Методичка сопромат – Сопромат методичка

Содержание

Сопромат методичка

Федеральное агентство по образованию

Государственноеобразовательноеучреждениевысшегопрофессиональногообразования

Ухтинский государственный технический университет

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов-заочников

3-еиздание

Ухта, 2009

УДК 620.10 К 53

Кучерявый, В.И.

Сопротивление материалов [Текст]: рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов-заочников /В.И. Кучерявый. –3-е

изд. – Ухта: УГТУ, 2009. – 41 с.: ил.

Методические указания предназначены для выбора задач контрольных работ по дисциплине «Сопротивление материалов» для студентов-заочниковспе-

циальностей: 170200, 170400, 090500, 090700, 090800, 330500, 280300, 280700, 280800, 280100, 180400, 080900.

Содержат также рабочую программу по дисциплине «Сопротивление материалов», которая соответствует государственному образовательному стандарту.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой СМ и ДМ от

17.05.2008 г, пр. №7.

Утверждены и рекомендованы к использованию в учебном процессе советом направления «Технология машин и оборудования» от 25.05.2008 г., пр. №7.

Рецензент Шоль Н.Р., профессор, зав. каф. ЛДМиМ.

Редактор: Власов В.П.

В методических указаниях учтены предложения рецензента и редактора.

План 2009 г., позиция 158.

Подписано в печать 20.07.2009 г.

Компьютерный набор. Гарнитура Times New Poman. Объем 41 с. Тираж 100 экз. Заказ № 233.

©Ухтинский государственный технический университет, 2005, 2008, 2009 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13 Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.

Цель и задачи дисциплины…………………………………………………………………….

4

2.

Содержание дисциплины……………………………………………………………………….

4

3.

Виды работ с распределением времени………………………………………………..

10

4.

Перечень лекционных занятий …………………………………………………………….

11

5.

Перечень практических занятий…………………………………………………………..

12

6.

Перечень тем, которые студент должен проработать самостоятельно…..

12

7.

Перечень лабораторных работ……………………………………………………………..

13

8.

Перечень контрольных работ по сопротивлению материалов……………….

13

9.

Библиографический список………………………………………………………………….

13

10. Приложение. Методические указания и контрольные задания ……………

14

3

1.Цель и задачи дисциплины

1.1.Курс сопротивление материалов – наука о прочности, жесткости и устойчивости отдельных элементов конструкций (сооружений и машин). Инженеру любой специальности часто приходится производить расчеты на прочность. Неправильный расчет самого незначительного, на первый взгляд, элемента может повлечь за собой очень тяжелые последствия – привести к разрушению конструкции в целом. При проведении расчетов на прочность необходимо стремиться к сочетанию надежности работы конструкции с ее стоимостью, добиваться наибольшей прочности при минимальном расходе материала. Необходимо улучшать качество проектных решений, применяя новые конструкционные материалы с повышенной прочностью.

Цель дисциплины состоит в том, чтобы научить будущих инженеров правильно выбрать конструкционные материалы и конструктивные формы, обеспечить высокие показатели надежности, долговечности и безопасности напряженных конструкций и узлов оборудования, создать эффективные и экономичные конструкции.

1.2.Задачи изучения дисциплины.

Изучив дисциплину, студент должен:

1.2.1.Иметь представление о поведении прочностных характеристиках конструкционных материалов при действии внешних нагрузок, перепадов температур во времени, способах измерения различных параметров, определяющих напряженно-деформированноесостояние конструкций, составление расчетных моделей и возможности их изменения с целью получения детальной информации, конструкции большинства испытательных машин, методике получения статистических данных о свойствах материалов и назначении прочностных нормативных значений. Сравнивать варианты расчетных схем, отыскивать оптимальные решения, связывать воедино инженерную подготовку задачи, расчет

ипроектирование, учитывая профиль будущей специальности.

1.2.2.Знать и уметь использовать способы определения напряжений и деформаций для стержней, методы расчеты статически неопределимых систем в упругой стадии работы.

1.2.3.Иметь опыт расчета стержней на простые и комбинированные виды нагружения.

2.Содержание дисциплины

2.1. Введение

Определение дисциплины “Сопротивление материалов” как раздела механики деформируемого твердого тела. Ее связь с курсами “Теория упругости и пластичности”, “Строительная механика” и другими общеинженерными и специальными дисциплинами. Достижение отечественной науки в обеспечении механической надежности.

4

2.2. Основные понятия

Внешние силы и их классификация: поверхностные, объемные и сосредоточенные, статические и динамические. Реальные объекты и их расчетные схемы: стержень, пластина, оболочка и массивное тело. Основные свойства деформируемого твердого тела: упругость, пластичность, хрупкость, релаксация и ползучесть.

Внутренние силы и метод их изучения (метод сечений). Главный вектор и главный момент внутренних сил. Внутренние силовые факторы в поперечном сечении стержня. Продольная и поперечные силы, крутящий и изгибающие моменты. Напряжение полное, нормальное и касательное. Определение равнодействующей внутренних сил через напряжения. Перемещения и деформации. Основные принципы сопротивления материалов.

2.3. Растяжение и сжатие прямого стержня

Продольные силы. Дифференциальные зависимости между продольными силами и нагрузкой. Напряжения в поперечных сечениях. Продольные и поперечные деформации. Закон Гука. Модуль упругости и коэффициент Пуассона. Определение осевых перемещений сечений. Потенциальная энергия упругой деформации. Расчет простейших статически неопределимых систем при растяжении и сжатии. Нормальные и касательные напряжения на двух взаимноперпендикулярных площадках. Закон парности касательных напряжений. Понятие о чистом сдвиге. Закон Гука для сдвига. Связь между упругими постоянными. Температурные и монтажные напряжения. Напряжения от собственного веса. Понятие о стержне равного сопротивления. Концентрация напряжений. Контактные напряжения.

