Наименование тем, их содержание (основные вопросы)
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Ю.В. Петров, В.К. Харина, Т.Н. Хромых
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Учебно – методическое пособие
по изучению дисциплины
и выполнению контрольной работы
для студентов II курса
направления 25.03.01
заочной формы обучения
Москва - 2018
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» (МГТУ ГА)
Кафедра технической механики и инженерной графики
Ю.В. Петров, В.К. Харина, Т.Н. Хромых
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Учебно – методическое пособие
по изучению дисциплины
и выполнению контрольной работы
для студентов II курса
направления 25.03.01
заочной формы обучения
Москва 2018
Рецензент д-р техн. наук, профессор В.М. Самойленко
Ю.В. Петров, В.К. Харина, Т.Н. Хромых
Сопротивление материалов: учебно – методическое пособие по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы. – М.: МГТУ ГА, 2018. – с.
Данное учебно – методическое пособие издается в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Сопротивление материалов» по учебному плану для студентов II курса направления 25.03.01 заочной формы обучения.
|
|
|
Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры и методического совета
Введение
«Сопротивление материалов» входит в состав учебных и научных дисциплин, объединенных общим названием «Механика деформируемого тела». Содержание дисциплины включает основные результаты, относящиеся к общим закономерностям сопротивления материалов изменению формы и размеров тел под действием сил, в том числе оценку условий работоспособности и надежности деталей по критериям прочности, жесткости и устойчивости.
В начале изучения этой учебной дисциплины предусмотрена установочная лекция (4 часа), на которой излагаются цели и задачи изучения дисциплины, ее значение в подготовке специалистов гражданской авиации, методические особенности изучения учебного материала, даются рекомендации по организации самостоятельной работы, выполнению контрольной работы и использованию учебно-методической литературы.
В ходе самостоятельного изучения учебного материала студенты должны, руководствуясь методическими рекомендациями, проработать теоретический материал по рекомендованной учебной литературе и выполнить контрольную работу. Выполненную контрольную работу необходимо выслать в университет для проверки.
|
|
|
Во время сессии учебным планом предусмотрены практические занятия в объеме 8 часов и лабораторные работы в объеме 12 часов. В течение сессии студенты должны сдать экзамен.
Студенты, проявляющие интерес к более глубокому изучению учебного материала, могут изучать дисциплину по индивидуальному плану. В этом случае программу подготовки следует согласовать с преподавателем, ведущим курс.
Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
В «Сопротивлении материалов» рассматриваются вопросы механики деформируемого тела, которые имеют самостоятельное значение в подготовке авиационных специалистов, так как формируют научное мышление в вопросах обеспечения прочности и надежности элементов конструкций.
Практика инженерной деятельности показывает, что специалист по технической эксплуатации летательных аппаратов и авиационных двигателей должен иметь обширные и глубокие знания в области прочности конструкций, в том числе знать основные законы сопротивления материалов и элементов конструкций деформациям и разрушению, иметь достаточную подготовку в области соответствующих экспериментальных методов. Обеспечение высокой надежности авиационной техники и безопасности полетов невозможно без учета прочностных аспектов.
|
|
|
В сопротивлении материалов рассматриваются общие закономерности изменения формы и размеров тел под действием сил. При этом ставятся следующие основные задачи:
изучить методы расчетов на прочность, жесткость и устойчивость типовых элементов конструкций;
изучить экспериментальные методы определения характеристик сопротивления материалов деформациям и разрушению;
сформировать научное мышление в вопросах прочности.
В результате изучения дисциплины «Сопротивление материалов» студент должен уметь:
проводить проектный и проверочный расчеты на прочность, жесткость и устойчивость типовых элементов конструкций при действии статических и динамических нагрузок;
планировать и проводить экспериментальные исследования по оценке сопротивления материалов деформациям и разрушению и давать обоснованные рекомендации по выбору материалов для типовых элементов конструкций;
анализировать явления и процессы, относящиеся к области прочности конструкции летательных аппаратов и авиационных двигателей.
|
|
|
Содержание дисциплины
Наименование тем, их содержание (основные вопросы)
Ниже приводятся учебные темы и ссылки на рекомендуемую литературу, в которой излагается соответствующий материал, а также вопросы для самопроверки.
