности. 11. Внецентренное растяжение-сжатие. (2 часа). Понятие о внецентренном растяжении-сжатии. Уравнение нейтральной линии в сечении. Условие прочности. Понятие о ядре сечения. 12. Совместное действие изгиба и кручения. (2 часа). Расчетная схема вала, работающего на изгиб с кручением. Определение напряжений. Понятие о расчетном моменте. Условие прочности. 4 семестр (34 часа). 13. Энергетические методы определения деформаций. (4 часа). Потенциальная энергия изгиба. Теоремы Лагранжа, Кастильяно, Бетти и Максвелла. Интеграл Мора. Способ Верещагина. 14. Раскрытие статической неопределимости стержневых систем методом сил. (1,5 часа). Статически неопределимые стержневые системы. Определение степени статической неопределимости. Выбор основной системы. Метод сил. Канонические уравнения метода сил. Применение метода сил к раскрытию статической неопределимости балок и плоских рам. Учет симметрии при раскрытии статической неопределимости. 15. Метод конечных разностей (МКР) определения деформаций (2 часа). Приближенные формулы для вычисления первой, второй и четвертой производной функции в  - той точке. Применение МКР для определения прогибов в симметрично нагруженной балке. 16. Основные уравнения теории упругости (3 часа). Уравнения равновесия, уравнения Коши, физические уравнения в матричном виде. Закон Гука в прямой и обратной форме. Полная система уравнений теории упругости. 17. Матричный метод определения перемещений (2 часа). Приближенное вычисление интеграла Мора с применением формулы Симпсона. Понятие о матрице упругой податливости. Матричное представление интегралов Мора для балки, состоящей из  участков.18. Вариационный метод определения перемещений (3,5 часа). Основы вариационного исчисления. Понятие о функционале и его экстремалях. Необходимое условие экстремума функционала. Энергия деформируемого тела как функционал. Вариационный принцип Лагранжа. Метод Ритца. 19. Безмоментная теория тонкостенных сосудов. (4 часа). Тонкостенные сосуды. Основные определения и допущения. Уравнение Лапласа. Уравнение отсеченной части сосуда. Примеры расчетов на прочность тонкостенных сосудов. 20. Устойчивость элементов конструкций. (2 часа). Понятие об устойчивости деформируемых систем. Устойчивость сжатых стержней. Задача Эйлера. Зависимость критической силы от условий закрепления стержня. Пределы применимости формулы Эйлера. Практическая формула расчетов на устойчивость. 21. Продольно-поперечный изгиб стержней. (2 часа). Дифференциальное уравнение продольно-поперечного изгиба и его приближенное решение. Условие прочности при продольно-поперечном изгибе. 22. Расчеты на удар. (2 часа). Ударная нагрузка. Коэффициент динамичности. Приемы расчетов для оценки перемещений, напряжений и деформаций при ударе. 23. Расчеты при переменных напряжениях. (4 часа). Понятие об усталостной прочности. Основные характеристики цикла и предел усталости. Влияние на усталостную прочность концентраторов напряжений, состояния поверхности и размеров детали. Определение запаса усталостной прочности при раздельном и одновременном действии нормальных и касательных напряжений для симметричного и асимметричного цикла. Расчет вала, нагруженного крутящим и изгибающим моментом. 24. Предельное состояние и предельные напряжения. Расчет по предельным нагрузкам. (4 часа). Отличительные особенности расчета и схематизация диаграммы растяжения. Упруго-пластический изгиб бруса. Кручение бруса круглого поперечного сечения при наличии пластических деформаций. ^
^
^ и итогового контроля 5.1. Текущий контроль Текущий контроль теоретических знаний и практических навыков осуществляется при защите лабораторных работ и расчетно-проектных работ в форме ответов на контрольные вопросы и решения зачетных задач. Расчетно-проектные работы