2.4. Механические свойства материалов при растяжении и сжатии

Опытное изучение механических свойств материалов при растяжении и сжатии. Диаграммы растяжения и сжатия пластичных материалов. Основные механические характеристики материала: предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести и предел прочности (временное сопротивление). Особенности деформирования и разрушения пластичных материалов при растяжении и сжатии. Пластические деформации. Линии скольжения. Понятия об истинной диаграмме растяжения и сжатия. Разгрузка и повторное нагружение. Наклеп. Диаграммы растяжения и сжатия хрупких материалов и их основные механические характеристики. Особенности разрушениях хрупких материалов при растяжении и сжатии. Понятие о ползучести, релаксации и длительной прочности.

5

2.5. Расчеты на прочность и жесткость при растяжение и сжатии

Выбор предельного состояния в зависимости от свойств материала, условий работы и назначения конструкции. Расчет по допускаемым напряжениям. Коэффициент запаса. Технико-экономическиефакторы, влияющие на нормативный коэффициент запаса. Три рода задач при расчете на прочность: проверка прочности, подбор сечений и определение допускаемой нагрузки. Проверка прочности стержней по методу разрушающих нагрузок и методу предельных состояний. Подбор размеров поперечных сечений из условия жесткости.

2.6. Геометрические характеристики поперечных сечений

Статический момент сечения. Осевой, полярный и центробежные моменты инерции. Осевые моменты инерции для прямоугольника, треугольника, круга и кольца. Зависимость между моментами инерции для параллельных осей. Зависимость между моментами инерции при повороте координатных осей. Главные оси инерции. Главные моменты инерции. Вычисление моментов инерции сложных профилей. Радиус инерции.

2.7. Плоское напряженное состояние

Понятие о плоском напряженном состоянии в точке. Общий случай плоского напряженного состояния. Вывод зависимости между напряжениями и углом наклона площадки. Определение главных напряжений в точке. Экстремальные касательные напряжения.

2.8. Сдвиг

Напряжения и деформации при сдвиге. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. Зависимость между константами для идеально упругого изотропного тела. Понятие о расчетах на прочность заклепочных и сварных соединений.

2.9. Расчеты на кручение

Внешние силы, вызывающие кручение прямого стержня. Эпюры внутренних крутящих моментов. Кручение прямого стержня кругового поперечного сечения. Касательные напряжения и угол закручивания. Жесткость поперечного сечения при кручении. Расчет на прочность и жесткость вала кругового и кольцевого поперечного сечения. Потенциальная энергия упругой деформации. Статически неопределимые системы при кручении. Основные результаты теории кручения стержней некругового поперечного сечения.

2.10. Расчеты при прямом поперечном изгибе

Типы опор. Определение реакции в опорах. Классификация видов изгиба. Нахождение внутренних силовых факторов в поперечных сечениях балок при изгибе. Поперечные силы, изгибающие моменты. Дифференциальные зависи-

6

мости между внутренними силовыми факторами и внешней распределенной нагрузкой. Эпюры внутренних силовых факторов. Зависимость между изгибающим моментом и кривизной изогнутой оси балки. Нормальные напряжения чистого изгиба. Жесткость поперечного сечения балок при изгибе. Касательные напряжения изгиба сплошного сечения (формула Д.И. Журавского). Касательные напряжения балок прямоугольного и кругового сечений. Условия прочности при изгибе. Подбор сечения. Рациональные формы поперечных сечений балок. Главные напряжения при изгибе. Расчет прочности балки на совокупность напряжений по высоте сечения. Касательные напряжения тонкостенных балок. Потенциальная энергия упругой деформации при изгибе. Концентрация напряжений при изгибе.

2.11. Понятие о пространственном напряженно-деформированномсостоянии

Составляющие вектора напряжений и их обозначение на координатных площадках трехмерного тела. Понятие о главных напряжениях в трехмерном теле. Экстремальные значения касательных напряжений. Компоненты деформации. Объемная деформация. Закон Гука при пространственном напряженном состоянии. Удельная потенциальная энергия и ее составляющие – энергия изменения объема и энергия изменения формы.

2.12. Гипотезы прочности

Назначение гипотез прочности. Понятие об эквивалентных напряжениях. Хрупкое и вязкое разрушение в зависимости от вида напряженного состояния. Современная трактовка развития трещин и наступления пластических деформаций. Гипотеза прочности при хрупком состоянии материала наибольших нормальных напряжений. Гипотеза наибольших деформаций (удлинений). Гипотеза наибольших касательных напряжений – пластичное состояние материала. Гипотеза удельной энергии формоизменения – пластичное состояние материала. Гипотеза разрушения Мора для материалов с различными пределами прочности при растяжении и сжатии. Общие сведения о новых гипотезах прочности для изотропных и анизотропных материалов.

2.13. Определение перемещений при изгибе

Линейные и угловые перемещения. Дифференциальное уравнение оси изогнутого стержня и его интегрирование. Постоянные интегрирования и граничные условия для их определения. Начальные параметры. Универсальное уравнение упругой линии балки. Теорема Кастилиано. теоремы взаимности работ и перемещений. Интеграл Мора. Способ Верещагина.

2.14. Расчет статически неопределимых систем при изгибе по методу сил

Степень статической неопределимости. Идея метода сил. Основная система. Канонические уравнения. Определения коэффициентов. Перемещения в

7

статически неопределимых системах. Статическая и деформационная проверки. Расчет простейших плоских и плоско-пространственныхрам.

