Учебно-методический комплекс дисциплины «прочность конструкций»

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Курс «Прочность конструкций» имеет трехступенчатую структуру. На первой ступени рассматривается определение нагрузок, действующие на агрегаты ЛА. Нагрузки разделяются на наземные и полетные. Последние, в свою очередь, также делятся на нагрузки, возникающие при маневре ЛА в полете, и при болтанке в атмосфере. Для удобства расчета и анализа нагрузок вводится понятие перегрузки. Рассматриваются основные расчетные полетные случаи нагружения ЛА, приведенные в Нормах прочности – основном нормативном документе прочниста. Как итог, для ЛА строят диаграммы ICAO для маневра и болтанки и определяют величину и вид статических разрушающих нагрузок на различные агрегаты ЛА. На второй ступени, зная статические разрушающие нагрузки и используя известные расчетные модели агрегатов, которые изучались ранее в курсе «Строительная механика», проводят сначала проектировочный, а затем и проверочный расчеты агрегата ЛА и его силовых элементов на прочность, жесткость и устойчивость. Здесь рассматривается расчет крыльев различных схем, оперения и рулей, механической проводки системы управления, лопасти и втулки несущего винта, мотоустановок, фюзеляжа и шасси. На третьей ступени изучается динамическое поведение агрегатов ЛА, спроектированных на базе статических моделей нагружения. Сначала рассматриваются простейшие модели явлений аэроупругости: дивергенции, изгибно-крутильного флаттера несущей поверхности, реверса элеронов и оперения. Далее, усложняя расчетную модель, получают дифференциальные и интегральные уравнения колебаний несущей поверхности в вакууме. Решая их, находят функции формы колебаний и частоты основного и высших тонов сначала чисто изгибных и чисто крутильных колебаний, а затем и совместных изгибно-крутильных колебаний. Затем колеблющуюся поверхность вводят в поток газа и получают уравнения колебаний с учетом воздействия на несущую поверхность аэродинамических сил и моментов. Решая их, определяют критические скорости основных явлений аэроупругости. Проводят анализ влияния конструктивных параметров агрегатов ЛА на критические скорости дивергенции, флаттера и реверса. 4.1 Лекции Программа лекций Номер темы Тематика лекции Кол-во часов 1 2 3 1 Маневренные нагрузки, действующие на ЛА 2 2 Болтаночные нагрузки, действующие на ЛА 2 3 Основные расчетные полетные случаи нагружения ЛА. 4 4 Построение эпюр сил и моментов для крыла 4 5 Проектировочный расчет поперечного сечения крыла 2 6 Проверочный расчет поперечного сечения крыла 4 7 Расчет нормальной нервюры в крыле 2 8 Изгибная и крутильная деформация прямого крыла 2 9 Расчетные нагрузки на оперение 2 10 Расчет оперения с трехшарнирной подвеской руля 4 11 Расчет мотоустановок 4 Итого в шестом семестре 32 1 Расчетные случаи нагружения агрегатов вертолета 2 2 Нагрузки, действующие на фюзеляж 2 3 Расчет поперечного сечения фюзеляжа типа “полумонокок” 2 4 Изгибно-крутильные деформации фюзеляжа 2 5 Основные расчетные случаи нагружения шасси 4 6 Расчет на прочность шасси балочного типа 2 7 Свободные изгибные колебания крыла 2 8 Уравнения изгибно-крутильных колебаний крыла в вакууме 2 9 Свободные крутильные колебания крыла 2 10 Совместные изгибно-крутильные колебания крыла 2 11 Уравнения изгибно-крутильных колебаний крыла в потоке газа 2 12 Расчет критической скорости флаттера и дивергенции крыла 2 13 Влияние параметров крыла на критическую скорость флаттера 2 Итого в седьмом семестре 28 Итого по курсу в целом 60 4.2 Практические занятия Программа практических и лабораторных работ Номер темы Тематика лекции Кол-во часов ПЗ ЛР 1 Определение перегрузок при маневре и болтанке ЛА 2 2 Построение эпюр сил и моментов для крыла 2 3 Проектировочный расчет поперечного сечения крыла ЛА 2 4 Проверочный расчет поперечного сечения крыла ЛА 2 5 Проектировочный расчет нормальной и усиленной нервюр 2 6 Расчет на прочность оперения с шарнирной подвеской руля 2 7 Расчет элементов механической проводки системы управления 2 8 Расчет на прочность мотоустановок и пилонов мотогондол 2 Итого в шестом семестре 16 1 Прочностный расчет лопасти несущего винта вертолета 4 2 Построение эпюр сил и моментов для фюзеляжа 4 3 Расчет на прочность поперечных сечений фюзеляжа 2 4 Подбор колес для основных и носовых опор шасси ЛА 2 5 Проектировочный расчет газо-жидкостного амортизатора 4 6 Статическая и динамическая балансировка рулей 2 7 Простейшие модели расчета аэроупругих явлений 2 8 Расчет частот и функций формы колебаний крыла 6 9 Определение критических скоростей флаттера и дивергенции 2 Итого в седьмом семестре 14 14 Итого по курсу в целом 30 14 4.3 Объем, структура и содержание самостоятельной работы студентов, график ее выполнения. 4.3.1 Тематика курсового проекта и требования к его содержанию и оформлению. Стандартная тема курсового проекта по прочности конструкций «Провести проектировочный и проверочный расчет поперечного сечения агрегата (крыла, фюзеляжа) самолета-прототипа из условия статического нагружения конструкции». Обычно преподаватель задает прототип ЛА и два расчетных случая нагружения (например, для крыла это случаи А1 и С). Пояснительная записка курсового проекта должна включать в себя: построенные диаграммы V–n (диаграммы ICAO) для маневра и болтанки ЛА; для каждого из расчетных случаев нагружения найденные и распределенные по длине агрегата ЛА аэродинамические и инерционные силы; для каждого из расчетных случаев нагружения рассчитанные и построенные эпюры продольных и поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов по размаху агрегата; выполненный проектировочный расчет заданного преподавателем поперечного сечения агрегата; выбранную и обоснованную конструктивно-силовую схему агрегата ЛА; для одного из расчетных случаев нагружения выполненный проверочный расчет заданного поперечного сечения агрегата на изгиб методом редукционных коэффициентов; для одного из расчетных случаев нагружения выполненный проверочный расчет заданного поперечного сечения агрегата на сдвиг и кручение; выполненный проектировочный расчет элемента поперечного силового набора (нервюры или шпангоута) в заданном сечении. Пояснительная записка выполняется на листах формата А4 вручную или распечатывается на принтере. Объем пояснительной записки обычно составляет 17-25 листов. Графическая часть курсового проекта включает 2 листа формата А1. На первом листе представляют теоретический чертеж рассматриваемого агрегата ЛА прототипа. На втором листе приводят чертеж рассчитанного поперечного сечения агрегата (крыла или фюзеляжа) с видом спроектированного элемента поперечного силового набора (нервюры или шпангоута). Чертежи можно выполнять вручную или с использованием CAD систем. В целях экономии допускается распечатывать чертежи на принтере в формате А3 в уменьшенном масштабе. 4.4 График изучения дисциплины. Вид учебных занятий По сем. № недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 лекции 6 х х х х х х х х х х х х х х х х 7 х х х х х х х х х х х х х х - - ЛЗ 6 - - - - - - - - - - - - - - - - 7 - - х - х - х - х - х - х - х - ПЗ 6 - х - х - х - х - х - х - х - х 7 х - х - х - х - х - х - х - - - КПР 6 - - - - - - - - - - - - - - - - 7 х х х х х х х х х х х х х х х х РГЗ.реферат 6 - - - - - - - - - - - - - - - - 7 - - - - - - - - - - - - - - - - Аттестация (промежу­точная) 6 х х х 7 х х х 5 Технологии и методическое обеспечение контроля результатов учебной деятельности обучаемых 5.1 Технологии и методическое обеспечение контроля текущей успеваемости студентов Для текущего контроля используется периодическая (2 раза в течение каждого семестра) оценка результатов учебной деятельности каждого студента с учетом как аудиторных занятий, так и графика выполнения самостоятельной работы. Первая контрольная отметка в шестом семестре проводится по итогам изучения основных расчетных полетных случаев нагружения ЛА и приобретения навыков построения эпюр сил и моментов для крыла (аудиторные занятия), построения диаграмм ICAO и выполнения двух первых пунктов пояснительной записки курсового проекта (самостоятельная работа). Вторая контрольная отметка в шестом семестре проводится по итогам изучения методик проектировочного, а также проверочного расчетов крыла и расчета оперения на прочность (аудиторные занятия), расчета на прочность и жесткость рулей и элеронов и выполнения последующих двух пунктов пояснительной записки курсового проекта (самостоятельная работа). Первая контрольная отметка в седьмом семестре проводится по итогам изучения основных расчетных случаев нагружения вертолета и расчета на прочность фюзеляжа (аудиторные занятия), расчета нормальных шпангоутов, а также расчета фюзеляжа в носовой части и выполнения пунктов 5…7 пояснительной записки курсового проекта (самостоятельная работа). Вторая контрольная отметка в седьмом семестре проводится по итогам изучения расчета на прочность шасси, методов подбора колес и проектирования амортизаторов, а также явлений аэроупругости (аудиторные занятия), расчета фюзеляжа в зоне больших вырезов, а также шасси с рычажной подвеской колес и выполнения последнего 8 пункта пояснительной записки и всей графической части курсового проекта (самостоятельная работа). Это 15…16 неделя. Примеры вариантов контрольных заданий приведены в приложении 1. Контрольные результаты текущей учебной деятельности студента учитываются преподавателем при защите курсового проекта, а также на этапах промежуточной аттестации. 5.2 Технологии и методическое обеспечение промежуточной аттестации Рабочим учебным планом для специалиста направлению 160201.65 «Самолето- и вертолетостроение» предусмотрена промежуточная аттестация по дисциплине «Прочность конструкций» в форме экзаменов в шестом и седьмом семестрах. К экзамену в шестом семестре допускаются студенты при условии успешного прохождения первой и второй контрольных отметок в данном семестре. Экзамен проводится по технологии совмещения письменного и устного ответов. Дополнительные вопросы возможны только при отрицательных оценках по итогам текущей успеваемости (см. п. 4.1). В экзаменационный билет включены теоретический вопрос и задача. Пример экзаменационного билета представлен в приложении 2. Перечень выносимых на экзамен теоретических вопросов приведен в приложении 3. К экзамену в седьмом семестре допускаются студенты при условии успешного прохождения первой и второй контрольных отметок в данном семестре и положительной защиты курсового проекта. Экзамен проводится по технологии совмещения письменного и устного ответов. Дополнительные вопросы возможны только при отрицательных оценках по итогам текущей успеваемости (см. п. 4.1). В экзаменационный билет включены теоретический вопрос и задача. Пример экзаменационного билета представлен в приложении 4. Перечень выносимых на экзамен теоретических вопросов приведен в приложении 5. При формировании оценки на экзамене учитывают результаты как самостоятельной работы студента, так и его работы на занятиях в аудитории. 5.3 Технологии и методическое обеспечение контроля выживаемости знаний, умений и навыков, сформированных при изучении дисциплины Контроль и оценка выживаемости знаний, умений и навыков, полученных при изучении дисциплины, по истечении определенного времени после аттестации, может проводиться в виде тестирования. По данной дисциплине разработаны педагогические измерительные материалы (ПИМы), которые можно использовать не только для оценки остаточных знаний, но и в процессе самостоятельной подготовки студентов и т.п. 6. РЕСУРСНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 6.1 Основная литература Бойцов, В.Б. Технологические методы повышения прочности и долговечности : учеб. пособие для студентов / В.Б. Бойцов, А.О. Чернявский. – М.: Машиностроение, 2005. – 128 с. : ил. Основы авиа- и ракетостроения: учеб пособие для вузов / А.С.Чумадин, В. И. Ершов, К. А. Макаров и др. – М. : Инфра – М, 2008. – 992 с. : ил. 6.2 Дополнительная литература Авиационные правила. Ч.23. Нормы летной годности гражданских легких самолетов. – М.: ЛИИ им.М.М. Громова, 1993. – 227 с. Авиационные правила. Ч.25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. – М.: ЛИИ им.М.М. Громова, 1994. – 322 с. Дж. Тейлор. Нагрузки, действующие на самолет – М.: Машиностроение, 1971. – 372 с. Дудченко, А.А. Прочность и проектирование элементов авиационных конструкций из композиционного материала. Монография / А.А. Дудченко. – М. : МАИ, 2007. – 200 с. Кан С.Н., Свердлов И.А. Расчет самолета на прочность– М.: Машиностроение, 1966. – 520 с. Лампер Р.Е. Введение в теорию флаттера – М.: Машиностроение,1990. – 144 с. Макаревский А.И., Чижов В.М. Основы прочности и аэроупругости летательных аппаратов – М.: Машиностроение, 1982. – 238 с. Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV-21 : Самолеты и вертолеты. Кн.1. Аэродинамика, динамика полета и прочность. / под ред. Г.Б. Бюшгенса. – М. : Машиностроение, 2002. – 800 с. : ил. Михеев Р.А. Прочность вертолетов – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с. Нагрузки, действующие на крыло самолета: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Прочность конструкций” / Составил И.В.Чепурных. – Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2004. – 30 с. Нормы прочности гражданских самолетов 1961 г. – М.: БНИ ЦАГИ, 1962. – 139 с. Нормы прочности самолетов 1943 г. – М.: БНТ НКАП, 1943. – 141 с. Одиноков Ю.Г. Расчет самолета на прочность– М.: Машиностроение, 1973. – 392 с. Проектировочный и проверочный расчет элементов крыла на прочность: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Прочность конструкций” / Составил И.В.Чепурных. – Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2004. – 32 с. Сборник задач по конструкции и прочности самолетов и вертолетов / Балайчук А.К., Воскобойник М.С., Лагосюк Г.С. и др. – М.: Транспорт, 1973. – 236 с. Справочная книга по расчету самолета на прочность/ М.Ф.Астахов, А.В.Караваев, С.Я.Макаров и др. – М.: Оборонгиз, 1954. – 708 с. Стригунов В.М. Расчет самолета на прочность– М.: Машиностроение, 1984. – 376 с. Фершинг Г.Основы аэроупругости: Пер. с нем./ Под ред. Г.М.Фомина. – М.: Машиностроение, 1984. – 600 с. 6.3 Интернет-ресурсы Бойцов, В.Б. Технологические методы повышения прочности и долговечности : учеб. пособие для студентов / В.Б. Бойцов, А.О. Чернявский. – М.: Машиностроение, 2005. – 128 с. : ил. http://e.lanbook.com/view/book/721/ Зайцев, В.И. Конструкция и прочность самолетов : учебное пособие / В.И. Зайцев, В.Л. Рудаков. – Киев : Вища школа, 1978. – 488 с. http://airspot.ru/library/book/zaytsev-v-n-rudakov-v-l-konstruktsiya-i-prochnost-samoletov Лизин, В.Т. Проектирование тонкостенных конструкций : учеб. пособие для студентов вузов / В.Т. Лизин, В.А. Пяткин. – М. : Машиностроение, 2003. – 448 с. http://e.lanbook.com/view/book/817/ Руководство к решению задач по механике материалов и конструкций : учебное пособие / Егодуров Г.С., Бохоева Л.А., Зангеев Б.И., Бальжанов Д.Ц. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2005. - 299 с. http://window.edu.ru/resource/754/18754/files/Mtdsprm5.pdf Рыбаков В.А. Основы строительной механики легких стальных тонкостенных конструкций: учебное пособие / В.А. Рыбаков - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. - 207 с. http://window.edu.ru/resource/307/76307/files/rybakov_str-mech.pdf 7.1. Экзаменационные вопросы (6 семестр) Понятие «прочность», классификация прочности и количественное рассмотрение. Понятие «разрушение», хрупкое и вязкое разрушение. Требования к прочности и нормы прочности Л.А. Определение максимальной эксплуатационной перегрузки. Нагрузки, действующие на самолет в горизонтальной и вертикальной плоскостях при маневре. Нагрузки, действующие на самолет при полете в неспокойном воздухе. Понятие о максимальной перегрузке, коэффициенте безопасности Основные расчетные случаи нагружения крыла в полете. Диаграммы ICAO. Нагрузки, действующие на крыло самолета в полете. Построение эпюр сил и моментов для крыльев различных схем. Проектировочный расчет поперечного сечения крыла. Поверочный расчет поперечного сечения крыла на изгиб методом редукционных коэффициентов. Расчет на прочность нормальных нервюр. Определение деформаций прямого крыла. Определение деформаций стреловидного крыла. Нагрузки, действующие на оперение. Расчет на прочность цельноповоротного оперения. Расчет оперения с трехшарнирной подвеской руля. Расчет механических элементов системы управления на прочность, устойчивость, колебания. Расчетные случаи нагружения моторам. Нагрузки на мотогондолы. 7.2. Экзаменационные вопросы (7 семестр) 1. Расчетные случаи нагружения агрегатов вертолета 2. Нагрузки, действующие на лопасть несущего винта вертолета (автожира), построение эпюр сил и моментов по размаху лопасти. 3. Нагрузки, действующие на фюзеляж, построение эпюр сил и моментов. 4. Расчет на прочность поперечных сечений фюзеляжа типа “полумонокок”. 5. Нагрузки, действующие на нормальные шпангоуты, расчет их на прочность. 6. Расчет на прочность фюзеляжей в зоне больших вырезов. 7. Определение деформаций фюзеляжа при изгибе и кручении. 8. Нагружение фонаря кабины и носовой части фюзеляжа. 9. Нагрузки, действующие на шасси. 10. Построение эпюр сил и моментов для шасси балочного типа. 11. Построение эпюр сил и моментов для шасси с рычажной подвеской колес. 12. Расчет амортизации шасси. 13. Подбор колес для основных и носовых опор шасси. 14. Введение в аэроупругость. Дивергенция и флаттер. Влияние конструктивных параметров несущей поверхности на критическую скорость флаттера. 15. Дифференциальные уравнения свободных изгибно-крутильных колебаний несущей поверхности в вакууме. 16. Свободные крутильные колебания крыла постоянного сечения. 17. Свободные крутильные колебания крыла переменного сечения. 18. Свободные изгибные колебания крыла постоянного сечения. 19. Свободные изгибные колебания крыла переменного сечения. 20. Свободные колебания крыла с сосредоточенными массами. Свободные изгибно-крутильные колебания крыла. 21. Аэродинамическое воздействие на вибрирующее крыло. 22. Уравнения колебаний крыла в воздушном потоке. 23. Определение критической скорости изгибно-крутильного флаттера и скорости дивергенции. 8. Рейтинговая оценка по дисциплине Усвоение учебной дисциплины максимально оценивается в 100 рейтинговых баллов, которые распределяются по видам занятий в зависимости от их значимости и трудоемкости. По результатам текущей работы по дисциплине в течение семестра студент может набрать не более 70 баллов. на итоговый контроль отводится 30 баллов. Посещаемость занятий учитывается поправочным коэффициентом, равным отношением количества часов посещаемых занятий к плановым. Распределение баллов по видам учебных работ № п/п Наименование работ Распределение баллов 6 7 1 Теоретический материал 20 15 2 Лабораторные работы 10 3 Практические занятия 30 15 4 Курсовое проектирование 20 5 Индивидуальные домашние задания (РГЗ. реферат и т.д.) 10 6 Контрольные работы 7 Посещаемость 10 10 8 Экзамен 30 30 Итого 100 100 Перевод баллов в пятибалльную шкалу отлично 85-100 хорошо 71-84 удовлетворительно 60-70 неудовлетворительно менее 60 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Похожие:

	Учебно-методический комплекс дисциплины красноярск 2012 пояснительная... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Психодиагностика» для студентов заочной формы обучения (3,5 года обучения) по специальности...		Учебно-методический комплекс дисциплины специальность 100110. 65... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Информационная культура» состоит из следующих элементов
	Учебно-методический комплекс дисциплины железобетонные и каменные... Цель: ознакомить студентов с проектированием (расчетом и конструированием) железобетонных и каменных конструкций		Учебно-методический комплекс дисциплины специальность: 050706. 65 «Педагогика и психология» Настоящий учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Психолого-педагогическая коррекция» для студентов 5-го заочного отделения...
	Учебно-методический комплекс дисциплины специальность : 040101. 65... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Информатика» для студентов очной формы обучения по специальности 040101. 65 социальная...		Учебно-методический комплекс дисциплины по выбору направление 050700. 62 «Педагогика» Настоящий учебно-методический комплекс дисциплины по выбору (умкд) «Психолого-педагогическая коррекция» для студентов 4-го курса...
	Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов		Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...
	Учебно-методический комплекс «дисциплины» Учебно-методический комплекс «дисциплины» физическая культура составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом...		Пояснительная записка Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд)... Учебно-методический комплекс дисциплины составлен к п н., доцентом Грасс Т. П., д э н., профессором Е. В. Щербенко
	Пояснительная записка Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд)... Учебно-методический комплекс дисциплины составлен к п н., доцентом Грасс Т. П., д э н., профессором Е. В. Щербенко		Учебно-методический комплекс «дисциплины» Учебно-методический комплекс «дисциплины» физическая культура составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом...
	Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов		Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс дисциплины Культура повседневности зарубежных стран Направление/ специальность — 031400. 62, культурология...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Риторика» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...		Учебно-методический комплекс дисциплины «информатика» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...