^ (зачет) Вопросы к зачету. 1. Понятие о прочности, жесткости и устойчивости элементов конструкций. 2. Гипотезы курса «Сопротивление материалов». 3. Метод сечений. Внутренние силовые факторы. 4. Понятие о напряжениях и деформациях. 5. Расчет стержней на прочность и жесткость при растяжении-сжатии. Потенциальная энергия деформации. 6. Механические характеристики материалов. 7. Понятие о коэффициенте запаса прочности и допускаемых напряжениях. 8. Статически неопределимые задачи растяжения-сжатия. 9. Построение эпюр N и Т при растяжении-сжатии и кручении. 10. Дифференциальные зависимости между q, Q и М при изгибе. 11. Построение эпюр Q и М при изгибе. Правило знаков. 12. Проверка правильности построения эпюр Q и М. 13. Понятие о напряженном состоянии, виды напряженного состояния. 14. Линейное напряженное состояние. Напряжения в наклонных площадках при растяжении. Главные площадки и главные напряжения. 15. Плоское напряженное состояние. Напряжения в наклонных площадках. 16. Закон парности касательных напряжений. 17. Круги Мора, прямая и обратная задача. 18. Плоское деформированное состояние: зависимости для линейных и угловых деформаций. 19. Потенциальная энергия деформации при объемном напряженном состоянии. 20. Обобщенный закон Гука. 21. Удельная потенциальная энергия и ее составляющие – энергия изменения объема и энергия изменения формы. 22. Теория прочности: назначение гипотез прочности. 23. Теория наибольших касательных напряжений. 24. Энергетическая теория прочности. 25. Чистый сдвиг как частный случай плоского напряженного состояния. 26. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. 27. Кручение прямого бруса круглого сечения. Напряжения в поперечном сечении. 28. Угол закручивания. Жесткость при кручении. 29. Расчет валов (сплошных и пустотелых) на прочность. 30. Расчет цилиндрических винтовых пружин с малым шагом витков (на прочность и деформации). 31. Чистый и поперечный изгиб. Виды нагрузок, опор и балок. 32. Нормальные напряжения при чистом изгибе. 33. Расчет на прочность при чистом изгибе. Рациональная форма сечения балок. 34. Касательные напряжения при поперечном изгибе (формула Журавского). 35. Главные напряжения при изгибе. 36. Полная проверка прочности при изгибе (балок типа двутавра). 37. Дифференциальное уравнение упругой линии балки. Метод непосредственного интегрирования. 38. Метод начальных параметров. 39. Понятие о косом изгибе. Определение напряжений. Условие прочности. 40. Уравнение нейтральной линии в сечении при косом изгибе. 41. Понятие о внецентренном растяжении-сжатии. Условие прочности. 42. Уравнение нейтральной линии в сечении при внецентренном растяжении-сжатии. Понятие о ядре сечения. 43. Статический момент сечения. 44. Осевые, центробежные и полярные моменты инерции. 45. Зависимость между моментами инерции для параллельных осей. 46. Изменение моментов инерции в зависимости от угла поворота координатных осей. 47. Главные оси инерции и определение их положения. 48. Главные моменты инерции и их вычисление для сложных профилей. ^ (экзамен) Вопросы к экзамену.
2.Определение эквивалентных напряжений, действующих при изгибе с кручением. 3. Понятие о расчетном моменте при изгибе с кручением. 4. Условие прочности при изгибе с кручением. 5. Понятие об обобщенных силах и обобщенных перемещениях. 6. Работа продольной силы N, поперечной силы Q и изгибающего момента М при плоском изгибе рамы. 7. Потенциальная энергия упругой деформации как работа внутренних усилий. 8. Теорема Лагранжа. 9. Теорема Кастильяно. 10. Теорема Бетти (о взаимности работ). 11. Теорема Максвелла ( о взаимности перемещений ). 12. Формула Мора для определения перемещений. 13. Способ Верещагина определения перемещений. 14. Понятие о статически неопределимых системах, степени статической неопределимости. Выбор основной системы. 15. Каноническая форма уравнений метода сил. 16. Метод конечных разностей. Конечно-разностные операторы для первой, второй и четвертой производной. 17. Определение прогибов в двухопорной балке, нагруженной распределенной нагрузкой q, методом конечных разностей. 18. Статические уравнения теории упругости (система дифференциальных уравнений Навье). 19. Матричная форма записи уравнений Навье. 20. Матричная форма записи уравнений Коши 21. Обобщенный закон Гука в прямой форме. Матрица упругой податливости. 22. Обобщенный закон Гука в обратной форме. Матрица жесткости. 23. Полная система уравнений теории упругости. 24. Энергия деформируемого тела как функционал. 25. Вариационный принцип Лагранжа. 26. Применение метода Ритца к определению прогибов балки. 27. Тонкостенные сосуды. Основные определения и допущения. 28. Уравнение Лапласа. 29. Уравнение равновесия отсеченной части сосуда. 30. Определение m и t в стенках цилиндрического сосуда, нагруженного давлением газа. 31. Определение m и t в стенках цилиндрического сосуда, нагруженного давлением жидкости. 32. Определение m и t в стенках сферического сосуда, нагруженного давлением газа. 33. Определение m и t в стенках сферического сосуда, нагруженного давлением жидкости. 