Тема 1.
Введение. Основные определения и гипотезы. Силы и их классификация.
Литература: [1, стр. 8-23].
Тема 2.
Внутренние силовые факторы, их определение, понятия о напряжениях, деформациях и методах расчета на прочность.
Литература: [1, стр. 24-36].
Вопросы для самопроверки по темам 1 и 2
1. Какие деформации называются упругими; остаточными (пластическими)?
2. Какая величина называется напряжением в точке в данном сечении?
3. Какие напряжения называют нормальными (касательными)?
4. Сформулируйте основные гипотезы сопротивления материалов.
5. В чем сущность метода сечений?
6. Запишите дифференциальные зависимости между изгибающим
моментом, поперечной силой и интенсивностью распределенной нагрузки.
7. Как классифицируются виды нагружения?
Тема 3
Расчеты на прочность и жесткость при растяжении-сжатии. Определение напряжений, напряженное состояние, испытания на растяжение. Условия прочности и жесткости.
Литература: [1, стр. 37-99].
Вопросы для самопроверки по теме 3
1. Какой вид напряженно-деформированного состояния называют растяжением - сжатием?
2. Какая величина называется пределом пропорциональности, пределом упругости, пределом текучести, временным сопротивлением (пределом прочности)?
3. Запишите закон Гука при растяжении.
4. Какая величина называется модулем упругости I рода (модулем Юнга)?
5. Какая величина называется коэффициентом поперечной деформации (коэффициентом Пуассона)?
6. Правила построения эпюр продольных сил.
7. Как вычисляются нормальные напряжения при растяжении – сжатии?
8. Как вычисляются удлинения стержня при растяжении – сжатии?
9. От каких факторов зависит коэффициент запаса прочности?
10. Как записываются условия прочности и жесткости при растяжении - сжатии?
Тема 4
Основы теории напряженного состояния. Тензор напряжений. Главные напряжения. Плоское напряженное состояние.
Литература: [1, стр. 300-336].
Тема 5
Основы теории деформированного состояния. Объемная деформация. Обобщенный закон Гука.
Литература: [1, стр. 300-336].
Тема 6
Основы теории предельных состояний. Гипотезы пластичности.
Литература: [1, стр. 344-372].
Вопросы для самопроверки по темам 4-6
1. Какие виды напряженного состояния материала известны?
2. Какие напряжения называются главными?
3. В чем заключается закон парности касательных напряжений?
4. Запишите формулы для определения напряжений на наклонных площадках при плоском напряженном состоянии.
5. Запишите формулы для определения главных напряжений по известным напряжениям на наклонных площадках в случае плоского напряженного состояния.
6. Как находят деформации при плоском и объемном напряженных состояниях?
7. Какие площадки называются главными и как найти их положение при плоском напряженном состоянии?
8. Запишите соотношения, выражающие обобщенный закон Гука для изотропного тела.
9. Что такое тензор напряжений и тензор деформаций?
10. Что понимается под предельным состоянием материала?
11. Что такое эквивалентное напряжение?
12. Как находят расчетные (эквивалентные) напряжения по гипотезе максимальных касательных напряжений, гипотезе энергии формоизменения?
Тема 7
Расчеты на прочность при чистом сдвиге. Определение напряжений. Напряженное состояние. Испытание на сдвиг. Условие прочности.
Литература: [1, стр. 103-108].
Вопросы для самопроверки по теме 7
1. Какой вид напряженно-деформированного состояния называют сдвигом?
2. Как записывается закон Гука при сдвиге?
3. Какой модуль упругости больше: Е или G?
4. Запишите условия прочности заклепки по срезу и по смятию.
Тема 8
Кручение стержней круглого и прямоугольного поперечных сечений. Определение напряжений и углов закручивания. Напряженное состояние. Условия прочности и жесткости.
Литература: [1, стр. 108-129].
