Содержание разделов курса
№ п/п
|
Раздел дисциплины
|
Знания
|
Умения
|
Навыки
|
|
Вводная лекция
Задачи и методы сопротивления материалов. Реальный объект и расчетная схема. Связи и опорные устройства. Внешние и внутренние силы. Метод сечений. Понятие о напряжениях. Перемещения и деформации. Закон Гука и принцип независимости действия сил. Допущения, применяемые в сопротивлении материалов. Виды испытаний материалов. Испытание на растяжение-сжатие. Диаграммы испытаний. Общие принципы расчета конструкций.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Центральное растяжение-сжатие
Продольные силы в поперечных сечениях. Напряжения в поперечных сечениях стержня. Деформации и перемещения. Закон Гука.
Потенциальная энергия деформации. Напряженное и деформированное состояние при растяжении-сжатии. Расчеты на прочность и жесткость при растяжении-сжатии. Расчеты статически определимых стержней. Учет собственного веса при растяжении-сжатии. Подбор сечений с учетом собственного веса. Деформации при действии собственного веса. Расчет статически определимых стержневых систем. Понятие о статически неопределимых системах.
Степень статической неопределимости. Методика ее определения. Раскрытие статической неопределимости. Расчет конструкций по допускаемым нагрузкам. Расчет статически определимых систем по способу допускаемых нагрузок. Расчет статически неопределимых систем по способу допускаемых нагрузок. Расчет гибких нитей.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Теория напряженного состояния.
Напряжённое и деформированное состояние частицы тела. Основные виды напряжённо-деформированного состояния. Общий случай НДС. Обобщённый закон Гука-Коши. Определение напряжений на произвольно ориентированной площадке. Главные оси и главные напряжения в плоских задачах. Главные деформации в плоских задачах. Главные нормальные напряжения и направления в общем случае объёмного напряжённого состояния. Общее решение кубического уравнения для определения главных напряжений. Эллипсоид напряжений Ламе. Круги напряжений Мора. Напряжения на октаэдрических площадках. Определение удлинений и сдвигов для произвольно направленных волокон. Главные деформации и сдвиги.
Общее решение кубического уравнения для определения главных деформаций. Дифференциальные уравнения равновесия Коши. Уравнение совместности деформаций. Кручение призматических стержней произвольного поперечного сечения. Кручение стержня эллиптического сечения. Кручение стержня прямоугольного сечения. Кручение стержня треугольного сечения.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Геометрические характеристики плоских сечений.
Площадь плоских сечений. Статические моменты сечения.
Моменты инерции плоских сечений простой формы. Моменты инерции сечений сложной формы. Изменение моментов инерции сечения при повороте осей координат. Главные оси инерции и главные моменты инерции. Понятие о радиусе и эллипсе инерции сечения. Моменты сопротивления. Стандартные прокатные профили.
Алгоритм расчета геометрических характеристик плоских сечений.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Кручение, сдвиг, срез.
Построение эпюр крутящих моментов. Напряжения в поперечном сечении. Условие прочности при кручении вала круглого и кольцевого сечения. Рациональная форма сечения вала. Деформации при кручении и условие жесткости вала. Расчеты на прочность и жесткость валов круглого и кольцевого сечений. Потенциальная энергия деформации при кручении. Статически неопределимые задачи на кручение. Кручение бруса с некруглым поперечным сечением. Сдвиг. Расчет заклепок на срез. Расчет заклепок на смятие и листов на разрыв. Дополнительные задачи на сдвиг. Расчет сварных соединений. Расчет сварных соединений при проектировании строительных конструкций. Расчет винтовых пружин с малым шагом витка.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Изгиб.
Плоский изгиб. Механические испытания на изгиб. Построение эпюр поперечной силы и изгибающего момента. Основные дифференциальные соотношения теории изгиба. Примеры построения эпюр внутренних силовых факторов для консольных балок. Примеры построения эпюр внутренних силовых факторов для балок на двух опорах. Другие подходы к построению эпюр внутренних силовых факторов. Напряжение при чистом изгибе. Касательные напряжения при поперечном изгибе. Главные напряжения при изгибе. Рациональные формы поперечных сечений при изгибе. Полная проверка прочности. Опасные сечения и опасные точки. Перемещения при изгибе балок. Дифференциальное уравнение изогнутой оси упругой балки. Пределы применимости приближенной теории изгиба балок. Интегрирование дифференциального уравнения изогнутой оси балки методом начальных параметров А. Н. Крылова. Простейшие статически неопределимые задачи при изгибе. Метод сравнения (наложения) перемещений. Расчет на прочность простейших статически неопределимых балок методом допускаемых нагрузок. Изгиб балок переменного поперечного сечения. Балка равного сопротивления. Балка на упругом основании. Изгиб составных балок.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Сложное сопротивление.
Расчет балки, подверженной косому или пространственному изгибу. Определение внутренних усилий при косом изгибе. Определение напряжений при косом изгибе. Определение перемещений при косом изгибе. Внецентренное сжатие или растяжение. Ядро сечения при внецентренном сжатии. Критерии предельного состояния материала при сложном напряженном состоянии. Теории прочности. Критерии разрушения. Критерии пластичности. Замечания о выборе теории прочности. Совместное действие изгиба и кручения. Определение внутренних усилий и напряжений при изгибе с кручением. Расчет валов круглого (кольцевого) сечения на изгиб с кручением. Расчет брусьев прямоугольного сечения на изгиб с кручением. Расчет балок переменного сечения. Подбор сечения балок равного сопротивления. Определение деформаций балок переменного сечения.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Оболочки.
