Аннотация рабочей программы дисциплины « Механика. Сопротивление материалов»

Аннотация рабочей программы дисциплины
« Механика. Сопротивление материалов»
1. Цели и задачи освоения дисциплины сопротивления материалов
Целями освоения дисциплины «Механика. Сопротивление материалов»
являются: обеспечение базы инженерной подготовки и формирование навыков по
применению инженерных методов расчета типовых элементов конструкций и
машин, развитие инженерного мышления, приобретение знаний, необходимых
для изучения последующих дисциплин.
Задачами дисциплины являются овладение теоретическими основами и
практическими методами расчетов на прочность, жесткость и устойчивость
элементов конструкций и практической деятельности бакалавров, ознакомление с
современными подходами к расчету сложных систем, элементами рационального
проектирования конструкций.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Механика.Сопротивление материалов» относится к
вариативной части профессионального цикла (Б.3.В 1.2). «Сопротивление
материалов» базируется на знаниях, получаемых студентами из дисциплин:
математика, физика, теоретическая механика, материаловедение, информатика,
начертательная геометрия и инженерная графика по программе высшей школы.
Знания и навыки, получаемые при изучении дисциплины «Сопротивление
материалов», широко используются в курсе «Детали машин и основы
конструирования» и во многих других специальных дисциплинах, а также при
выполнении инженерных расчетов в курсовых и выпускных квалификационных
работах.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО ) : ОК – 1; ОК – 3; ОК – 5; ОК – 6; ПК
– 1; ПК – 3; ПК – 5; ПК – 25.
В результате изучения студент должен
Знать:
1.Методологию курса сопротивление материалов
2. Основные расчетные формулы
3. Алгоритм решения задач
Уметь:
1. выбирать расчетные схемы
2. Формулировать и решать задачи для выбранных расчетных схем
3. Оценивать полученные результаты решения расчетных схем с точки
зрения их правдоподобия, экономичности и надежности.
Владеть:
Навыками практического использования методов расчета, используя
возможности современных компьютеров и информационных технологий.
4. Общая трудоемкость дисциплины и ее распределение
Количество зачетных единиц – 6.
Общая трудоемкость дисциплины 216 часов; из них аудиторных часов –
102, лекций – 34 часа, практических 56 часов, КСР – 12 часов и СРС – 114
часов.
Форма промежуточной аттестации – зачет 3 семестр, экзамен – 4 семестр.
5. Основные разделы дисциплины
1. Введение
Цель курса сопротивление материалов, Место курса среди других
дисциплин. Основные определения. Реальный объект – расчетная схема.
Классификация тел по геометрическим параметрам, внешних сил. Гипотезы о
свойствах материалов. Типы опор.
Внутренние силы. Напряжения, деформации. Метод сечений. Внутренние
силовые факторы в поперечном сечении стержня и соответствующие им виды
деформаций.
Принцип неизменяемости начальных параметров. Принцип независимости
действия сил. Принцип Сен – Венана.
2. Геометрические характеристики поперечных сечений стержней.
Общие свойства геометрических характеристик. Статические моменты
плоских фигур, центральные оси, центр тяжести. Изменение моментов инерции
при параллельном переносе и повороте осей координат. Главные оси и главные
моменты инерции. Моменты инерции простых фигур. Алгоритм определения
главных центральных осей и вычисления моментов инерции.
3. Центральное растяжение – сжатие прямого стержня
Внутренние силовые факторы. Нормальная сила, дифференциальная
зависимость ее от внешней нагрузки, нормальные напряжения в поперечных
сечениях. Гипотеза плоских сечений. Продольные и поперечные деформации,
коэффициент Пуассона. Закон Гука. Перемещения поперечных сечений стержня
и его удлинение. Потенциальная энергия деформации.
Техника построения эпюр в стержне при силовом нагружении. Статически
определимые и неопределимые задачи. Температурные напряжения и
деформации. Монтажные напряжения. Жесткость и податливость. Напряжения в
наклонных сечениях стержня.
Экспериментальное определение механических характеристик материалов.
Диаграммы растяжения и сжатия.
Диаграмма условная и истинная.
Пластические и хрупкие материалы. Закон разгрузки и повторного нагружения.
Влияние различных факторов на механические характеристики. При включении
национально – регионального компонента в изучение данного раздела
наибольший упор делается на расчет элементов конструкций с использованием
природных материалов, которыми богата наша Республика. Для этого
необходимо изучение свойств этих материалов.
Расчет на прочность по допускаемым напряжениям. Нормативный
коэффициент запаса прочности. Условие прочности. Проектировочный расчет,
определение площади поперечного сечения. Определение допускаемой нагрузки.
Проверочный расчет, фактический запас прочности. Расчет на жесткость.
Условие жесткости.
4. Сдвиг.
Чистый сдвиг. Анализ напряженного состояния при чистом сдвиге. Связь
между модулями упругости первого и второго рода и коэффициентом Пуассона.
Потенциальная энергия деформации при чистом сдвиге.
5. Кручение.
Внутренние силовые факторы при кручении. Кручение стержня круглого и
кольцевого поперечного сечений. Кручение стержня сплошного прямоугольного
сечения. Дифференциальные и интегральные зависимости при кручении,
техника построения эпюр для стержня. Расчеты на прочность и жесткость.
Критерии рациональности формы поперечных сечений при кручении.
Потенциальная энергия деформации. Расчет цилиндрических винтовых
пружин малого шага.
6. Напряженное и деформированное состояние в точке.
Напряженное состояние в точке тела. Тензор напряжений. Полное,
нормальное и касательное напряжения на площадке, проходящей через данную
точку. Главные площадки и главные напряжения. Экстремальные касательные
напряжения и площадки их действия. Круговая диаграмма Мора. Классификация
напряженных состояний. Анализ плоского напряженного состояния.
Деформированное состояние в точке тела. Тензор деформаций.
Обобщенный закон Гука для изотропного материала. Удельная потенциальная
энергия изменения объема и формы.
7. Теории прочности.
Теория наибольших нормальных напряжений. Теория наибольших
относительных удлинений. Теория наибольших касательных напряжений.
Теория удельной потенциальной энергии формоизменения. Теория Мора.
Сопоставление теорий прочности.
8. Прямой поперечный изгиб.
Виды изгиба стержня. Внутренние силовые факторы и дифференциальные
зависимости при прямом поперечном изгибе. Техника построения эпюр
внутренних силовых факторов в балках. Нормальные напряжения при чистом
изгибе. Нормальные и касательные напряжения при прямом поперечном изгибе.
Расчеты на прочность при изгибе. Критерий рациональности формы
поперечного сечения балки по прочности. Потенциальная энергия деформации
балки при изгибе.
Определение
перемещений
при
изгибе.
Интегрирование
дифференциального уравнения упругой линии балки. Метод начальных
параметров.
Вычисление коэффициентов жесткости и податливости для балок. Расчет
на жесткость. Критерий рациональности формы поперечного сечения по
жесткости.
9. Косой изгиб и внецентренное растяжение сжатие прямого
стержня.
Косой изгиб, напряжения в поперечном сечении, нейтральная линия.
Определение перемещений. Расчет на прочность и жесткость.
Определение напряжений при внецентренном растяжении – сжатии,
уравнение нейтральной линии, ядро сечения, расчет на прочность.
10. Совместное действие изгиба и кручения.
Определение внутренних усилий и напряжений. Расчет стержней на
прочность при сложном напряженном состоянии.
11. Элементы рационального проектирования простейших систем.
Критерии рациональности системы. Рациональное проектирование систем,
элементы которых работают на растяжение – сжатие. Рациональные формы
статически определимых стержней с распределенной нагрузкой. Рациональное
распределение жесткостей в стержнях системы. Рациональная геометрия
стержневой системы.
Рациональное проектирование балок. Равнопрочные балки. Регулирование
максимального изгибающего момента в балках изменением жесткости или
положения опоры, положением нагрузки.
12. Энергетические методы определения перемещений.
Определение перемещений методом Мора, способом Верещагина при
разных видах деформации.
13. Статически определимые стержневые системы.
Пространственный брус малой кривизны, внутренние силовые факторы и
напряжения в поперечных сечениях, потенциальная энергия деформации,
интеграл Мора. Типы стержневых систем.
Особенности расчета перемещений в плоских стержневых системах
методом Мора. Определение взаимных перемещений сечений.
14. Расчет статически неопределимых стержневых систем методом
сил.
Связи. Необходимые и лишние связи. Эквивалентная и основная системы.
Канонические уравнения метода сил. Коэффициенты канонических уравнений.
Грузовое, единичные и суммарное состояния. Проверка решения.
Расчет плоских статически неопределимых рам. Раскрытие статической
неопределимости рам с замкнутым контуром, учет врезанных шарниров.
Использование прямой и обратной симметрии в рамах для раскрытия
статической неопределимости.
Особенности применения метода сил
неопределимых балок. Комбинированных систем.