2.15. Сложное сопротивление

Общий случай действия внешних сил стержень. Внутренние силовые факторы и их эпюры в плоских и пространственных ломаных стержнях. Характерные случаи комбинированного нагружения стержня: косой изгиб, внецентренное действия продольной силы, изгиб с кручением. Нормальные напряжения при косом изгибе и их эпюры. Силовая и нулевая линии. Наибольшие напряжения. Определение перемещений. Нормальные напряжения при внецентренном действии продольной силы. Эпюры нормальных напряжений. Силовая и нулевая линии. Ядро сечения. Расчет на прочность вала при изгибе в двух плоскостях. Расчет на прочность вала при совместном растяжении (сжатии) и изгибе с кручением. Статическая прочность вала при изгибе с кручением (гипотезы: максимальных касательных напряжений и удельной энергии формоизменения). Кручение и срез. Расчет пружин с небольшим шагом витка. Вывод формулы для осадки пружины. Расчет рессоры.

2.16. Расчет сжатых стержней на устойчивость

Устойчивые и неустойчивые формы равновесия. Формула Эйлера для критической силы. Влияние способов закрепления концов стержня на критическую силу. Пределы применимости формулы Эйлера. Эмпирические формулы для определений критических напряжений. Практическая формула для расчета на устойчивость. Рациональные формы сечений сжатых стержней. Понятие о про- дольно-поперечномизгибе.

2.17. Расчеты при некоторых динамических нагрузках

Понятие о динамической нагрузке и коэффициенте динамичности. Подъем и опускание груза с ускорением. Использование принципа Даламбера. Удар об упругую систему с одной степенью свободы. Расчет по балансу энергии. Продольный и поперечный удары по стержню. Приближенный учет массы стержня при ударе. Внезапное приложение нагрузки. Напряжения во вращающемся сплошном диске постоянной толщины.

2.18. Расчет на прочность при колебаниях

Свободные колебания с одной степенью свободы. Вынужденные колебания системы с одной степенью свободы. Резонанс. Динамический коэффициент. Колебания упругих конструкций с многими массами. Понятие о приближенных методах расчета собственных частот: способ Релея, способ Ритца и способ Бубнова-Галеркина.Примеры расчета на прочность и жесткость при колебаниях.

8

Понятие о средствах борьбы с вибрациями деталей машин и элементов конструкций: уравновешивание (балансировка), отстройка от резонанса, введение демпферов, применение виброизолирующих покрытий. Пассивная и активная виброизоляция.

2.19. Основы расчета на прочность при напряжениях, переменных во времени

Возникновение и развитие усталостных повреждений. Механизм усталостного разрушения. Кривая усталости (Велера) при симметричном цикле. Предел выносливости. Диаграммы предельных напряжений и амплитуд цикла. Факторы, влияющие на предел выносливости. Определение коэффициента запаса прочности при симметричном цикле. Определение коэффициента запаса при асимметричном цикле напряжений. Практические меры повышения сопротивления усталости. Понятие о накоплении повреждений. Принцип линейного суммирования повреждений и его применение для оценки долговечности. Рост трещин при циклическом нагружении.

2.20. Изгиб и растяжение (сжатие) плоского кривого стержня

Понятие о кривом стержне большой и малой кривизны. Эпюры внутренних силовых факторов. Нормальные напряжения в поперечном сечении при чистом изгибе в главной плоскости. Эпюры нормальных напряжений. Определение положения нулевой линии для некоторых видов поперечных сечений стержня. Нормальные напряжения от продольной силы.

2.21. Изгиб балок на упругом основании

Понятие о балках на упругом основании и их свойства. Условия контакта подошвы балки и упругого основания. Дифференциальное уравнение оси изогнутой балки на сплошном упругом основании и его интегрирование. Граничные условия. Метод начальных параметров. Случай бесконечно длинных балок.

2.22. Расчет сосудов, корпусных конструкций и трубопроводов

Безмоментная теория тонкостенных осесимметричных оболочек вращения. Уравнения равновесия. Определение меридиональных и окружных напряжений. Расчеты на прочность. Краевые эффекты в цилиндрических оболочках.

Задача Ламе. Применение формул Ламе к расчету толстостенных цилиндров, нагруженных внутренним и (или) внешним давлением. Предельные возможности однослойных цилиндров, нагруженных внутренним давлением. Понятие о расчете составных цилиндров.

2.23. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений

Измерение деформаций тензометрами. База тензометра. Тензометры механические. Тензометры омического сопротивления (проволочные датчики). Понятие о тензометрической розетке при исследовании плоского напряженного

9

состояния. Поляризационно-оптическийметод исследования напряжений. Понятие о моделировании. Краткие сведения о специальных экспериментальных методах (метод хрупких лаковых покрытий, метод муаровых полос и голографической интерферометрии).

2.24. Основные понятия механики разрушения

Связь механики разрушения с физикой твердого тела. Разрушение материала в конструкции. Механизм вязкого и хрупкого разрушения. Критические температуры хрупкости. Механика разрушения тел с трещинами. Тип особенности поля напряжений вблизи вершины трещины. Коэффициент интенсивности напряжений. Энергетическая концепция хрупкого разрушения. Понятие об устойчивом росте трещины. Допускаемые размеры трещины в напряженных элементах конструкций. Примеры расчетов на прочность деталей с трещинами.

2.25. Расчеты за пределами упругости

Общее представление о поведении материала за пределами упругости. Основные гипотезы. Диаграмма деформирования и ее схематизация. Упругопластические деформации статически определимых и статически неопределимых систем при растяжении (сжатии). Определение допускаемой нагрузки. Упругопластический изгиб и кручение стержней. Разгрузка и остаточное напряжение. Понятие о расчете по разрушающим нагрузкам. Дополнительные резервы надежности в статически неопределимых системах.

Заключение

Современные проблемы определения напряжений, деформаций и перемещений при расчете инженерных конструкций на прочность, жесткость, устойчивость, колебания и надежность с применением численных методов и компьютерного моделирования.

3. Виды работ с распределением времени

Курс II Семестр 4

Всего часов – 102 ч. Лекционные занятия – 34 ч. Практические занятия – 17 ч. Лабораторные занятия – 17 ч. Экзамен – 1 (4 семестр)

Расчетно-проектировочныеработы (РПР) – 12 ч. Самостоятельная работа – 17 ч.

