М2_Б_1_УМКД_Теория пластичности и ползучести (новое

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ
Согласовано
Инженерная школа ДВФУ
(название Школы ДВФУ)
Руководитель ОП
_________
_Антоненко С.
В._____
(подпись)
(Ф.И.О. рук. ОП)
«_02__»__09_______________2012_г.
«__02__»____09___________2012_г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
Теория пластичности и ползучести
151600.68 «Прикладная механика»
Форма подготовки очная
Название Школы: Инженерная Школа ДВФУ
Название кафедры: механики и математического моделирования
курс ___2____ семестр __3____
лекции _10__ (час.)
практические занятия___44___час.
лабораторные работы____0___час.
всего часов аудиторной нагрузки____54___ (час.)
самостоятельная работа ____54_____ (час.)
контрольные работы (количество)
зачет ___________ семестр
экзамен___3______семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования (№ 540 от 9 ноября 2009 г.
Министерства образования и науки Российской Федерации).
Рабочая программа дисциплины обсуждена на заседании кафедры механики и математического
моделирования__«_02_» _09____________2012_г.
Заведующий кафедрой: Бочарова А.А.
Составитель: Потянихин Д.А.
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
2012
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая учебная программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ _Бочарова А.А._
(подпись)
(и.о. фамилия)
II. Рабочая учебная программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись)
(и.о. фамилия)
Лист 2 из 14
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 3 из 14
2012
АННОТАЦИЯ
При разработке рабочей учебной программы использованы:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего
профессионального образования образовательной программы 151600.68 №
540 от 9 ноября 2009 г.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ:
научить математической
постановке задач теории пластичности, анализу дифференциальных уравнений
равновесия и движения и их решению, общим честным методам их
интегрирования.
НАЧАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Для освоения курса "Теории пластичности и ползучести" требуется
знание следующих разделов прикладной математики:
• курс лекций по линейной алгебре,
• курс лекций по математическому анализу,
• курс лекций по механике сплошных сред,
• курс лекций по сопротивлению материалов,
• курс лекций по теории упругости.
ТРЕБОВАНИЯ
К
УРОВНЮ
ОСВОЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ
ДИЦИПЛИНЫ
По окончанию изучения курса студент должен знать:

тензорные характеристики интенсивность деформации и
интенсивность напряжения,

основные применяемые условия пластичности,

теорию течения и деформационную теорию,

основные теоремы теории пластичности,

основные задачи теории пластичности,
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Разработал:
Потянихин Д.А.
Лист 4 из 14
2012

основные вариационные принципы теории пластичности,

знать основы теории ползучести.
уметь:

записать полную систему уравнений равновесия и движения
теории пластичности,

определить типы граничных условий для задач теории
пластичности,

решать основные задачи теории пластичности.
В ходе изучения дисциплины студент должен освоить следующие
компетенции:
- критически анализировать современные проблемы прикладной
механики
с
учетом
потребностей
промышленности,
современных
достижений науки и мировых тенденций развития техники и технологий,
ставить задачи и разрабатывать программу исследования, выбирать
адекватные способы и методы решения теоретических, прикладных и
экспериментальных задач, анализировать, интерпретировать, представлять и
применять полученные результаты (ПК-3)
- самостоятельно выполнять научные исследования в области
прикладной механики для различных отраслей промышленности, топливноэнергетического комплекса, транспорта и строительства; решать сложные
научно-технические
задачи,
которые
для
своего
изучения
требуют
разработки и применения математических и компьютерных моделей,
применения программных систем мультидисциплинарного анализа (CAEсистем мирового уровня) (ПК-5)
-
овладевать
новыми
современными
методами
и
средствами
проведения экспериментальных исследований по динамике и прочности,
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 5 из 14
2012
устойчивости,
надежности,
трению
и
износу
машин
и
приборов;
обрабатывать, анализировать и обобщать результаты экспериментов (ПК-7)
-
принимать непосредственное участие
в учебной и
учебно-
методической работе кафедр и других учебных подразделений по профилю
направления, участвовать в разработке программ учебных дисциплин и
курсов (ПК-8)
- формулировать технические задания и применять программные
системы
компьютерного
проектирования
(CAD-системы)
в
процессе
конструирования деталей машин и элементов конструкций с учетом
обеспечения их прочности, жесткости, устойчивости, долговечности,
надежности
и
износостойкости,
готовить
необходимый
комплект
технической документации в соответствии с ЕСКД (ПК-12)
- проектировать машины и конструкции с учетом требований
обеспечения их прочности, устойчивости, долговечности и безопасности,
обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей машин (ПК-13)
- разрабатывать технико-экономические обоснования проектируемых
машин и конструкций, составлять техническую документацию на проекты,
их элементы и сборочные единицы (ПК-14)
- находить рациональные решения при создании конкурентоспособной
продукции с учетом требований прочности, жесткости, устойчивости,
долговечности, износостойкости, качества, стоимости, сроков исполнения и
безопасности жизнедеятельности (ПК-16)
- консультировать инженеров-расчетчиков, конструкторов, технологов
и других работников промышленных и научно-производственных фирм по
современным достижениям прикладной механики, по вопросам внедрения
наукоемких компьютерных технологий (CAD/CAE-систем) (ПК-23)
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 6 из 14
2012
-
проводить
научно-технические
экспертизы
расчетных
и
экспериментальных работ в области прикладной механики, выполненных в
сторонних организациях (ПК-24)
I. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
МОДУЛЬ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕОРИИ ПЛАСТИЧНОСТИ И
ПОЛЗУЧЕСТИ (5 час.)
Тема 1. Введение. (1 час.)
Задачи
курса,
его
структура.
Исторические
сведения.
Экспериментальные и физические факты развития неупругих деформаций в
металлах и твердых сплавах Напряжения, деформации, скорости деформаций
и
их
инварианты.
Основные
теоретические
соотношения
между
напряжениями и деформациями за пределами упругости.
Тема 2. Механические свойства твердых тел. (2 час.)
Понятие
простого
деформирования.
Условия
нагружения.
возникновения
Схематизация
пластических
диаграмм
деформаций.
Анизотропные и сложные среды. Условия Сен-Венана, Хилла-Мизеса,
Ишлинского
для
изотропного
тела.
Условие
начала
пластических
деформаций для анизотропного тела.
Тема 3. Методы экспериментального определения механических
характеристик материала. (1 час.)
Релаксация напряжений. Ползучесть при линейном напряженном
состоянии. Первая и вторая стадии ползучести. Понятие о технических
теориях ползучести. Теория течения. Теория старения. Теория упрочнения.
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 7 из 14
2012
Тема 4. Свойства поверхности нагружения (1 час.)
Поверхность нагружения (поверхность пластичности). Постулат Друкера.
Выпуклость поверхности нагружения и ассоциированный закон течения.
Теория изотропного расширения, кинематическая и комбинированные
теории.
МОДУЛЬ 2. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ТЕОРИИ ПЛАСТИЧНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ (5 час.)