для
расчета
статически
15. Расчет осесимметричных тонкостенных оболочек по
безмоментной теории.
Геометрия тонкостенной оболочки вращения, меридиональные и
окружные сечения. Условие существования безмоментного напряженного
состояния. Краевой эффект. Рациональные формы оболочек их соединений.
Разрешающие уравнения безмоментных осесимметричных оболочек: уравнение
Лапласа, уравнение равновесия части оболочки, отсеченной окружным
сечением.
Напряженное состояние в точке оболочки. Примеры расчетов на прочность
цилиндрических, конических и сферических оболочек.
16. Устойчивость сжатых стержней.
Понятие потери устойчивости для идеального стержня. Критическая сила.
Задача Эйлера. Сравнение результатов решения Эйлера с другими решениями.
Ценность и недостатки идеальной модели. Пределы применимости формулы
Эйлера. Устойчивость сжатых стержней за пределами пропорциональности.
Зависимость критических напряжений от гибкости. Поверочный и проверочный
расчеты на устойчивость. Энергетичекий метод определения критической
нагрузки.
17. Продольно – поперечный изгиб.
Особенности задачи продольно – поперечного изгиба. Различные формы
дифференциальных уравнений, описывающих продольно – поперечный изгиб,
их интегрирование.
Приближенная формула для расчета прогибов при продольно – поперечном
изгибе. Определение напряжений и запаса прочности с использованием
приближенной формулы.
18. Расчет движущихся с ускорением элементов конструкций.
Силы инерции. Расчет поступательно движущихся систем.
равномерно вращающихся систем.
Расчет
19. Удар.
Понятие удара. Механические процессы, сопровождающие удар.
Техническая теория удара. Удар по системе без учета массы системы.
Удар по системе, масса которой сосредоточена в точке удара. Приведение
массы системы в точку удара.
Элементы рационального проектирования систем при ударном нагружении.
20. Расчет на прочность при циклически меняющихся во времени
напряжениях.
Явление усталости. Цикл напряжений и предел выносливости. Влияние
концентрации напряжений, размеров, чистоты обработки поверхности и других
факторов на сопротивление усталости. Диаграммы предельных амплитуд и
определение запасов прочности деталей из различных материалов при чистом
сдвиге и одноосном напряженном состоянии. Определение запаса усталостной
прочности при сложном напряженном состоянии.
21. Расчет на прочность по несущей способности.
Понятие о расчетах по несущей способности. Истинная диаграмма
напряжений и ее схематизация. Расчет по несущей способности систем,
работающих на растяжение – сжатие. Расчет по несущей способности систем
работающих на изгиб.
Разработчик: _______________ Ц.Д. Сампилов
Эксперт : ___________________
№
п/п
1
Наименование
дисциплины, код по
учебному плану
Сопротивление
материалов. Б3.В1.2
Код
компетенции
ОК – 1;
ОК – 3;
ОК – 5;
ОК – 6;
ПК – 1;
ПК – 3;
ПК – 5;
ПК – 25.
Название компетенции
Общекультурные компетенции:
- ОК-1 (владеть культурой мышления,
способностью к обобщению, анализу,
восприятию информации, постановке цели и
выбору путей её достижения);
- ОК-3 (готовность к кооперации с коллегами,
работе в коллективе);
- ОК-5 (умение использовать нормативные
правовые документы в своей деятельности);
- ОК-6 (должен обладать стремлением к
саморазвитию, повышению своей квалификации
и мастерства, владение навыками
самостоятельной работы).
Профессиональные компетенции:
-ПК– 1 (обладать способностью к использованию
основных законов естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности,
применение методов математического анализа и
моделирования);
-ПК–3 (способность решать инженерные задачи с
использованием основных законов механики,
электротехники, гидравлики, термодинамики и
тепломассобмена; знанием устройства и правил
эксплуатации гидравлических машин и
теплотехнического оборудования);
- ПК–5 (Способностью проводить и оценивать
результаты измерений);
-ПК-25 (обладать готовностью к участию в
проектировании новой техники и технологии).
Компоненты базовой структуры знаний
Знает: Методологию курса сопротивление
материалов. Основные расчетные формулы
Алгоритм решения задач
Умеет: Выбирать расчетные схемы
Формулировать и решать задачи для
выбранных расчетных схем
Оценивать полученные результаты решения
расчетных схем с точки зрения их
правдоподобия, экономичности и
надежности.
Владеет: Навыками практического
использования методов расчета, используя
возможности современных компьютеров и
информационных технологий.