Вопросы для самопроверки по теме 8
1. Какой вид напряженно-деформированного состояния называется кручением?
2. Запишите формулу для определения напряжений в произвольной точке поперечного сечения круглой формы при кручении.
3. Чему равен полярный момент инерции для круглого сечения?
4. Чему равен момент сопротивления для круглого и кольцевого сечения?
5. Запишите формулу для определения углов закручивания сечения.
6. Запишите условия прочности и жесткости при кручении.
7. Где возникают максимальные касательные напряжения при кручении стержней прямоугольного поперечного сечения и как их вычислить?
8. Как определяются механические характеристики материалов при кручении?
Тема 9
Чистый изгиб. Определение напряжений. Напряженное состояние. Условие прочности. Определение прогибов.
Литература: [1, стр. 142-177].
Тема 10
Поперечный изгиб. Определение напряжений. Напряженное состояние. Расчеты на прочность.
Литература: [1, стр. 177-202].
Вопросы для самопроверки по темам 9 и 10
1. Как находят изгибающий момент и поперечные силы в каком-либо сечении балки?
2. Сформулируйте правила знаков для поперечной силы и изгибающего момента.
3. Что такое чистый изгиб и что такое поперечный изгиб?
4. Какие геометрические характеристики поперечных сечений балки известны?
5. Запишите формулу для определения нормальных напряжений при изгибе.
6. Что такое нейтральный слой и где он находится?
7. Запишите формулу для определения касательных напряжений при
поперечном изгибе. Какой внутренний силовой фактор вызывает появление касательных напряжений?
8. Запишите приближенное дифференциальное уравнение упругой линии балки при изгибе.
9. Сформулируйте условия прочности при изгибе.
Тема 11
Общий случай нагружения стержней круглого и прямоугольного поперечных сечений. Расчеты на прочность.
Литература: [1, стр. 207-215].
Тема 12
Частные случаи сложного нагружения. Косой изгиб. Внецентренное растяжение и сжатие. Определение напряжений. Условие прочности.
Литература: [1, стр. 207-215].
Вопросы для самопроверки по темам 11 и 12
1. При каком нагружении возникает сложное сопротивление?
2. Когда возникает косой изгиб?
3. В каких точках поперечного сечения возникают наибольшие напряжения при косом изгибе?
4. Запишите уравнение нейтральной линии при косом изгибе.
5. Как находят напряжения в произвольной точке поперечного сечения при внецентренном растяжении или сжатии?
6. Какие напряжения возникают в поперечном сечении стержня при изгибе с кручением?
7. Как записывают условия прочности в произвольной точке поперечного сечения по гипотезе наибольших касательных напряжений в общем случае нагружения?
Тема 13
Энергетический метод определения перемещений. Теорема Кастилиано. Интегралы Мора.
Литература: [1, стр. 225-249].
Вопросы для самопроверки по теме 13
1. Сформулируйте теорему Кастилиано.
2. Порядок применения интегралов Мора для определения перемещений в общем случае нагружения бруса.
3. Как определить перемещение произвольной точки стержневой системы в общем случае нагружения?
4. Поясните смысл всех величин, входящих в выражение интеграла Мора.
5. Правило Верещагина.
Тема 14
Статически неопределимые стержневые системы. Метод сил.
Литература: [1, стр. 259-289].
Вопросы для самопроверки по теме 14
1. В чем сущность метода сил при расчете на прочность и жесткость статически неопределимых стержневых систем?
2. Как определяется степень внутренней и внешней статической неопределимости бруса (рамы)?
3. Что такое «основная» и «эквивалентная» системы?
4. Запишите систему канонических уравнений метода сил для дважды статически неопределимой системы. Поясните физический смысл каждого слагаемого и каждого уравнения.
5. Какие упрощения можно внести при решении симметричных и кососимметричных статически неопределимых систем?
Тема 15
Основы Механики разрушения. Коэффициенты интенсивности напряжений. Силовой критерий разрушения.
Литература: [2, стр. 21-33].
Вопросы для самопроверки по теме 15
1. Как распределяются нормальные напряжения вблизи вершины трещины?
2. Поясните смысл коэффициента интенсивности напряжений.
3. Почему при наличии трещин непригоден метод расчета на прочность по напряжениям?
4. Что такое критический коэффициент интенсивности напряжений?
5. Запишите условие прочности для тела с трещиной.
6. Сформулируйте понятие вязкости разрушения.
7. Запишите уравнение П. Пэриса и поясните порядок его применения.
Тема 16
Расчеты на прочность при переменных напряжениях. Основные понятия. Испытание на усталость.
Литература: [2, стр. 3-20].
Тема 17
Влияние конструкционных, технологических и эксплуатационных факторов на сопротивление усталости. Расчеты на прочность по коэффициентам запаса при регулярном нагружении.
Литература: [2, стр. 3-20].
Вопросы для самопроверки по темам 16 и 17
1. Что такое кривая усталости?
2. Поясните правила построения диаграммы предельных амплитуд.
3. Что называется пределом выносливости?
4. Какое нагружение называется регулярным и как оно задается?
5. Какая величина называется коэффициентом чувствительности к асимметрии цикла напряжений?
6. Какие факторы влияют на сопротивление материалов действию циклических напряжений?
7. Запишите формулу для коэффициента запаса по нормальным напряжениям.
8. Запишите формулу для коэффициента запаса при одновременном действии циклических нормальных и касательных напряжений.
Тема 18
Устойчивость равновесия деформируемых систем. Задача Эйлера. Расчет на устойчивость.
Литература: [1, стр. 505-541].
Вопросы для самопроверки по теме 18
1. В чем заключается явление потери устойчивости сжатого стержня?
2. Какая сила называется критической?
3. Запишите формулу для критической силы сжатого стержня. Какие имеются ограничения на использование этой формулы?
4. Как вычисляют критические напряжения?
5. Что такое гибкость стержня?
6. Как находят критические напряжения для стержней малой и средней гибкости?
Тема 19
Динамические задачи сопротивления материалов. Расчеты на прочность и жесткость с учетом сил инерции, при ударе и колебаниях.
Литература: [2, стр. 33-46].
Вопросы для самопроверки по теме 19
1. Какие случаи нагружения относят к динамическим задачам?
2. В чем заключаются особенности расчета на прочность движущихся элементов конструкции?
3. Как записывается условие прочности при ударе?
4. Как определить динамический коэффициент при ударе?
6. В чем заключается опасность явления резонанса?
7. Как вычисляются напряжения при колебаниях?
8. Каким образом можно изменить частоту собственных колебаний стержневой системы?
Тема 20
Ползучесть и длительная прочность. Основные закономерности. Пределы ползучести и длительной прочности.
Литература: [2, стр. 47-56].
Вопросы для самопроверки по теме 20
1. Понятие ползучести
2. Закономерности ползучести и релаксация напряжений
3. Что такое предел ползучести?
4. Понятие о длительной прочности
5. Что такое предел длительной прочности?
6. Расчеты на прочность
Лекция и ее содержание
Учебным планом предусмотрено чтение вводной (установочной) лекции. Ниже приведено содержание лекции. Продолжительность лекции - четыре академических часа.
Содержание лекции
1. Сопротивление материалов как научная и учебная дисциплина.
2. Основные понятия (прочность, жесткость, устойчивость), идеализация свойств материала и геометрии тел.
3. Силы, их классификация (сосредоточенные, поверхностные, объемные, внешние и внутренние, активные и реакции связей). Виды связей, реакции связей.
4. Определение внутренних силовых факторов, метод сечений.
5. Понятие о напряжениях и напряженном состоянии в точке (линейное, плоское и объемное напряженные состояния).
6. Понятие об условиях прочности при линейном, плоском и объемном напряженных состояниях.
7. Основные виды напряженно – деформированного состояния конструктивного элемента.
8. Методические указания по изучению дисциплины, организации самостоятельной работы, выполнению контрольной работы и особенностям работы с учебно – методической литературой.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 171; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!