ЦЕЛЬ и задачи учебной дисциплины Сопротивление материалов

Федеральное агентство по образованию

Красноярский государственный технический университет

Сопротивление материалов.

Учебное пособие для студентов безотрывной формы обучения

Красноярск, 2005 г.

Сопротивление материалов. Учебное пособие для студентов безотрывной формы обучения / И.А. Зырянов, С.И. Трошин, Л.П. Шатохина, Ю.Ф. Чернышёв, Я.Ю. Белозёрова. Под общей редакцией Л.П. Шатохиной. КГТУ – 2005.

Учебное пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 651400, 653200, 653300, 657000, 657800 и Примерной программой дисциплины «Сопротивление материалов» МО РФ.

содержание

	стр.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ учебной ДИСЦИПЛИНЫ Сопротивление материалов
Учебно-методическая литература
программа ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, Указания к изучению и вопросы самопроверки
СОДЕРЖАНИЕ и Порядок выполнения контрольных работ
Контрольная работа №1. Растяжение-сжатие и геометрические характеристики плоских сечений
задача 1
задача 2
задача 3
задача 4
Контрольная работа №2. Кручение и изгиб стержней
задача 5
задача 6
задача 7
Контрольная работа №3. Сложное сопротивление и статически неопределимые системы
задача 8
задача 9
задача 10
Контрольная работа №4. Динамическое нагружение
задача 11
задача 12
приложение

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ учебной ДИСЦИПЛИНЫ Сопротивление материалов

Значительная роль в формировании инженера принадлежит дисциплинам общеинженерного цикла и, в частности, дисциплине "Сопротивление материалов".

Сопротивление материалов (СМ) – техническая дисциплина, изучающая прочность, жёсткость и устойчивость элементов конструкций, сооружений и машин.

Требования прочности, жёсткости и устойчивости отдельного элемента удовлетворяются 1) подбором необходимых (оптимальных) размеров и рациональной формы рассматриваемого элемента и 2) выбором конструкционного материала. Поэтому в курсе СМ рассматриваются, с одной стороны, инженерные методы расчетов на прочность, жёсткость и устойчивость и, с другой, изучается поведение конструкционных материалов под нагрузкой.

Целью дисциплины является обеспечение базы инженерной подготовки и приобретение знаний, необходимых для изучения последующих общетехнических и специальных учебных дисциплин.

Задачами учебной дисциплины СМ являются овладение теоретическими основами и практическими методами расчетов на прочность, жёсткость и устойчивость элементов конструкций и машин. Полученные знания и навыки широко используются во многих специальных дисциплинах.

При прохождении дисциплины СМ предполагается выполнение студентами следующих видов учебной работы:

· Изучение теоретического материала;

· Решение контрольных работ;

· Проведение лабораторных работ;

· Сдача зачёта по контрольным и лабораторным работам;

· Сдача экзамена.

В данном пособии изложено содержание программы теоретического материала, даны указания к его изучению и вопросы для самопроверки, приведены задачи контрольных работ, которые необходимо решить и послать на проверку, а также показаны примеры выполнения задач контрольных работ.

При изучении СМ студенту необходимо:

· самостоятельно освоить теоретический материал по учебникам и учебным пособиям; при этом обратить особое внимание на усвоение физической сущности явлений, используемые допущения и ограничения;

· теоретический материал законспектировать, после чего ответить на вопросы для самопроверки;

· после изучения и усвоения теоретического материала выполнить контрольные работы;

· на лабораторных работах исследовать способность конструкционных материалов к сопротивлению внешним нагрузкам. Лабораторные работы выполняют во время экзаменационной сессии.

Студент допускается к сдаче экзамена после выполнения, проверки и зачёта контрольных и лабораторных работ.

Учебно-методическая литература

Основная литература

1. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1989. (и других лет издания).

2. Писаренко Г.С., Агарёв В.А., Квитка А.Л., Попков В.Г., Уманский Э.С. Сопротивление материалов. Под общей редакцией Писаренко Г.С. Киев, Вища школа, 1989. (и других лет издания).

3. Ицкович Г.М., Минин Л.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов. М., Высш. шк. 1999.

Дополнительная литература

1. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. – 4-е изд., испр. М.: Высшая школа, 2004.

2. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. – Киев: Наукова думка, 1996. (и других лет издания).

ПРОГРАММА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ И ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ

ТЕМА 1. Основные понятия.

Литература: [1, гл. 1], [2, гл. 1, гл. 2].

Цель учебной дисциплины СМ. Основные определения. Реальный объект и расчётная схема. Классификация тел по геометрическим параметрам. Гипотезы о свойствах материала. Классификация внешних сил. Опорные устройства и реактивные силы. Внешние силы, метод сечений и внутренние усилия. Виды простого и сложного сопротивления.

Напряжения: полные, нормальные, касательные. Деформации: линейные и угловые. Перемещения.

· Указание к изучению. Следует обратить внимание на общие понятия: напряжения (полное, нормальное и касательное); деформации (линейные и угловые); перемещения; реальный объект и основные принципы его схематизации; силы внешние и внутренние.

Для определения внутренних сил пользуются методом сечений. Твердое тело, находящееся в равновесии, рассекают (мысленно) на две части, отбрасывают одну часть, заменяя влияние отброшенной части внутренними силами, и составляют уравнения равновесия для оставшейся части, на которую действуют приложенные к ней внешние и внутренние силы, распределённые по сечению.

Изучение курса СМ невозможно без уяснения понятия внутренних сил.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется прочностью? жёсткостью?

2. Что называется напряжением? деформаций?

3. Какие деформации называют упругими, какие остаточными?

4. В чём различие между деформациями и перемещениями?

5. Какие напряжения называют полными? нормальными? касательными?

6. В чём заключается сущность метода сечений?

7. Что такое внутренние силы? Как они определяются?

ТЕМА 2. Растяжение и сжатие.

Литература:[1, гл. 2],[2, гл. 4 и 5].

Определение центрального растяжения-сжатия. Продольная сила и её эпюры. Нормальные напряжения в поперечном сечении, условие прочности. Три вида расчетов: проектировочный, проверочный, определение допускаемой нагрузки.

Экспериментальное изучение механических характеристик материалов. Диаграммы напряжений: условная и истинная. Закон Гука при одноосном растяжении-сжатии. Механические характеристики прочности и пластичности. Допускаемые напряжения, коэффициент запаса прочности.

Деформации продольные и поперечные, коэффициент Пуассона. Перемещения поперечных сечений и их эпюры. Потенциальная энергия упругой деформации.

Статически неопределимые задачи: методика раскрытия неопределимости, температурные и монтажные напряжения.

· Указание к изучению. Изучается деформация бруса с прямой осью, нагруженного по оси, исследуются нормальное усилие (продольная сила) и способы его определения, изучаются напряжения и деформации. Оценка способности материала противостоять действию внешних сил совершенно необходима, и поэтому дается описание методов испытания пластичных и хрупких материалов для получения их важнейших характеристик: пределов пропорциональности, упругости, текучести, прочности; удлинения при разрыве; модуля продольной упругости ; коэффициента Пуассона и др. Устанавливается зависимость между напряжениями и деформациями в пределах пропорциональности , известной как закон Гука.

Вводятся понятия допускаемого напряжения, коэффициента запаса прочности, даётся описание проектировочного расчёта, при котором определяются геометрические размеры сечений элементов конструкций, и проверочного расчётов, при котором выявляется несущая способность конструкции.

При решении статически неопределимых задач надо обратить внимание на то, что усилия в стержнях статически неопределимой системы зависят от соотношения площадей поперечных сечений и от модулей продольной упругости , тогда как в статически определимой системе эти величины не влияют на распределение усилий.

В этом разделе рассматриваются напряжённое и деформированное состояние при осевом растяжении и сжатии.

Вопросы для самопроверки

1. Дать определение растяжению-сжатию.

2. Как строится диаграмма растяжения или сжатия?

3. Что называется пределом пропорциональности, упругости, текучести, прочности?

4. Как формулируется закон Гука?

5. Что называется удельной работой разрушения?

6. В чём разница между пластичными и хрупкими материалами?

7. Как формулируется условие прочности?

8. Что называется коэффициентом запаса прочности?

9. Какие задачи называют статически неопределимыми и каков порядок их расчета?