Основные положения теории оболочек. Тонкостенная осесимметричная оболочка. Сферическая оболочка. Цилиндрическая оболочка. Коническая оболочка. Толстостенный цилиндр. Составные цилиндры. Автофретирование. Пример расчета элемента тонкостенной оболочки вращения. Пример расчета толстостенной стальной трубы.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Устойчивость
Концепция устойчивости. Модельные задачи и методы исследования устойчивости упругих систем. Задача Эйлера об устойчивости сжатого стержня. Устойчивость сжатого стержня с шарнирно закреплёнными краями. Устойчивость стержней с иными видами закрепления. Пределы применимости формулы Эйлера. Практический инженерный метод расчёта на устойчивость Ф. Ясинского. Задача Энгессера об устойчивости сжатого стержня из нелинейно - упругого материала. Устойчивость сжатого стержня за пределом упругости. Формула Кармана. Устойчивость стержня в процессе нагружения за пределом упругости. Концепция Шенли. Устойчивость стержней как элементов конструкций. Продольно-поперечный изгиб упругого стержня. Выпучивание сжатой колонны при внецентренном сжатии. Устойчивость стержня, сжатого следящей силой. Задача А.Р. Ржаницына об устойчивости сжатого стержня в условиях ограниченной ползучести. Устойчивость упругого стержня в условиях неограниченной ползучести. Устойчивость плоской формы изгиба балок. Энергетический метод определения критических нагрузок. Расчет сжато-изогнутого стержня по дефомированному состоянию.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
|
|
|
Статически определимые плоские рамы
Стержневые системы и их классификация. Кинематический анализ стержневых систем. Расчет статически определимых рам. Рамы с жесткой заделкой. Рамы на двух шарнирных опорах. Рамы на двух опорах с промежуточным шарниром.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Пространственные системы
Построение эпюр в плоско-пространственных системах. Построение эпюр в ломаных стержнях. Расчет на прочность и подбор сечения ломаных пространственных стержней.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Определение перемещений в упругих системах
Обобщенные силы и обобщенные перемещения. Потенциальная энергия деформации стержня в общем случае его нагружения. Принцип возможных перемещений и формула Лагранжа. Принцип возможного изменения сил и формула Кастилиано. Определение напряжений и перемещений в витых пружинах. Теорема о взаимности работ и перемещений.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Вычисление перемещений методом Мора-Верещагина
Формула Мора для определения перемещений в стержнях и стержневых системах. Примеры определения перемещений с помощью формулы Мора. Графоаналитический способ Верещагина вычисления интегралов в формуле Мора. Примеры вычисления перемещений способом Верещагина. Определение температурных перемещений в балках и рамах.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Расчет статически неопределимых стержневых систем
Особенности статически неопределимых систем и методы их расчета. Степень статической неопределимости системы. Метод сил. Алгоритм расчета методом сил. Выбор основной системы. Канонические равнения метода сил. Вычисление коэффициентов и свободных членов канонических уравнений. Универсальная проверка коэффициентов и свободных членов канонических уравнений. Построение окончательных эпюр внутренних силовых факторов. Проверка окончательной эпюры изгибающих моментов. Использование свойств симметрии при раскрытии статической неопределимости. Расчет неразрезной балки методом сил. Уравнение трех моментов. Метод перемещений. Примеры расчетов стержневых систем методом перемещений.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Расчеты при динамических и циклических нагрузках
Соударение твердого тела и системы с одной степенью свободы. Механические испытания на удар. Расчет динамического коэффициента при ударной нагрузке. Оценка прочности при ударной нагрузке. Определение напряжений при скручивающем ударе. Расчеты движущихся деталей при заданных ускорениях. Расчет поступательно движущихся систем. Напряжения в тонкостенном вращающемся кольце. Расчет равномерно вращающегося прямого бруса. Вращающиеся рамы. Расчеты при циклических нагрузках. Основные характеристики цикла и предел усталости. Диаграмма усталостной прочности. Расчет коэффициентов запаса усталостной прочности. Влияние состояния поверхности и размеров детали на усталостную прочность. Коэффициент запаса усталостной прочности и его определение. Колебания системы с одной степенью свободы. Определение напряжений при колебаниях. Резонанс. Колебания балки с установленным на ней массивным электромотором. Степень свободы колеблющейся системы. Канонические уравнения колебания упругих систем с конечным числом степеней свободы. Собственные колебания упругих систем с конечным числом степеней свободы. Вынужденные колебания упругих систем с конечным числом степеней свободы. Приближенные методы определения низших частот собственных колебаний упругих систем. Понятие о приведенной массе. Устойчивость вращающихся валов. Колебания упругих систем при действии ударной нагрузки. Колебания при ударе вертикально движущимся телом. Колебания при ударе горизонтально движущимся телом. Продольные колебания стержня. Поперечные колебания стержня. Расчет на прочность при нерегулярной переменной нагруженности.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
|
Концентрация напряжений и контактные напряжения
Понятие о концентрации напряжений. Контактные напряжения.
|
1, 2, 3, 4, 5, 6
|
1, 2, 3, 4
|
1, 2
|
6.3. Темы и содержание лабораторных занятий
№ п/п
|
Темы и содержание занятий
|
Кол-во
часов
|
1
|
Определение характеристик прочности и пластичности при растяжении металлического образца из малоуглеродистой стали.
|
4
|
2
|
Определение характеристик прочности и пластичности при кручении металлического валика из малоуглеродистой стали.
|
4
|
3
|
Определение величины прогиба балки прямоугольного сечения под действием сосредоточенной силы, приложенной к ее середине.
|
4
|
4
|
Экспериментальное определение критической силы при сжатии неустойчивого стержня.
|
4
|
|
Всего
|
16
|
|
