Лабораторный практикум

Содержание разделов дисциплины

Семестр

Семестр

Распределение трудоемкости дисциплины по семестрам

План изучения дисциплины

Образовательные технологии и формы контроля при освоении дисциплины

Занятия проводятся в форме слайд-презентаций с повторением пройденного материала и закреплением нового в виде аудиторного тестирования.

Студенту необходимо пройти следующие формы контроля:

· входной контроль;

· текущий контроль;

· рубежный контроль;

· итоговый контроль.

Для закрепления студентом объема и глубины изучаемого материала, умения использовать его на практике, а также для определения преподавателем степени усвоения дисциплины в целом, выполняются следующие контрольные мероприятия:

· опрос;

· отчет по лабораторным работам;

· тесты на усвоение отдельных тем;

· экзамен.

Виды работ	Всего	3 семестр	4 семестр	5 семестр	6 семестр
Аудиторные занятия	119	68	51
в том числе
лекции, часов	68	34	34
практические занятия, часов	34	17	17
лабораторные работы, часов	17	17	-
Самостоятельная работа	121	-	121
Промежуточная аттестация
в том числе
экзамен	—	+	+
зачет	—	-	-
курсовая работа (кр) / курсовой проект (кп)	—	-	-
Общая трудоемкость, часов	240	68	172

Номер раздела / темы учебной дисциплины	Номер недели в графике учебного процесса	Объем аудиторных занятий, часов	Объем самостоятельной работы, часов	Форма текущего контроля
лекции	лабораторные	практические
Тема 1	1	2		2		Входной контроль
Тема 2	2	2	2			Подготовка к лаб. работам № 1-2.
Тема 3	3	2		2		Опрос по темам 1, 2.
Тема 4	4	2	2			Отчёт по лаб. работам № 1,2.
Тема 5	5	2		2		Опрос по темам 3, 4.
Тема 6	6	2	2			Подготовка к лаб. работам № 3-4.
Тема 7	7	2		2		Тестирование по темам 5, 6.
Тема 8	8	2	2			Отчёт по лабораторным работам № 3,4.
Тема 9	9	2		2		Опрос по темам 7, 8.
Тема 10	10	2	2			Подготовка к лаб. работам № 5, 6.
Тема 11	11	2		2		Опрос по темам 9-11.
Тема 12	12	2	2			Подготовка к лаб. работам № 7,9.
Тема 13	13	2		2		Тестирование по темам 9-11.
Тема 14	14	2	2			Отчёт по лаб. работам № 5, 6.
Тема 15	15	2		2		Опрос по темам 12-13.
Тема 16	16	2	2			Отчёт по лаб. работам № 7-8.
Тема 17	17	2	1	1		Отчёт по лаб. работе №-9.
ИТОГО по дисциплине, часов	34	17	17

Номер раздела / темы учебной дисциплины	Номер недели в графике учебного процесса	Объем аудиторных занятий, часов	Объем самостоятельной работы, часов	Форма текущего контроля
лекции	лабораторные	практические
Тема 18	1	2			7	Опрос по темам 14-17
Тема 19	2	2		2	7	Тестирование по темам 14-17
Тема 20	3	2			7	Опрос по теме18
Тема 21	4	2		2	7	Тестирование по темам 18-19
Тема 22	5	2			7	Опрос по теме 20
Тема 23	6	2		2	7	Опрос по теме 21
Тема 24	7	2			7	Опрос по темам 22, 23
Тема 25	8	2		2	7	Опрос по теме 24
Тема 26	9	2			7	Тестирование по темам 20-25
Тема 27	10	2		2	7	Опрос по теме 26
Тема 28	11	2			7	Опрос по теме 27
Тема 29	12	2		2	7	Тестирование по темам 26-27
Тема 30	13	2			7	Опрос по теме 28
Тема 31	14	2		2	7	Опрос по темам 29-30
Тема 32	15	2			7	Опрос по теме 31
Тема 33	16	2		2	7	Опрос по теме 32
Тема 34	17	2		1	9	Опрос по теме 33
ИТОГО по дисциплине, часов	34		17	121

Тема 1. Введение. Цели и задачи курса. Основные понятия. «Сопротивление материалов» и его связь с другими общеинженерными и специальными дисциплинами. Значение курса для инженерно-строительного дела. Краткий исторический очерк развития сопротивления материалов. Внешние силы, их классификация: поверхностные, объемные, постоянные и временные, статические и динамические, силы заданные и реакции опор. Понятие о деформациях. Деформации упругие и пластические, линейные и угловые. Основные гипотезы, применяемые в курсе сопротивления материалов. Понятие об основных типах конструктивных элементов: брус, пластина, оболочка, массив.

Тема 2. Механические свойства материалов. Опытное изучение механических свойств материалов при растяжении и сжатии. Диаграммы растяжения и сжатия малоуглеродистой стали. Понятие о механизме упругих и пластических деформаций. Линии скольжения. Понятие об истинной диаграмме растяжения. Нагрузка, разгрузка и повторное нагружение, наклеп. Диаграммы растяжения и сжатия хрупких материалов и их основные механические характеристики. Особенности разрушения хрупких материалов. Влияние скорости нагружения, изменения температуры на механические характеристики металлов. Понятие о ползучести, релаксации и длительной прочности. Основные понятия о прочности и жесткости элементов конструкций.

Тема 3. Внутренние силы и напряжения. Метод сечений. Внутренние силовые факторы в поперечном сечении бруса. Простейшие деформации бруса: растяжение-сжатие, сдвиг, изгиб и кручение. Понятие о сложном сопротивлении. Мера внутренних сил - напряжение. Напряжение полное, нормальное, касательное.

Тема 4. Центральное растяжение-сжатие прямых стержней. Напряжения в поперечных сечениях. Линейное напряженное состояние, максимальное касательное напряжение и закон парности касательных напряжений. Закон Гука при растяжении-сжатии. Модуль продольной упругости и коэффициент Пуассона. Жесткость при растяжении и сжатии. Потенциальная энергия деформации при растяжении и сжатии.

Тема 5. Эпюры продольных сил. Эпюры нормальных напряжений, относительных деформаций и продольных перемещений при центральном растяжении-сжатии прямых стержней. Понятие о статической неопределимости. Расчет статически неопределимого стержня.

Тема 6. Статически неопределимые стержневые системы. Расчет статически неопределимых систем на действие внешней заданной нагрузки, температуры и неточности изготовления. Порядок выполнения решения и проверка результатов.

Тема 7. Геометрические характеристики сечений. Статический момент сечения и его использование для определения координат центра тяжести сложных сечений. Осевые, полярный и центробежный моменты инерции. Изменение осевых и центробежного моментов инерции при переходе к параллельным и наклонным осям. Главные оси и главные моменты инерции.

Тема 8. Главные центральные моменты инерции сложных сечений. Осевые моменты инерции прямоугольника, треугольника, круга, кольца. Порядок выполнения расчетов при определении главных центральных моментов инерции сложных сечений. Определение центробежного момента инерции уголка.

Тема 9. Плоское напряженное состояние в точке. Общий случай плоского напряженного состояния. Закон парности касательных напряжений. Напряжения в наклонной площадке. Главные напряжения и главные площадки. Площадки с максимальными касательными напряжениями.

Тема 10. Объемное напряженное состояние. Составляющие напряжений и их обозначения. Тензор напряжений. Напряжения в наклонных площадках. Главные площадки и главные напряжения. Понятие о деформированном состоянии в точке. Компоненты деформации и их обозначения. Главные оси деформации и главные деформации. Общая линейная зависимость между компонентами напряженного и деформированного состояния. Обобщенный закон Гука. Объемная деформация. Удельная потенциальная энергия изменения объема и формы. Анализ напряженного и деформированного состояния в точке тела.

Тема 11. Теории (гипотезы) прочности. Назначение теорий прочности. Понятие об эквивалентном напряжении. Хрупкое и вязкое разрушение в зависимости от вида напряженного состояния. Гипотеза наибольших нормальных напряжений, наибольших удлинений. Гипотеза максимальных касательных напряжений, гипотеза энергии формоизменения и различные ее трактовки. Теория прочности Мора. Расчет по теориям прочности. Общие сведения о современных направлениях проведения исследований по разработке новых критериев прочности. Исследования Гриффитса. Современная трактовка развития роста трещин и предельного состояния материала. Основные понятия о критериях механики разрушения и практическом их использовании в инженерных расчетах

Тема 12. Чистый изгиб. Нормальные напряжения при чистом прямом изгибе. Основные допущения. Зависимость между изгибающим моментом и кривизной изогнутой оси бруса. Жесткость при изгибе. Формула для определения нормальных напряжений в поперечном сечении бруса при изгибе. Потенциальная энергия деформации при изгибе.

Тема 13. Прямой поперечный изгиб. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов в балках. Плоский изгиб прямого бруса. Внешние силы, вызывающие изгиб. Виды нагрузок. Типы опор и их реакции. Внутренние силовые факторы в поперечных сечениях балок при прямом поперечном изгибе: изгибающий момент и поперечная сила. Чистый и поперечный изгиб. Эпюры изгибающих моментов и поперечных сил. Дифференциальные зависимости между интенсивностью распределенной нагрузки, поперечной силой и изгибающим моментом. Использование дифференциальных зависимостей для проверки и контроля построенных эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.

Тема 14. Дифференциальное уравнение упругой линии балки. Определение перемещений при изгибе. Дифференциальное уравнение упругой линии балки и его непосредственное интегрирование. Условие плавности и неразрывности. Метод начальных параметров. Определение перемещений в балках с промежуточным шарниром и параллелограммной связью. Построение эпюр внутренних усилий и перемещений. Использование дифференциальных зависимостей для проверки построенных эпюр поперечных сил, изгибающих моментов, углов поворота и прогибов.

Тема 15. Энергетический метод определения перемещений. Теорема о взаимности работ. Интеграл Мора и его вычисление способом Верещагина. Перемножение эпюр по формулам Симпсона и трапеций.

Тема 16. Определение перемещений в стержневых системах. Определение перемещений в пространственных стержневых системах и плоских рамах. Определение относительных (взаимных) перемещений. Вычисление перемещений в статически определимых фермах.

Тема 17. Статически неопределимые системы. Метод сил. Расчет статически определимых стержневых систем. Связи необходимые и "лишние", внешние и внутренние. Расчет статически неопределимых стержневых систем. Основная идея метода сил. Метод сил. Основная система и эквивалентная. Канонические уравнения метода сил, коэффициенты канонических уравнений. Грузовое и единичное состояния. Построение окончательной эпюры изгибающих моментов, кинематическая проверка.

Тема 18. Сложное сопротивление. Косой изгиб. Частные случаи сложного сопротивления прямого бруса: косой изгиб, внецентренное действие продольной силы, изгиб с кручением. Косой изгиб. Основные определения: силовая плоскость, силовая линия, чистый и поперечный косой изгиб. Формула для определения нормальных напряжений. Определение положения нейтральной линии в поперечном сечении. Расчеты на прочность и жесткость при косом изгибе.

Тема 19. Внецентренное действие силы. Внецентренное растяжение - сжатие. Приведение силы к центру тяжести поперечного сечения. Определение напряжений. Определение положения нейтральной линии. Ядро сечения. Расчеты на прочность при внецентренном действии силы.

Тема 20. Сдвиг. Напряжения и деформации при сдвиге. Закон Гука при сдвиге. Модуль упругости при сдвиге. Зависимость между тремя упругими постоянными для изотопного тела. Неизменность объема при сдвиге. Потенциальная энергия деформации при сдвиге. Главные напряжения при сдвиге. Расчет заклепочных, болтовых и сварных соединений, работающих на срез.

Тема 21. Напряжения при поперечном изгибе. Распространение выводов чистого изгиба на поперечный изгиб. Касательные напряжения при изгибе брусьев прямоугольного поперечного сечения (Формула Д.И. Журавского). Определение касательных напряжений в стенке и полке двутавровой балки. Главные напряжения при изгибе. Анализ напряженного состояния, траектории главных напряжений. Расчеты на прочность при прямом поперечном изгибе. Рациональные сечения балок.

Тема 22. Кручение брусьев круглого поперечного сечения. Понятие о крутящем моменте. Зависимость крутящего момента от величины передаваемой мощности и угловой скорости вращения вала. Эпюры крутящих моментов. Напряжения в поперечных сечениях. Главные площадки и главные напряжения при кручении. Угол закручивания. Жесткость при кручении. Потенциальная энергия при кручении. Виды разрушений при кручении брусьев круглого поперечного сечения, изготовленных из пластичных и хрупких материалов. Определение диаметра вала из условий прочности и жесткости. Расчет сплошного и полого валов.

Тема 23. Совместное действие изгиба и кручения. Расчеты на прочность бруса круглого поперечного сечения.

Тема 24. Кручение брусьев прямоугольного поперечного сечения. Теория кручения брусьев прямоугольного поперечного сечения. Кручение стержней, сечение которых составлено из нескольких узких прямоугольников.

Тема 25. Общий случай действия внешних сил на брус. Внутренние усилия и их эпюры для плоских и пространственных стержневых систем. Пространственный брус. Анализ напряженного состояния в опасном сечении бруса. Подбор размеров сечения.

Тема 26. Устойчивость стержней. Понятие об устойчивых и неустойчивых формах упругого равновесия. Понятие о критической нагрузке. Формула Эйлера. Основные предположения и допущения, принятые для расчетной схемы. Формула Эйлера для различных случаев закрепления стержня. Понятие о приведенной длине, гибкости. Граница применимости формулы Эйлера. Полный график зависимости критических напряжений от гибкости. Потеря устойчивости при напряжениях, превышающих предел пропорциональности. Формула Ясинского.

Тема 27. Практический метод расчета стержней на устойчивость. Практический метод расчета сжатых стержней на устойчивость. Понятие о коэффициенте продольного изгиба. Подбор поперечных сечений, определение коэффициентов запаса устойчивости, предельной сжимающей силы.

Тема 28. Продольно-поперечный изгиб. Расчет по деформированному состоянию. Дифференциальное уравнение продольно-поперечного изгиба, его интегрирование. Нормальные напряжения в поперечном сечении бруса при продольно-поперечном изгибе. Проверка прочности бруса, подбор сечений прокатных профилей при продольно-поперечном изгибе.

Тема 29. Динамическое действие нагрузки. Удар. Понятие о динамической нагрузке, силах инерции и коэффициенте динамичности. Принцип Даламбера. Уравнения динамического равновесия. Расчет движущихся с ускорением элементов конструкций. Удар. Коэффициент динамичности при ударе. Продольный и поперечный удар.

Тема 30. Учет массы ударяемого элемента. Приближенный учет массы ударяемого элемента. Расчет на прочность троса при внезапном подъеме или резком торможении при опускании груза.

Тема 31. Усталость материалов. Понятие об "усталости" металлов. Характеристики циклов напряжений. Сопротивление материалов переменным напряжениям, особенности усталостного разрушения элементов конструкций. Усталостный излом. Кривая усталости (кривая Виллера). Понятие о пределе выносливости (усталости). Влияние различных факторов на величину предела выносливости. Понятие о теоретическом и эффективном коэффициентах концентрации напряжений. Диаграммы предельных напряжений. Расчеты на сопротивление усталости при изгибе, кручении, совместном действии изгиба с кручением. Коэффициент запаса. Расчет на сопротивление усталости при переменных амплитудах напряжений. Понятие о гипотезах накопления усталостных повреждений. Понятие о линейной и линейной корректированной гипотезах накопления усталостных повреждений. Понятие об эквивалентных напряжениях. Скорости роста усталостных трещин. Влияние эксплуатационных факторов на скорость развития усталостных трещин. Особенности выбора материала, предназначенного для работы несущего элемента конструкции при переменных напряжениях в условиях низких температур.

Тема 32. Расчет безмоментных оболочек вращения. Геометрия тонкостенной оболочки вращения. Понятие о моментном и безмоментном напряженном состоянии оболочки. Условия существования безмоментного напряженного состояния, понятие о краевом эффекте. Уравнение Лапласа. Определение напряжений в стенке оболочки. Примеры расчетов на прочность цилиндрических, конических и сферических оболочек.

Тема 33. Расчет на прочность по несущей способности. Основные понятия о расчетах по несущей способности. Идеализация диаграммы растяжения. Расчеты по несущей способности стержневых систем, работающих на растяжение-сжатие. Понятие о пластическом шарнире и пластических моментах сопротивления. Расчет по несущей способности систем работающих на кручение и изгиб.

Тема 34. Рациональное проектирование. Элементы рационального проектирования простейших систем. Понятие о критериях оптимальности. Рациональные формы поперечных сечений стержней при растяжении-сжатии, изгибе и кручении. Регулирование усилий и перемещений в элементах конструкций путем изменения жесткости отдельных элементов, смещением опор, изменением схемы передачи нагрузки.

Дата добавления: 2015-06-28