34. Определение m и t в стенках конического сосуда, нагруженного давлением жидкости. 35. Устойчивость сжатых стержней. Устойчивые и неустойчивые формы равновесия. 36. Формула Эйлера для критической силы. 37. Влияние способа закрепления концов стержня на устойчивость. 38. Пределы применимости формулы Эйлера. Формула Ясинского. 39. Расчеты на прочность по коэффициенту продольного изгиба. Практическая формула расчетов на устойчивость. 40. Продольно-поперечный изгиб стержней. Приближенное решение дифференциального уравнения. 41. Условие прочности при продольно-поперечном изгибе. 42. Понятие об усталости материалов. Причины возникновения усталостных трещин. 43. Зоны поперечного сечения при усталостном разрушении. 44. Основные параметры цикла переменных напряжений. 45. Виды циклов переменных напряжений. 46. Кривая усталости при симметричном цикле. Понятие о пределе выносливости. 47. Концентраторы напряжений. Теоретический и эффективный коэффициенты концентрации напряжений. 48. Влияние абсолютных размеров детали на предел выносливости. 49. Влияние качества поверхности на предел выносливости. 50. Определение коэффициента запаса прочности при симметричном цикле для случаев изгиба, кручения, одновременного действия изгиба и кручения. 51. Определение коэффициента запаса прочности при асимметричном цикле для случаев изгиба, кручения, одновременного действия изгиба и кручения. 52. Расчеты на удар. 53. Расчеты по предельным нагрузкам. Основные типы расчетных диаграмм « - ». 54. Расчет статистически неопределимых систем, работающих на растяжение-сжатие, по предельным нагрузкам. 55. Пластический изгиб балок. 56. Пластическое кручение стержня круглого сечения. Типы задач на экзамене
^ 6.1. Основная литература 1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. – М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. – 592 с. 2. Миролюбов И.Н. Сопротивление материалов: Пособие по решению задач / И.Н.Миролюбов, Ф.З.Алмаметов, Н.А.Курицын и др.- СПб: Лань, 2004.- 512 с. 3. Лабораторный практикум по сопротивлению материалов / О.Ю.Давыдов, В.Г.Егоров, Г.В.Егоров и др.- Воронеж: ВГТА, 1999 – 60 с. 4. Руководство к выполнению расчетно-проектных работ по сопротивлению материалов / О.Ю.Давыдов, В.Г.Егоров, Г.В.Егоров и др. – Воронеж: ВГТА, 2001.- 88 с. ^ 1. Кочетов В.Т., Кочетов М.В., Павленко А.Д. Сопротивление материалов.- СПб: БХВ-Петербург, 2004.- Б44 с. 2. Костенко Н.А., Балясников М.В., Волошановская Ю.Э. Сопротивление материалов - М.: Высш.шк., 2000.- 430 с. 3. Александров А.В., Потапов В.А., Державин Б.П. Сопротивление материалов - М.: Высш.шк., 2000.- 560 с. 4. Ицкович Г.М., Минин Л.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов - М.: Высш.шк., 1999.- 592 с. ^ Контролирующие программы
Информационные стенды
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности подготовки дипломированного специалиста 240801 направления 240800. Программу составил: проф.Егоров В.Г. РАСЧЕТтрудоемкости СРС по курсу «Сопротивление материалов» для студентов специальностей 170600, 271300 1. Проработка материалов по конспекту лекций. Объем лекций: 68 ч. Норматив: 0,5 ч. на 1 ч. лекций 68 х 0,5 = 34 ч. 2. Проработка материалов по учебнику. Объем: 20,8 п.л. Норматив: 1 ч. на 1 п.л. 20,8 х 1 = 20,8 ч. 3. Подготовка к аудиторной контрольной работе. Объем: 12 ч. контр. работ. Норматив: 0,5 ч. на 1 ч. контрольных занятий 12 х 0,5 = 6 ч. 4. Подготовка отчетов по лабораторным работам. Объем: 9 работ; отчет по 1 работе – 2 с. А4. Норматив: выполнение расчетов: 0,5 ч. на 1 с. А4 оформление расчетов: 0,2 ч. на 1 с. А4 9 х 2 х (0,5 + 0,2) = 12,6 ч. 5. Расчетно-проектные работы (РПР) Норматив: выполнение расчетов: 1 ч. на 1 с. А4 оформление расчетов: 0,2 ч. на 1 с. А4 представление текстовой информации в виде графиков (без ЭВМ): 0,6 ч. на 1 с. А4 РПР № 1: 6 с. А4 расчеты и 4 с. А4 графики (эпюры) 6(1 + 0,2) + 40,6 = 9,6 ч. РПР № 2: 3 с. А4 расчеты и 2 с. А4 графики 3(1 + 0,2) + 20,6 = 4,8 ч. РПР № 3: 5 с. А4 расчеты и 3 с. А4 графики 5(1 + 0,2) + 30,6 = 7,8 ч. РПР № 4: 2 с. А4 расчеты и 1 с. А4 графики 2(1 + 0,2) + 10,6 = 3 ч. РПР № 5: 10 с. А4 расчеты и 2 с. А4 графики 10(1 + 0,2) + 20,6 = 13,2 ч. РПР № 6: 3 с. А4 расчеты и 1 с. А4 графики 3(1 + 0,2) + 10,6 = 4,2 ч. Всего по РПР: 9,6 + 4,8 + 7,8 + 3 + 13,2 + 4,2 = 42,6 ч. 6. Итого: 34 + 20,8 + 6 + 12,6 + 42,6 = 116 ч.
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 