Сопротивление материалов: Рабочая программа дисциплины

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Механико-математический факультет Кафедра механики сплошных сред

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе

________________В.П. Гарькин «____»_______________ 2005 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Сопротивление материалов (блок «Общепрофессиональные дисциплины»; раздел «Вузовский компонент»; основная образовательная программа специальности 010901 Механика)

Самара 2006

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 010901 Механика, утвержденного 15.03.00 (номер государственной регистрации 415 ЕН/СП) и типовой (примерной) программы дисциплины «Сопротивление материалов», одобренной Советом по математике и механике УМО по классическому университетскому образованию. Составитель рабочей программы ст.преподаватель Лаврова Т.Б. Рецензент д. ф.-м. н., профессор Ю.Э. Сеницкий. Рабочая программа утверждена на заседании кафедры Механики сплошных сред (протокол № от «____» _________ 2005 г.) Заведующий кафедрой ″____″ _____________ 2005 г.

_______________

Ю.Н. Радаев

Декан факультета ″____″ _____________ 2005 г.

_______________

В.И. Астафьев

Начальник методического отдела ″____″ _____________ 2005 г.

_______________

Н.В. Соловова

________________

И.А. Власова

СОГЛАСОВАНО

ОДОБРЕНО Председатель методической комиссии факультета ″____″ _____________ 2005 г.

2

1. Цели и задачи дисциплины, её место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины 1.1. Цели и задачи изучения дисциплины Цель дисциплины – научить базовым методам инженерных расчетов конструкций; продемонстрировать отличие и сходство подходов к расчетам конструкций со стороны инженеров и со стороны специалистов по МТДТ. Задачи дисциплины: 1.2. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны: - Иметь представление: о выборе расчетной схемы для данной конструкции; о принципах подбора коэффициента запаса; о выборе подходящей теории прочности; о методах расчета конструкций в соответствии с выбранной расчетной схемой. - Знать: основные принципы постановки и решения задач сопромата; правила расчета элементов конструкций при действии нагрузок произвольного типа; критерии выбора предельной нагрузки по всем основным теориям прочности. - Уметь: рассчитывать стержневые конструкции; оценивать прочность толстостенных труб и вращающихся дисков. 1.3.Связь с предшествующими дисциплинами Сопротивление материалов может рассматриваться как наука о приближенных вычислениях в МТДТ, в которой упрощения делаются в процессе постановки задачи путем принятия кинематических гипотез о поведении конструкции. Таким образом, этот курс является естественным дополнением как курса МСС, так и специальных курсов, таких как «Теория упругости» и «Устойчивость упругих конструкций». 1.4.Связь с последующими дисциплинами Полученные в процессе изучения сопромата навыки помогут при выполнении курсовых и дипломных работ, облегчат первоначальную оценку поведения исследуемых моделей.

3

2. Содержание дисциплины 2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах) Эта учебная дисциплина изучается в 8-ом семестре. Вид отчетности --- экзамен. Вид учебных занятий Всего часов аудиторных занятий Лекции Практические занятия (семинары) Лабораторные занятия Всего часов самостоятельной работы Подготовка к практическим занятиям Разработка творческого проекта

Количество часов 2 семестр 51 34 17 17

Всего часов по дисциплине 2.2. № п/п 1 2 3 4 5 6

68

Разделы дисциплины и виды занятий

Название раздела дисциплины

Количество часов лекции

Введение Поведение бруса под действием основных силовых факторов. Перемещения в брусе при произвольной нагрузке. Раскрытие статической неопределимости стержневых систем методом сил. Теория предельных напряженных состояний. Толстостенные трубы и быстровращающиеся диски. Изгиб и кручение тонкостенных стержней. Итого:

практические занятия

14

5

4

2

5

4

лабораторные занятия

2 4

2

5

4

34

17

4

2.3. Лекционный курс ВВЕДЕНИЕ. Задачи и методы сопромата. Реальный объект и расчетная схема. Закон Гука и принцип независимости действия сил. Общие принципы расчета элементов конструкций. РАЗДЕЛ 1. Тема 1.1. Растяжение и сжатие бруса. Внутренние силы и напряжения, возникающие в поперечных сечениях бруса. Удлинения стержня и закон Гука. Потенциальная энергия деформации. Статически определимые и статически неопределимые системы. Испытание материалов на растяжение и сжатие. Основные механические характеристики материала. Влияние температуры и фактора времени на механические характеристики материала. Коэффициент запаса. Тема 1.2. Чистый сдвиг и его особенности. Кручение бруса с круглым поперечным сечением. Кручение бруса с некруглым поперечным сечением. Краткие сведения о мембранной аналогии. Кручение тонкостенного бруса. Тема 1.3 Внутренние силовые факторы, возникающие в поперечных сечениях бруса при изгибе. Напряжения в брусе при чистом изгибе. Напряжения в брусе при поперечном изгибе. Перемещения при изгибе. Балка на упругом основании. Косой изгиб. Внецентренное растяжение и сжатие. РАЗДЕЛ 2. Тема 2.1. Потенциальная энергия бруса в общем случае нагружения. Теорема Кастильяно. Интеграл Мора. Способ Верещагина. Теоремы взаимности работ и перемещений. Тема 2.2. Определение напряжений и перемещений в витых пружинах. РАЗДЕЛ 3. Тема 3.1. Связи, накладываемые на систему. Степень статической неопределимости. Выбор основной системы. Метод сил. Тема 3.2. Использование свойств симметрии при раскрытии статической неопределимости. Многопролетные балки. Уравнение трех моментов. Тема 3.3. Плоскопространственные и пространственные системы Определение перемещений в статически неопределимых системах. РАЗДЕЛ 4. Тема 4.1. Коэффициент запаса и эквивалентное напряжение. Основные гипотезы предельных состояний и соответствующие им теории прочности. РАЗДЕЛ 5. Тема 5.1. Определение напряжений и перемещений в толстостенном цилиндре. Определение напряжений в составных трубах. Тема 5.2. Быстровращающиеся диски постоянной толщины. РАЗДЕЛ 6. Тема 6.1. Основные особенности тонкостенных стержней. Секториальные характеристики и их определение. 5