10

studfiles.net

МЕТОДИЧКА ПО СОПРОМАТУ

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова»

В.В. Черканов, А.В. Данилов, Д.П. Вольных

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМАХ

Домашнее расчётно-проектировочноезадание

иметодические указания к выполнению расчётно-проектировочнойработы для студентов машиностроительных специальностей

Изд-воАлтГТУ Барнаул 2005

УДК 621.315.66001

Черканов В.В. Определение перемещений в стержневых системах: домашнее расчётно-проектировочноезадание и методические указания к выполнениюрасчётно-проектировочнойработы для студентов машиностроительных специальностей. / В.В. Черканов, А.В. Данилов, Д.П. Вольных. – Барнаул:Изд-воАлтГТУ 2005. – 42 c.

Приведены варианты домашнего задания по определению перемещений в балке, кривом брусе, раме и пространственном брусе. Даны методические указания по выполнению домашнего задания, приведены примеры решения задач. Для студентов машиностроительных специальностей 2-гокурса дневной и3-гокурса вечерней и заочной форм обучения.

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Прикладная механика» Протокол № 7 от 6 мая 2005г.

Долговечность и надежность конструкции оценивается как прочностью, так и жесткостью ее элементов. Жесткость элементов конструкции характеризуют перемещения – линейные перемещения точек продольной оси бруса и углы поворота его поперечных сечений относительно первоначального положения. Умение определять перемещения особенно важно при решении статически неопределимых задач.

1. ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЁТНО-

ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Взадаче 1. Определить, угловые и линейные перемещения, в балке методом начальных параметров, в точках 1,2 и 3, построить эпюры

Qy, Mx, φ, y.

Взадачах 2,4. Определить перемещения в раме (вертикальное в т.1, горизонтальное в т.2 и угловое в т.3).

Взадаче 3. Определить перемещения в кривом брусе, методом Мора (вертикальное в т.1, горизонтальное в т.2 и угловое в т.3).

Конкретные варианты задания определяются преподавателем. Численные значения для всех задач представлены в таблице 1. Таблица 1

N

Q,

F , кН

M,

а, м

h, мм

b, мм

d, мм

кН/м

kH м

1

1

2

3

1

100

40

80

2

2

4

5

2

120

50

100

3

3

6

7

3

140

60

120

4

4

8

9

1

100

70

80

5

5

2

11

2

120

40

100

6

6

4

3

3

140

50

120

7

7

6

5

1

100

60

60

8

8

8

7

2

120

70

80

9

9

2

9

3

140

40

100

10

1

4

11

1

100

50

120

11

2

6

3

2

120

60

60

12

3

8

5

3

140

70

80

13

4

2

7

1

100

40

100

Продолжение таблицы 1

N

Q,

F , кН

M,

а, м

h, мм

b, мм

d, мм

кН/м

kH м

14

5

4

9

2

120

50

120

15

6

6

11

3

140

60

60

16

7

8

3

1

60

80

80

17

8

2

5

2

80

90

100

18

9

4

7

3

100

100

120

19

1

6

9

1

60

80

60

20

2

8

11

2

80

90

80

21

3

2

3

3

100

100

100

22

4

4

5

1

60

80

120

23

5

6

7

2

80

90

60

24

6

8

9

3

100

100

80

25

7

2

11

1

60

80

100

26

8

4

3

2

80

90

120

27

9

6

5

3

100

100

60

28

1

8

7

1

60

80

80

29

2

2

9

2

80

90

100

30

3

4

11

3

100

100

120

5

studfiles.net

Сопромат (Методичка)

Работа №1

Расчет статически неопределимой системы

Задание

Жесткий брус АВ, весом и деформацией которого пренебрегаем, прикреплен к неподвижной опоре и к двум стержням при помощи шарниров.

Определить напряжения в стержнях при следующих данных.

Задача 1. Расчёт системы при действии внешней силы

Стержни стальные с А1 =8·10-4 м2,А2 =10-3 м2. В правом крайнем шарнире брусаАВ приложена вертикальная силаF = 80 кН, направленная вниз ( на схеме не показана).

Задача 2. Расчёт системы с учётом неточности изготовления стержней

Стержни стальные с площадью поперечного сечения А1 =10-3 м2 иА2 =1,2·10-3 м². Первый стержень изготовлен короче проектного размера на величинуδ = 2мм, модуль упругости первого родаЕ = 2·105 МПа.

Задача 3. Расчёт системы с учётом перепада температур

Первый стержень стальной, второй медный. Площадь поперечного сечения А1 =А2 = 1,5·10-3 м2. Система после сборки получила отрицательный перепад температуры∆t =–500С.

Модули упругости Ес = 2·105 МПа,Ем = 105 МПа, коэффициенты линейного расширениябс = 125·10−7 град-1,бм = 160·10−7 град-1.

Пример решения

Задача 1.

Стержни стальные с А1=8·10-4 м2,А2 =10-3 м2. В правом крайнем шарнире брусаАВ приложена вертикальная силаF = 80кН, направленная вниз.

 

Дано: а = 1м,А1 =8·10-4 м2,А2 =10-3

м2,F = 80кН,Е = 2·1011 Н/м2.

 

Определить: σ1 иσ2.

 

 

 

 

Решение: из рисунка 1.1:

 

 

 

sin б1 =

a

=

1 ;cosб2 =

2a

=

2 .

 

 

 

4a2+ a2

 

5

4a2+ a2

 

5

tgб1 =

 

a

, tgб2 =

a

б1= б2.