Тема 1. Теория малых упругопластических деформаций. (1 час.)
Теорема Ильюшина о простом нагружении. Теория пластического
течения. Связь между теориями при простом нагружении.
Тема 2. Система уравнений теории пластичности. (2 час.)
Условия на границе, разделяющей упругую и пластическую зоны.
Методы решения задач теории пластичности. Методы дополнительных
напряжений, дополнительных деформаций и переменных параметров
упругости. Вариационные принципы в теории малых упругопластических
деформаций и их применение при решении задач. Анализ неустойчивости
процессов деформирования.
Тема 3. Энергетические теоремы и экстремальные принципы. (1
час.)
Использование уравнения Ляме. Система уравнений Бельтрами. Общая
характеристика современного состояния вопросов решения задач теории
упругости.
Тема 4. Теория и методы расчета предельного состояния
различных элементов машиностроительных конструкций. (1 час.)
Кинематическая и статическая теоремы и их применение к оценке
предельных нагрузок элементов конструкций.
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 8 из 14
2012
II.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
КУРСА
Занятие 1. Динамические задачи для жесткопластического тела. (2
час.)
Упругопластическое
деформирование
сферического
баллона
и
толстостенного цилиндра. Жесткопластический изгиб круглых пластин,
нагруженных осесимметрично. Решение задачи об изгибе листа с помощью
теории течения. Упругопластическое кручение призматических стержней.
Занятие 2. Плоская деформация, линии скольжения и их свойства.
(2 час.)
Плоское напряженное состояние. (исследование и расчет)
Занятие 3. Циклическое деформирование и приспособляемость
элементов конструкций. (2 час.)
Теория накопления рассеянного разрушения.
Занятие 4. Ползучесть и релаксация. (2 час.)
Кривые ползучести. Влияние температуры. Предел ползучести.
Методы решения задач ползучести
Занятие 5. Длительная прочность. (2 час.)
Предел длительной прочности. Коэффициенты запаса по времени и
напряжениям.
Занятие 6. Технические теории ползучести. (2 час.)
Теории старения, течения, упрочнения и структурных параметров.
Теории наследственности в ползучести.
Занятие 7. Установившаяся ползучесть. (2 час.)
Методы решения. Примеры.
Занятие 8. Неустановившаяся ползучесть. (2 час.)
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 9 из 14
2012
Методы решения. Примеры.
Занятие 9. Методы расчета (2 час.)
Методы расчета времени разрушения при ползучести элементов
конструкций в условиях нестационарного силового и теплового воздействий.
Занятие 10. Вязкоупругость. (2 час.)
Механические модели деформируемых сред. Модели Максвелла,
Фойгта, Кельвина.
Занятие 11. Применение метода конечных элементов в задачах с
физической нелинейностью. (2 час.)
Методы начальных напряжений, начальных деформаций и переменных
параметров упругости.
Занятие 12.
Упруго - пластическое равновесие цилиндрической
трубы(несжимаемый материал). (2 час.)
Разбор решения задач
Занятие 13.
Упруго - пластическое равновесие цилиндрической
трубы(сжимаемый материал). (2 час.)
Разбор решения задач
Занятие 14. Упруго - пластическое равновесие кольцевого
диска(несжимаемый и сжимаемый материал) (2 час.)
Разбор решения задач
Занятие 15.
Упруго - пластическое равновесие сферического
сосуда (несжимаемый материал). (2 час.)
Разбор решения задач
Занятие 16. Упруго - пластическое равновесие сферического
сосуда (сжимаемый материал). (2 час.)
Разбор решения задач
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 10 из 14
2012
Занятие 17. Упруго - пластическое состояние вращающегося диска.
Жестко - пластическое состояние вращающегося диска. (2 час.)
Разбор решения задач
Занятие 18. Упруго - пластическое кручение стержней. (2 час.)
Упруго - пластическое кручение стрежней различных поперечных
сечений.
Занятие 19.
Жестко - пластическое кручение стержней
различных поперечных сечений. (2 час.)
Разбор решения задач
Занятие 20.
Плоское
пластическое
деформированное
состояние. Линии скольжения. (2 час.)
Разбор решения задач
Занятие 21. Полная система уравнений в напряжениях и скоростях.
(2 час.)
Изучение материала.
Занятие 22. Основные краевые задачи. (2 час.)
Разбор решения задач
III. КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Вопросы к экзамену
1. Интенсивность касательных деформаций.
2. Интенсивность касательного напряжения.
3. Условия пластичности Треска - Сен- Венана, Мизеса, приведенного
напряжения
4. Теория течения. Ассоциированный закон течения.
5. Деформационная теория пластичности.
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 11 из 14
2012
6. Основные соотношения М. Леви и Р. Мизеса.
7. Основные соотношения Г. Генки.
8. Постулат Друкера.