Тема 6.2. Касательные напряжения при поперечном изгибе тонкостенных стержней. Центр изгиба. Депланация поперечных сечений тонкостенного стержня при кручении. Тема 6.3. Стесненное кручение тонкостенных стержней открытого профиля. Тема 6.4. Общий случай нагружения тонкостенного стержня. Бимомент.

2.4. Практические(семинарские) занятия № п/п Номер раздела

Количество часов

Тема практического занятия

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2 1 2 2 2 2 2 2 2

Растяжение Кручение Изгиб Интеграл Мора. Способ Верещагина Метод сил (плоские системы) Метод сил (пространственные системы) Расчет труб и дисков Изгиб тонкостенных стержней Стесненное кручение

1 1 1 2 3 3 5 6 6

2.5. Лабораторный практикум Лабораторный практикум по курсу не предусмотрен. 3.Организация текущего и промежуточного контроля знаний Промежуточный контроль учебным планом не предусмотрен. • 3.3. Самостоятельная работа 3.3.1. Поддержка самостоятельной работы (сборники тестов, задач, упражнений и др.) • Основные пособия указаны в списке литературы 3.3.2. Тематика рефератов • Реферативная работа учебным планом не предусмотрена. 3.4. Курсовая работа, её характеристика ; примерная тематика • Курсовые работы учебным планом не предусмотрены. Итоговый контроль проводится в виде экзамена в 8 семестре. Экзаменационная оценка ставится на основании письменного и устного ответов по билету. 6

4.Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ • Технические средства контроля и обучения не используются 5.Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты) • Решаются задачи творческого характера в процессе проведения практических занятий 6. Материальное обеспечение дисциплины (Современные приборы, установки (стенды), необходимость специализированных лабораторий и классов). • Для проведения лекционных и практических занятий лабораторное оборудование не требуется. 7. Литература 7.1. Основная (количество экземпляров в библиотеке СамГУ; наличие грифа; количество студентов одновременно изучающих дисциплину) 1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1970. 649 с. (11 экз., 25 ст.) 2. Беляев Н.М. Сборник задач по сопротивлению материалов. М.: Физматгиз, 1962. 346 с. (10 экз., 25 ст.) 3. Уманский А.А. Сборник задач по сопротивлению материалов. М.: Физматлит, 1964. 472 с. (6 экз., 25 ст.) 7.2. Дополнительная (не указывать количество экземпляров) 1. Феодосьев В.И. Избранные вопросы и задачи по сопромату. М.: Наука, 1966. 239 с. 2. Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах. М.: Изд. Ассоциации строительных вузов, 2000. 464 с. 7. 3. Учебно-методические материалы по дисциплине 1. Дополнительные учебно-методические материалы по дисциплине отсутствуют.

7

ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ за___________/___________учебный год

В рабочую программу «_________________» для специальности _____________ (наименование)

(код, наиме-

нование)

вносятся следующие дополнения и изменения:

8

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОМЕЖУТОЧНОМУ КОНТРОЛЮ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СОПРОМАТ».

1. ПРОГРАММА ЭКЗАМЕНА. Задачи и методы сопромата. Реальный объект и расчетная схема. Закон Гука и принцип независимости действия сил. Общие принципы расчета элементов конструкций. Растяжение и сжатие бруса. Внутренние силы и напряжения, возникающие в поперечных сечениях бруса. Удлинения стержня и закон Гука. Потенциальная энергия деформации. Статически определимые и статически неопределимые системы. Испытание материалов на растяжение и сжатие. Основные механические характеристики материала. Влияние температуры и фактора времени на механические характеристики материала. Коэффициент запаса. Чистый сдвиг и его особенности. Кручение бруса с круглым поперечным сечением. Кручение бруса с некруглым поперечным сечением. Краткие сведения о мембранной аналогии. Кручение тонкостенного бруса. Внутренние силовые факторы, возникающие в поперечных сечениях бруса при изгибе. Напряжения в брусе при чистом изгибе. Напряжения в брусе при поперечном изгибе. Перемещения при изгибе. Балка на упругом основании. Косой изгиб. Внецентренное растяжение и сжатие. Потенциальная энергия бруса в общем случае нагружения. Теорема Кастильяно. