ПРОГРАММА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра гидравлики и строительной механики

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Для студентов-заочников специальности

Техническое обеспечение процессов сельскохозяйственного производства

 

 

 

 

Горки 2006

 

Одобрено методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства

 

 

Составили: В.И. ЖЕЛЯЗКО, В.В. ДЯТЛОВ, Л.И. МЕЛЬНИКОВА

 

Содержание

 

Введение	3
1. Программа изучения дисциплины	6
2. Задачи контрольных работ	10
3. Контрольные вопросы	34

 

УДК 620.178.6

 

Сопротивление материалов: Методические указания / Белорусская государственная сельскохозяйственная академия; Сост. В. И. Ж е-л я з к о, В. В. Д я т л о в, Л. И. М е л ь н и к о в а. Горки, 2006. 36 с.

 

 

Приведены программа дисциплины, порядок решения задач и оформления контрольных работ, а также контрольные вопросы по основным темам курса «Сопротивление материалов».

Для студентов-заочников специальности 1-74 06 01 – техническое обеспечение процессов сельскохозяйственного производства.

Рецензент доцент

 

Ó Составление. В.И. Желязко, В.В. Дятлов,

Л.И. Мельникова, 2006

Ó Учреждение образования

«Белорусская государственная

сельскохозяйственная академия», 2006

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Данные указания и задания для контрольных работ подготовлены в соответствии с типовой учебной программой дисциплины «Сопротивление материалов» для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений инженерных специальностей.

Контрольные работы содержат 10 задач по следующим темам:

1.Исследование напряженно-деформированного состояния в прямом стержне при растяжении (сжатии).

2. Исследование напряженно-деформированного состояния в точке.

3. Определение геометрических характеристик поперечных сечений.

4. Расчет статически определимых балок при изгибе.

5. Расчет вала круглого поперечного сечения на прочность и жесткость при кручении.

6. Сложное нагружение. Расчет вала на прочность при изгибе с кручением.

7. Внецентренное растяжение (сжатие) короткого стержня.

8. Расчет статически неопределимых систем при изгибе методом сил.

9. Продольный изгиб. Расчет прямого стержня на устойчивость.

10. Динамические напряжения. Проверка прочности упругих систем при ударе.

В соответствии с рабочими учебными планами студенты заочной формы обучения специальности 1-74 06 01 – техническое обеспечение процессов сельскохозяйственного производства выполняют две контрольные работы. Первая контрольная работа включает задачи 1–5, вторая – 6–10.

В случае если рабочим учебным планом предусмотрена одна контрольная работа, то она включает задачи 1,4, 6, 8, 9, 10.

Основным видом занятий студентов заочной формы обучения является самостоятельная работа с учебной, справочной и другой нормативной литературой.

Изучение дисциплины рекомендуется вести по темам. Для лучшего усвоения материала следует составлять конспект. После разбора материала в учебнике рекомендуется решить задачи по данной теме и ответить на контрольные вопросы, выполнить контрольное задание по изученной теме.

Контрольные работы необходимо выполнить в соответствии с личным шифром, который соответствует трем последним цифрам номера зачетной книжки. Например, при номере зачетной книжки 95-5316 шифром будет число 316. Далее обозначают первую цифру буквой «а», вторую – «б» и третью – «в» (в примере а – 3, б – 1, в – 6). Затем из таблицы каждого вертикального столбца, обозначенного внизу буквами «а», «б», «в», выбирается число, стоящее в той горизонтальной строке, номер которой совпадает со значением буквы. в примере при букве «а» надо взять число из третьей строки, при «б» – из первой, а при «в» – из шестой.

Контрольную работу следует выполнять в отдельной тетради с полями, оставленными для замечаний рецензента. На обложке тетради должны быть четко написаны: номер контрольной работы, название дисциплины, фамилия, имя, отчество студента, название факультета и специальности, учебный шифр, точный почтовый адрес. Страницы тетради нумеруются.

Решение каждой задачи следует начинать с новой страницы. Перед выполнением задания необходимо записать условие, исходные данные, выбранные в соответствии с вариантом, вычертить расчетную схему в масштабе, с указанием всех размеров, числовых данных и осей, используемых в расчете. Нагрузки на расчетной схеме необходимо показать в соответствии с их действительными направлениями.

При выполнении задания сначала следует наметить ход решения, указать те допущения, которые могут быть положены в его основу, а затем произвести расчет. При этом все необходимые вычисления по возможности сначала проделать в общем виде, обозначив все данные и искомые величины буквами, а затем вместо буквенных обозначений поставить числовые значения и найти результат. Расчеты следует выполнять последовательно, теоретически обоснованно с необходимыми пояснениями и достаточно подробно. При выполнении расчетов нужно указывать литературу с отметкой страниц, таблиц, графиков, откуда взяты расчетные формулы и другие величины справочного характера.

Все расчеты должны производиться в единицах СИ. Эпюры необходимо вычерчивать под расчетной схемой на одной странице с указанием размерности и всех характерных координат. Вычисления следует вести с обычной в технических расчетах точностью (до трех значащих цифр после запятой).

В конце контрольной работы необходимо привести список использованной литературы, поставить дату выполнения и личную подпись.

После рецензирования контрольной работы на кафедре в соответствии с замечаниями рецензента необходимо внести требуемые исправления, которые выполняют в конце тетради на чистых листах после заголовка «Исправления к контрольной работе».

Работы, оформленные небрежно, а также выполненные не по своему варианту, не рассматриваются и не засчитываются, и возвращаются для переделки.

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

О с н о в н а я

 

1.Ф е о д о с ь е в В. И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986.

2. Д а р к о в А. В., Ш п и р о Г. С. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1975 и последующие издания.

3. П о д с к р е б к о М. Д. Сопротивление материалов. – Мн.: Дизайн ПРО, 1998.

 

Д о п о л н и т е л ь н а я

 

4. Б е л я е в Н. М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976.

5. Т а т у р Г. К. Общий курс сопротивления материалов. Мн.: Вышэйшая школа, 1974.

6. Ф е о д о с ь е в В. И. Десять лекций-бесед по сопротивлению материалов. М.: Наука, 1975.

7. Сборник задач по сопротивлению материалов /Под ред. проф. В.К. Качурина, М.: Наука, 1970.

8. В и н о к у р о в Е. Ф., П е т р о в и ч А. Г., Ш е в ч у к Л. И. Сопротивление материалов. Расчетно-проектировочные работы: Учебное пособие для вузов. Мн.: Вышэйшая школа, 1987.

9. С т е п и н П. А. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1979.

10. П и с а р е н к о Г. С., А г а р е в В. А., К в и т к а А. Л. и др. Сопротивление материалов. – Киев: Вища школа, 1979.

11. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов. И. Н. М и р о л ю-б о в и др. – М.: Высшая школа, 1985.

12. И ц к о в и ч Г. М. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1999.

13. Сопротивление материалов. Учеб. Пособие / Под ред. Н. А. К о с т е н к о. – М.: Высшая школа, 2000.

 

ПРОГРАММА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Общие понятия. Задачи курса «Сопротивление материалов» по изучению напряженно деформированного состояния и работоспособности наиболее простых и типичных элементов конструкций, машин, приборов.

Связь курса с общенаучными, общеинженерными и специальными дисциплинами. Сопротивление материалов, теория упругости и пластичности. Методика решения задач в сопротивлении материалов. Принципы выбора расчетных схем. Однородная сплошная среда. Упругость и пластичность. Понятие об изотропии и анизотропии. Определение стержня, пластины и оболочки. Перемещения угловые и линейные. Перемещения малые и большие. Принцип начальных размеров. Деформации линейные и угловые. Понятия о больших деформациях. Внешние силы и их классификация. Силы объемные и поверхностные. Заданные нагрузки и реакции опор. Нагрузки статические и динамические. Нагрузки постоянные и переменные во времени. Основные гипотезы сопротивления материалов о свойствах конструкционных материалов. Внутренние силы. Метод сечений. Напряжение полное, нормальное и касательное. Внутренние силовые факторы в поперечных сечениях и их выражение через напряжения. Классификация типов нагружения стержня по внутренним силовым факторам.

Л и т е р а т у р а: [1, введение]; [2, гл.1]; [3, гл.1].

Растяжение и сжатие. Построение эпюр продольных сил. Напряжения в поперечных сечениях стержня. Закон Гука, коэффициент Пуассона. Жесткость при растяжении и сжатии. Потенциальная энергия упругой деформации.

Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали и ее характерные параметры. Истинная диаграмма напряжения. Разгрузка и повторное нагружение. Пластическое и хрупкое разрушение материала. Характеристики пластических свойств материалов. Диаграмма сжатия. Предельное состояние. Критерии предельного состояния в зависимости от свойства материала, условий работы и назначения конструкции. Расчет по допускаемым напряжениям и нагрузкам. Коэффициенты безопасности (запаса прочности). Типы задач при расчете на прочность: проверка прочности, подбор сечений и определение допускаемой нагрузки. Расчеты на жесткость. Расчет простейших статически неопределимых систем при растяжении и сжатии.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.1]; : [2, гл.2]; : [3, гл.2, 3]; : [6, гл.1].

Теория напряженного и деформированного состояний. Напряженное состояние в точке. Виды напряженного состояния. Линейное напряженное состояние. Плоское напряженное состояние. Закон парности касательных напряжений. Главные площадки и главные напряжения. Экстремальные значения касательных напряжений. Чистый сдвиг как частный случай плоского напряженного состояния. Закон Гука для сдвига. Модуль сдвига. Связь между упругими постоянными для изотропного тела. Понятие об объемном напряженном состоянии. Обобщенный закон Гука. Удельная потенциальная энергия упругой деформации. Удельная энергия изменения объема и удельная энергия изменения формы.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.7]; : [2, гл.3]; : [6, гл.2,].

Теории прочности. Назначение гипотез прочности. Эквивалентное напряжение. Гипотезы прочности для пластического состояния материала. Критерии текучести: наибольших касательных напряжений и энергии изменения формы. Сопоставление критериев с опытными данными. Критерий хрупкого разрушения (критерий Мора).

Л и т е р а т у р а: [1, гл.8]; : [2, гл.8]; : [3, гл.7].

Экспериментальные методы исследования деформации и напряжения. Измерение деформаций механическими тензометрами. Основы электротензометрии. Тензорезисторы (датчики омического сопротивления). Схема измерения и аппаратура. Понятие о поляризационно-оптическом методе исследования напряжений. Схема прибора. Краткие сведения о других экспериментальных методах (метод сеток, метод хрупких лаковых покрытий, метод муаровых полос).

Л и т е р а т у р а: [1, гл.14].

Геометрические характеристики поперечных сечений бруса. Статические моменты сечений. Определение центра тяжести сечения. Осевые, полярный и центробежный моменты инерции сечения. Общие свойства моментов инерции. Изменение моментов инерции при параллельном переносе и повороте осей. Главные оси и главные моменты инерции. Определение расположения главных центральных осей и вычисление главных моментов инерции различных сечений. Радиусы инерции.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.3]; : [2, гл.5]; : [3, гл.12,].

Кручение. Кручение прямого стержня круглого поперечного сечения. Напряжения в поперечном сечении. Угол закручивания. Главные напряжения. Потенциальная энергия упругой деформации при кручении. Расчет на прочность и жесткость вала круглого кольцевого поперечного сечения. Статически неопределимые задачи на кручение. Основные результаты теории кручения стержня некруглого поперечного сечения. Расчет цилиндрических винтовых пружин с малым шагом витков.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.2]; : [2, гл.6]; : [3, гл.9,].

Изгиб. Классификация видов изгиба. Типы опор. Определение внутренних силовых факторов в поперечных сечениях балок (поперечная сила и изгибающий момент). Построение эпюр внутренних силовых факторов. Дифференциальные зависимости при изгибе. Контроль правильности построения эпюр. Нормальные напряжения при изгибе. Расчеты на прочность при изгибе. Рациональные формы поперечного сечения при изгибе. Рациональные формы поперечного сечения балок. Касательные напряжения при изгибе. Перемещения при изгибе. Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки и его интегрирование. Метод начальных параметров.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.4]; : [2, гл.7]; : [3, гл.10, 11,13].

Сложное нагружение. Косой изгиб. Нормальные напряжения при косом изгибе. Положение нейтральной оси и опасных точек в сечении. Определение прогибов. Внецентренное растяжение или сжатие стержня. Нахождение опасных сечений и точек. Ядро сечения. Изгиб с кручением брусьев круглого поперечного сечения.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.4, 35, 36]; : [2, гл.9]; : [6, гл.20,22].

Основы расчета на прочность при напряжениях, переменных во времени. Современные представления о прочности материалов при переменных напряжениях. Механизм усталостного разрушения. Параметры цикла напряжений. Кривые усталости и предел выносливости. Диаграмма предельных амплитуд. Факторы, влияющие на усталостную прочность. Порядок расчета на прочность при переменных напряжениях. Определение коэффициента запаса. Формула Серенсена-Канисошвили. Коэффициент запаса прочности при совместном действии изгиба и кручения.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.11]; : [2, гл.15].:

Определение перемещений и расчет статически неопределимых систем. Потенциальная энергия упругой деформации бруса при произвольном нагружении. Теорема о взаимности работ. Интеграл Мора, его вычисление по способу Верещагина. Метод сил. Выбор рациональной основной системы. Статическая и деформационная проверки. Определение перемещений.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.5,6]; : [2, гл.11, 12]; : [3, гл.15,].

Продольный изгиб прямого стержня. Понятие об устойчивых и неустойчивых формах равновесия. Критическая сила. Формула Эйлера при различных случаях опорных закреплений и пределы ее применимости. Формула Ясинского. Расчет по коэффициенту снижения допускаемых напряжений. Рациональные формы поперечных сечений сжатых стержней. Энергетический метод определения критических нагрузок.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.12]; : [2, гл.13]; : [3, гл.27].

Расчет тонкостенных осесимметричных оболочек и толстостенных цилиндров. Безмоментная теория осесимметрично нагруженных тонкостенных оболочек вращения. Уравнение Лапласа. Расчет сферических сосудов и цилиндрических резервуаров, находящихся под действием постоянного и гидростатического давления.

Задача Ламе. Применение формул Ламе к расчету толстостенных цилиндров, нагруженных внутренним и наружным давлениями.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.9]; : [2, гл.16]; : [3, гл.25,].

Изгиб плоского бруса большой кривизны. Внутренние силовые факторы. Нормальные напряжения в поперечных сечениях бруса большой кривизны. Определение положения нейтральной оси при чистом изгибе.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.4 §37]; : [2, гл.10]; : [3, гл.25,].

Динамическая нагрузка. Типы динамических нагрузок. Учет сил инерции. Элементарная теория удара. Динамический коэффициент при вертикальном, наклонном и горизонтальном ударах. Защита приборов и оборудования от удара. Колебания невесомых упругих систем с одной степенью свободы. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Основные средства борьбы с вибрациями деталей машин и элементов конструкций.

Л и т е р а т у р а: [1, гл.13]; : [2, гл.14]; : [3, гл.29,30].