9. Теорема единственности задачи теории пластичности.
10. Экстремальные принципы для жестко - пластического тела.
11. Полная система уравнений равновесия для теории течения.
12. Полная система уравнений равновесия для деформационной теории.
13. Граничные условия и условия непрерывности на границе упругой и
пластической
14. Упруго
-
пластическое
равновесие
цилиндрической
трубы
равновесие
цилиндрической
трубы
(несжимаемый материал)
15. Упруго
-
пластическое
(сжимаемый материал).
16. Упруго - пластическое равновесие кольцевого диска (несжимаемый
материал).
17. Упруго - пластическое равновесие кольцевого диска (сжимаемый
материал).
18. Упруго
-
пластическое
равновесие
сферического
сосуда
(несжимаемый материал).
19. Упруго - пластическое равновесие сферического сосуда (сжимаемый
материал).
20. Упруго - пластическое состояние вращающегося диска
21. Жестко - пластическое состояние вращающегося диска.
22. Упруго - пластическое кручение стержней. Основные определения.
23. Упруго - пластическое кручение стержней эллиптического сечения.
24. Упруго - пластическое кручение стержней круглого сечения.
25. Плоская теория пластичности. Линии скольжения.
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 12 из 14
2012
26.
Свойства линий скольжения.
27. Полная система уравнений равновесия плоской теории упругости.
28. Основные краевые задачи плоской теории упругости.
29. Упруго
-
пластическое
растяжение
плоскости
с
круговым
отверстием.
30. Решения Прандтля о вдавливании плоского штампа.
31. Решения Хилла о вдавливании плоского штампа.
32. Давление на полуплоскость выпуклого и вогнутого штампов.
33. Внедрение в полуплоскость клинообразных штампов.
34. Основные определения теории ползучести.
35. Основные соотношения теории вязко - пластичности.
IV. ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ
Не предусмотрены учебным планом
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Сапунов
В.Т.
Основы
теории
пластичности
и
ползучести.
Издательство: МИФИ. 2010.
2. А. В. Александров, В. Д. Потапов. Сопротивление материалов.
Основы теории упругости и пластичности. Издательство: Высшая школа.
2008. - 400 с.
3. А.
Ю.
Ишлинский,
Д.
Д.
Ивлев.
Математическая
теория
пластичности. Издательство: ФИЗМАТЛИТ. 2011. - 704 с.
4. А. Е. Саргсян. Сопротивление материалов, теории упругости и
пластичности. Основы теории с примерами расчетов. Издательство: Высшая
школа. 2004. - 288 с.
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 13 из 14
2012
5. Горшков А.Г. и др.
Теория упругости и пластичности. М.:
Издательство: Физматлит. 2005. - 416 с.
6. Прикладная теория пластичности. М.: Издательство: Политехника.
2009. - 376 с.
7. Проблемы теории пластичности и геомеханики. Издательство: М:
Наука. – 2006. - 391 с.
Дополнительная литература
1. В.
К.
Новацкий.
Волновые
задачи
теории
пластичности.
Издательство: ЁЁ Медиа. – 2012 г. - 356 с.
2. А. В. Александров, В. Д. Потапов. Основы теории упругости и
пластичности. Издательство: М: Высшая школа – 2004. - 400 с.
3. Сопротивление материалов с элементами теории упругости и
пластичности: учебник. Издательство: М: АСВ. – 2006. - 424 с.
4. Кожаринова Л.В. Основы теории упругости и пластичности.
Издательство: Ассоциация строительных вузов (АСВ). 2010. - 248 с.
5. Андреев В.И., Горшков А.А.Сопротивление материалов с основами
теории упругости и пластичности Учебник / Г.С. Варданян, В.И. Андреев,
А.А. Горшков, Под ред. Г.С. Варданян, Н.М. Атаров. - 2-e изд., испр. и доп. (Высшее образование)., (Гриф). Издательство: М: Инфра-М – 2011. - 534 с.
6. М. Д. Подскребко Сопротивление материалов. Основы теории
упругости, пластичности, ползучести и механики разрушения. Издательство:
Высшая школа. 2009. - 672 с.
Разработал:
Потянихин Д.А.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД «Теория пластичности и ползучести»
Идентификационный
Контрольный экземпляр находится на
номер:
кафедре механики и математического
УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования
Лист 14 из 14
2012
Интернет-ресурсы
1. Радаев В.Н. Пространственная задача математической теории
пластичности: Учебное пособие. - Самара: Изд-во "Самарский университет",
2005. - 142 с. http://window.edu.ru/resource/883/46883
2. Терентьев, В. Ф. Теория и практика повышения надежности и
работоспособности конструкционных металлических материалов: учебное
пособие / В. Ф. Терентьев, А. Г. Колмаков, Ю. А. Курганова. - Ульяновск :
УлГТУ, 2010. - 268 с. http://window.edu.ru/resource/457/74457
3. Пачурин Г.В., Шевченко С.М., Дубинский В.Н., Власов О.В.
Микромеханизмы высокотемпературной усталости и ползучести металлов и
сплавов: Учебное пособие. - Н. Новгород: НГТУ, 2006. - 131 с.
http://window.edu.ru/resource/385/78385