 

 

 

 

2a

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

studfiles.net

Сопромат методичка — Стр 2

 

4. Перечень лекционных занятий

 

 

 

 

Лекционные

Тема

Количество

занятия

часов

 

 

 

 

1

Введение. Метод сечений. Понятие о напряжениях

2

и деформациях

 

 

 

 

 

2

Растяжение и сжатие прямого стержня. Вывод

2

формул для напряжений и деформаций

 

 

 

 

 

 

Механические свойства материалов при растяже-

 

3

нии и сжатии. Расчеты на прочность и жесткость.

4

Статически неопределимые задачи. Геометриче-

 

 

 

ские характеристики сечений

 

 

 

 

4

Кручение стержней кругового и трубчатого

2

сечений

 

 

 

 

 

5

Изгиб балок. Вывод формул для нормальных и ка-

4

сательных напряжений. Расчеты на прочность

 

 

 

 

 

 

Определение перемещений при изгибе. Статиче-

 

6

ски неопределимые системы при изгибе.

4

 

Метод сил

 

 

 

 

7

Сложное сопротивление. Косой изгиб. Внецен-

4

тренное растяжение и сжатие

 

 

 

 

 

8

Напряженно-деформированноесостояние.

4

Теории прочности

 

 

 

 

 

9

Совместное действие растяжения – сжатия, изгиба

2

и кручения. Статический расчет валов

 

 

 

 

 

10

Устойчивость элементов конструкций

2

11

Динамические расчеты элементов конструкций

2

 

 

 

12

Расчет на прочность при напряжениях

2

переменных во времени

 

 

 

 

 

11

5. Перечень тем для практических занятий

Практические

Тема

Количество

занятия

часов

 

1

Расчеты на прочность и жесткость при растяжении

1

и сжатии

 

 

2

Статически неопределимые задачи при растяжении

1

и сжатии

 

 

3

Геометрические характеристики плоских сечений

1

 

 

 

4

Напряженно-деформированноесостояние в точке.

1

Главные напряжения

 

 

5

Расчеты на прочность и жесткость при кручении

2

 

 

 

6

Расчеты на прочность при изгибе

2

7

Определение перемещений при изгибе

1

8

Статически неопределимые задачи при изгибе.

 

Метод сил

 

 

 

9

Расчеты на прочность при комбинированном

2

нагружении

 

 

10

Расчеты сжатых стержней на устойчивость

2

11

Расчет стержней на ударную нагрузку

1

 

 

 

12

Расчеты стержней на собственные и вынужденные

1

колебания

 

 

13

Расчет элементов конструкций на усталостную

2

прочность

 

 

6. Перечень тем, которые студент должен проработать самостоятельно

Самостоятельные

Тема

Количество

занятия

часов

 

1

Концентрация напряжений. Контактные напряже-

2

ния

 

 

2

Расчет сосудов, корпусных конструкций и

4

трубопроводов

 

 

3

Расчеты за пределами упругости

2

4

Экспериментальные методы исследования

2

деформаций и напряжений

 

 

5

Изгиб плоского стержня большой кривизны

2

6

Кручение стержней прямоугольного

2

поперечного сечения

 

 

7

Расчет плоскопространственных статически

2

неопределимых систем

 

 

8

Расчет балок на упругом основании

1

 

 

 

 

12

 

7.Перечень лабораторных работ

1.Экспериментальная проверка закона Гука для системы.

2.Испытание на растяжение образцов из малоуглеродистой стали.

3.Испытаниенасжатиеобразцовизмалоуглеродистойстали, серогочугунаи древесины.

4.Определение модуля Юнга и коэффициента Пуассона.

5.Определение модуля сдвига из испытаний на кручение.

6.Определение нормальных напряжений в сечениях балки при чистом изгибе.

7.Определение линейных и угловых перемещений в статически определимой балке.

8.Опытная проверка теории косого изгиба.

9.Опытная проверка теории внецентренного растяжения (сжатия).

10.Испытание стальных образцов на продольный изгиб.

11.Испытаниестальнойтрубынаизгибскручениемспомощью тензометрии. 12.Определение опорного момента в статически неопределимой балке. 13.Определение коэффициента концентрации напряжений. 14.Определение ударной вязкости стали.

15.Определение частот собственных колебаний упругого стержня.

16.Испытание на малоцикловую усталость при изгибе вращающихся образцов.

17.Испытание стального образца на выносливость при повторно-перемен-ном изгибе.

18.Определение коэффициента трещиностойкости малоуглеродистой стали.

19.Поляризационно-оптическиеметоды исследования напряжений.

8. Перечень контрольных работ по сопротивлению материалов

Контрольные работы выполняются по следующим темам: растяжение и сжатие стержня, сдвиг, кручение, геометрические характеристики поперечных сечений, теория напряженного состояния и теории прочности, изгиб прямых стержней, сложное сопротивление, устойчивость сжатых стержней, динамическая нагрузка, упругие колебания, статически неопределимые системы, прочность при циклических нагрузках.

9.Библиографический список

1.Дарков, А.Д. Сопротивление материалов [Текст]: метод. указания и контрольные задания для студентов-заочниковвсех специальностей

технических высших учебных заведений, кроме строительных / А.В. Дарков, Б.Н. Кутуков. – 14-еизд. – М.: Высш. шк, 1985. – 56 с.

2.Кутуков, Б.Н. Сопротивление материалов с основани теории упругости и пластичности [Текст]: метод. указания и контрольные задания для

13

студентов-заочниковинж.-строит.спец. высш. учеб. заведений / Б.Н. Кутуков, М.М. Кац.–3-еизд. – М.: Высш. шк., 1990. – 80 с.

3. Дарков, А.В. Сопротивление материалов [Текст] / А.В. Дарков, Г.С. Шпиро. – М.: Высш. школа, 1989. – 734 с. (а также последующие издания).

4.Степин, П.А. сопротивление материалов [Текст]: учебник для немашиностроительных специальностей вузов / П.А. Степин. – 7-еизд. – М.:

Высш. школа, 1983. – 303 с.

10. Приложение

Методические указания и контрольные задания приведены в приложении (табл. П.1 и табл. П.1А). Заимствованы из государственных методических указаний [1, 2], которые утверждены Учебно-методическимуправлением по высшему образованию и рекомендованы для отделений безотрывной формы обучения технических университетов.

Студенты специальностей МОН, МЛК, БТП, РЭНГМ, БС, ПЭМГ выбирают контрольные задания по таблице П.1 – число контрольных определяется учебным графиком.

Студенты инженерно-строительныхспециальностей ПГС, ТГВ, ВВ выбирают контрольные задания по таблице П.1А – число контрольных работ определяется учебным графиком.

14

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ-ЗАОЧНИКОВ

Каждый студент-заочниквыполняет то количество контрольных работ, которое предусмотрено учебным графиком. Задачи, входящие в состав контрольных работ, указаны в табл. П.1.

1. Студент обязан взять из таблицы, прилагаемой к условию задачи, данные в соответствии со своим личным номером (шифром) и первыми шестью буквами русского алфавита, которые следует расположить под шифром, например:

шифр – 2 8 3 0 5 2;

буквы – а б в г д е.

В случае личного номера, состоящего из семи цифр, вторая цифра не учитывается.

Из каждого вертикального столбца любой таблицы, обозначенного внизу определенной буквой, надо взять только одно число, стоящее в той горизонтальной строке, номер которой совпадет с номером буквы. Например, вертикальные столбцы табл. П.5. обозначены буквами: е, г и д. В этом случае, при указанном выше личном номере (шифре) 283052, студент должен взять из столбца е строку номер два (второй тип сечения), из столбца г – строку номер нуль (Швеллер 36) и из столбца д – строку номер пять (равнобокий уголок

90х90х6).

Работы, выполненные с нарушением этих указаний, не засчитываются.

Таблица П.1. Номер задач, входящих в контрольные работы

№ контрольной

 

Число контрольных работ согласно графику

работы

 

 

 

 

 

 

 

 

одна

две

три

четыре

пять

шесть

1

5, 7, 8,

4, 5, 7, 8

1, 2, 4

1, 2, 4, 5

1, 2, 3, 4

1, 2, 3, 4

13, 17

 

 

 

 

 

 

2

13, 15,

5, 7, 8

7, 8, 10

5, 6, 7, 8

5, 6, 7, 8

17

 

 

 

 

 

 

3

13, 15,

13, 14,

9, 10, 11

9, 10, 11

17

15, 17

 

 

 

 

 

4

18, 19,

13, 14,

12, 13,

21, 22

15, 17

14, 15

 

 

 

 

5

18, 19,

16, 17,

21, 22

18

 

 

 

 

 

6

19, 20,

21, 22

 

 

 

 

 

 

15

Таблица П.1А. Номера задач, входящих в контрольные работы для инженерностроительных специальностей – ПГС, ВВ, ТГВ.

№ контрольной

Число контрольных работ согласно графику

работы

Одна

Две

Три

Четыре

1

7, 8, 13, 17

5, 7, 8

2, 5, 7

2, 3, 5, 7

2

13, 14, 17

8, 10

8, 10, 11

3

13, 14, 17

13, 14, 16

4

17, 20

2.Не следует приступать к выполнению контрольных заданий, не изучив соответствующего раздела курса и не решив самостоятельно рекомендованных задач. Если основные положения теории усвоены слабо и студент обратил мало внимания на подробно разобранные в курсе примеры, то при выполнении контрольных работ возникнут большие затруднения. Несамостоятельно выполненное задание не дает возможности преподавателю-рецензентувовремя заметить недостатки в работестудента-заочника.В результате студент не приобретает необходимых знаний и оказывается неподготовленным к экзамену.

3.Не рекомендуется также присылать в университет сразу несколько выполненных заданий. Это не дает возможности рецензенту своевременно указать студенту на допущенные ошибки и задерживает рецензирование.

4.В заголовке контрольной работы должны быть четко написаны: номер контрольной работы, название дисциплины, фамилия, имя и отчество студента (полностью), название факультета и специальности, учебный шифр, дата отсылки работы, точный почтовый адрес. Необходимо также указывать год издания методических указаний, по которым выполнялась контрольная работа.

5.Каждую контрольную работу следует выполнять в отдельной тетради или на листах, сшитых в тетрадь нормального формата, чернилами (не красными), четким почерком, с полями в 5 см для замечаний рецензента.

6.Перед решением каждой задачи надо выписать полностью ее условие с числовыми данными, составить аккуратный эскиз в масштабе и указать на нем в числах все величины, необходимые для расчета.

7.Решение должно сопровождаться краткими, последовательными и грамотными, без сокращения слов, объяснениями и чертежами, на которых все входящие в расчет величины должны быть показаны в числах. Надо избегать многословных пояснений и пересказа учебника; студент должен знать, что язык техники – формула и чертеж. При пользовании формулами или данными, отсутствующими в учебнике, необходимо кратко и точно указывать источник (автор, название, издание, страницу, номер формулы).

8.Необходимо указывать единицы всех величин и подчеркивать окончательные результаты.

9.Не следует вычислять большое число значащих цифр, вычисления должны соответствовать необходимой точности. Нет необходимости длину деревянного стержня в стропилах вычислять с точностью до миллиметра, но было бы ошиб-

16

кой округлять до целых миллиметров диаметр вала, на который будет насажен шариковый подшипник.

10. По получении из университета контрольной работы студент должен исправить в ней все отмеченные ошибки и выполнить все сделанные ему указания. В случае требования рецензента следует в кратчайший срок послать ему выполненные на отдельных листах исправления, которые должны быть вложены в соответствующие места рецензированной работы. Отдельно от работы исправления не рассматриваются.

ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Задача 1

Стальной стержень ( E = 2 105 МПа) находится под действием продольной силы Р и собственного веса (γ = 78 кН/м3). Найти перемещение сеченияI-I(рис. П.1). Данные взять из табл. П.2.

Рис. П.1

Задача 2

Абсолютно жесткий стержень опирается на шарнирно-неподвижнуюопору и прикреплен к двум стержням при помощи шарниров (рис. П.2). Требуется: 1) найти усилия и напряжения в стержнях, выразив их через силуQ; 2) найти допускаемую нагрузку Qдоп, приравняв большее из напряжений в двух стержнях допускаемому напряжению [σ] = 160 МПа; 3) найти предельную грузоподъемность системыQт и допускаемую нагрузкуQдоп, если предел текучестиσт = 240 МПа и запас прочностиk = l,5; 4) сравнить величиныσдош, полученные при расчете по допускаемым напряжениям (см. п. 2) и допускаемым нагрузкам (см. п. 3). Данные взять из табл. П.2.

17

Таблица П.2

 

Схема

 

a

b

c

 

 

 

 

 

 

Напряжение,

по рис.

F,

P, H

 

H,

10

5

β

 

МПа

 

 

 

 

 

 

 

строки

П.1, П.2,

см2

 

 

 

 

кН

 

 

 

 

 

м

 

 

σx

σy

τx

 

П.3, П.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

I

11

2,1

2,1

1,1

1100

110

5

 

10

10

10

2

II

12

2,2

2,2

1,2

1200

120

4

 

20

20

20

3

III

13

2,3

2,3

1,3

1300

130

3

 

30

30

30

4

IV

14

2,4

2,4

1,4

1400

140

2

 

40

40

40

5

V

15

2,5

2,5

1,5

1500

150

1

 

50

50

50

6

VI

16

2,6

2,6

1,6

1600

110

5

 

60

60

60

7

VII

17

2,7

2,7

1,7

1700

120

4

 

70

70

70

8

VIII

18

2,8

2,8

1,8

1800

130

3

 

80

80

80

9

XI

19

2,9

2,9

1,9

1900

140

2

 

90

90

90

0

X

20

3

3

2

2000

150

1

 

100

100

100

 

е

в

г

д

е

г

 

д

е

 

г

д

е

Рис. П.2

18

Указания. Для определения двух неизвестных сил в стержнях надо составить одно уравнение статики и одно уравнение деформаций.

Для ответа на третий вопрос задачи следует иметь в виду, что в одном из стержней напряжение больше, чем в другом. При увеличении нагрузки напряжение в первом стержне достигнет предела текучести ранее, чем во втором. Когда это произойдет, напряжение в первом стержне не будет некоторое время расти даже при увеличении нагрузки, система станет как бы статически определимой, нагруженной силой Q (пока еще неизвестной) и усилием в первом стержне:

При дальнейшем увеличении нагрузки напряжение и во втором стержне достигнет предела текучести:

Написав уравнение статики и подставив в него значения усилий (1) и (2), найдем из этого уравнения предельную грузоподъемность QТК .

Задача 3

Жесткий брус прикреплен к двум стальным стержням с площадью поперечного сечения F, опирающимся на неподвижное основание. К брусу прикреплен средний ступенчатый стальной стержень с зазором∆ = βс (рис. П.З). Требуется (без учета собственного веса): 1) установить, при какой силе H зазор закроется; 2) найти реакцию основания в нижнем сечении среднего стержня при заданной силе H и построить эпюру продольных сил для среднего стержня; 3) найти усилия и напряжения в крайних стержнях при заданной силе H; 4) установить, на сколько градусов надо охладить средний стержень, чтобы реакция основания в нижнем сечении среднего стержня при заданной силе H обратилась в нуль. Данные взять из табл. П.2.

Указания. При решении всех пунктов задачи следует учитывать, что ввиду симметрии системы усилия в крайних стержнях равны между собой.

Для ответа на первый вопрос надо приравнять перемещение нижнего сечения среднего стержня от сил Н зазору∆. Это перемещение равно сумме деформаций участков среднего стержня от продольных сил, возникающих от силН, и деформации любого из крайних стержней (для тех схем, в которых силыН взаимно уравновешены, усилия и деформации для крайних стержней равны нулю).

Для ответа на второй вопрос надо алгебраическую сумму перемещений нижнего сечения среднего стержня от сил Я и от реакции основания на средний стержень R приравнять зазору∆. При вычислении этих перемещений надо также учитывать деформации участков среднего стержня от силыН и деформацию любого из крайних стержней (которая для некоторых схем равна нулю).

Для ответа на третий вопрос надо рассмотреть условия равновесия верхнего бруса, на который передаются силы Н иR от среднего стержня и два усилия крайних стержней.

19

Для ответа на четвертый вопрос надо приравнять перемещение нижнего сечения среднего стержня от сил Н (и от деформации любого из крайних стержней, если силыН не уравновешены) сумме зазора и температурного укорочения среднего стержня:

∆(H )= ∆ + ∆τ =βc +cαt

Рис. П.З

20

studfiles.net

Сопротивление материалов — Все для студента

Ищем доверенных пользователей для раздела Механика

Вы компетентны в тематике этого раздела и имеете профессиональный опыт в данном направлении?
Вы хотите упорядочить имеющиеся здесь материалы и поддерживать порядок в будущем?
Вы готовы консультировать других пользователей?
Тогда вас, возможно, заинтересует возможность стать доверенным в этом разделе.

Справочные материалы

Научные работы

Учебно-методические материалы

Студенческие работы

Программное обеспечение

Смотри также

Теги, соответствующие этому тематическому разделу

Файлы, которые ищут в этом разделе

Доверенные пользователи и модераторы раздела

Активные пользователи раздела


Wiley Publishing, Inc., 2011. — 384 p. — ISBN: 978-0-470-94273-4.
Your ticket to excelling in mechanics of materials
With roots in physics and mathematics, engineering mechanics is the basis of all the mechanical sciences: civil engineering, materials science and engineering, mechanical engineering, and aeronautical and aerospace engineering.
Tracking a typical…

  • №1

  • 23,35 МБ


  • добавлен

  • изменен




6th Edition. — New York: John Wiley & Sons, 2002. – 432 pp.
This book has been written for use as a textbo

www.twirpx.com

Учебники по сопротивлению материалов | Лекции и примеры решения задач механики

См. также:

Здесь можно бесплатно скачать учебники и пособия по сопротивлению материалов.

Данная книга, написанная в соответствии с действующей программой курса, отличается более углубленным рассмотрением вопросов расчета элементов конструкций из композитных и неоднородных материалов;
наряду с классическими приемами оценки прочности даются основные понятия механики разрушения тел с трещинами.

Учебник содержит большое число контрольных вопросов и задач; нетрадиционное построение книги направлено на лучшее усвоение учебного материала.

Книга удостоена Большой медали Российской академии архитектуры и строительных наук.

Книга содержит теоретические выводы законов сопротивления материалов действию внешних сил, подкрепленные опытными данными. Наука о сопротивлении материалов является основой всех инженерных расчетов на прочность, деформируемость и устойчивость элементов конструкций.

В книге изучаются физико-механические свойства материалов, напряжения и деформации при растяжении, сдвиге, кручении, изгибе и при сложном сопротивлении прямых и кривых стержней. Изучаются законы устойчивости элементов конструкций, а также поведение материалов при действии динамических и переменных нагрузок.

Книга рассчитана на студентов очных и заочных политехнических, транспортных, строительных, гидротехнических, энергетических и механических втузов в качестве учебного пособия для самообразования.

Дарков А.В. Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. 1975г.

Основные понятия. Растяжение и сжатие. Теория напряженного состояния. Сдвиг. Геометрические характеристики плоских сечений. Кручение. Прямой изгиб. Теория прочности. Сложное сопротивление. Расчет кривых брусьев. Определение перемещений в упругих системах. Расчет простейших статически неопределимых стержневых систем.

Продольный изгиб прямого стержня. Динамическая нагрузка. Напряжение, переменные во времени. Тонкостенные осесимметричные оболочки и толстостенные цилиндры. Расчет конструкций по несущей способности + примеры в каждой главе.

Писаренко Г.С. Сопротивление материалов. 1979г.*

В учебнике освещены основные вопросы сопротивления материалов, отражающие современный уровень науки и техники. Достаточно подробно изложены общие методы определения перемещений и метод сил, вопросы упругих колебаний, расчеты при действии повторно-переменных и ударных нагрузок. Приведены элементы теории тонкостенных оболочек, дано большое количество детально разобранных примеров.

Обновлен и дополнен материал по методам расчетов. Дополнены также справочные данные.

Для студентов всех форм обучения машиностроительных специальностей технических вузов.

Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. т.1. Элементарная теория и задачи. 1965г.

Цель этой книги – изложить вопросы данного курса таким образом, чтобы внимание студента было сосредоточено на практических приложениях теории сопротивления материалов. Если это удастся и в результате появится более тесное взаимоотношение между наукой о сопротивлении материалов и техническим проектированием, то будет сделан значительный шаг вперед.

Первый том содержит главным образом материал, обычно помещаемый в обязательных курсах сопротивления материалов в американских технических школах.

Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. т.2. Более сложные вопросы теории и задачи. 1965г.

Второй том сопротивления материалов написан главным образом для аспирантов, инженеров-исследователей и проектировщиков. Автор стремился написать книгу, которая содержала бы новейшие достижения практической важности в области сопротивления материалов и теории упругости. В большинстве случаев дан полный разбор задач, представляющих практический интерес.

Только в сравнительно немногих случаях даны лишь окончательные результаты более сложных задач, решения которых нельзя получить, не выходя за пределы обычного для инженеров объема знаний по математике. При этом разобраны практические приложения результатов и в то же время даны ссылки на литературу, в которой можно найти полный вывод решения.

Скачать электронную версию учебника по сопромату под авторством легендарного ученого.

* рекомендуемая литература


Как скачивать файлы  |  Если скачанный файл не открывается

isopromat.ru

Сопротивление материалов


 


Курс «Прикладная механика» является комплексной общеинженерной дисциплиной. Основные задачи – изучение основ прочности и освоение расчетов на прочность и жесткость простых силовых элементов несущих конструкций, освоение общих принципов построения машин, механизмов, деталей и их проектирования, ознакомление с основами стандартизации и взаимозаменяемости.


      Курс «Прикладная механика» состоит из двух частей:


  • сопротивление материалов;

  • теория механизмов и деталей машин.


Данные методические указания предназначены для изучения первой части курса  «Сопротивление материалов».


      В результате изучения курса студент должен не только знать основные положения сопротивления материалов, теории механизмов и деталей машин, но и уметь выполнять необходимые расчеты и конструктивные разработки современных машин, способствующие улучшению производственных процессов с использованием различных средств механизации и автоматизации.


      Данный курс основан на общенаучных дисциплинах (математике, вычислительной технике, теоретической механике, инженерной графике, материаловедении и т. д.) и он полностью используется в последующих специальных дисциплинах, изучающих машины, аппараты и другое оборудование с учетом специализации.


      Контрольная работа включает 3 задачи. Задача контрольной работы содержит 10 вариантов. Для выполнения обязателен тот тип задания, который соответствует последней цифре шифра номера зачетной книжки студента, и тот вариант этого типа, который соответствует предпоследней цифре шифра. Например, студент, имеющий шифр 184893, должен выполнить курсовой проект соответствующий третьему типу, вариант №9. Если последняя цифра шифра студента – нуль, то выполняется курсовой проект десятого типа. Если предпоследняя цифра нуль, то студент должен выполнить варианта №10 своего типа.


 


Скачать «Прикладная механика. Часть 1. Методические указания для студентов факультета заочного обучения» 

tipm.ispu.ru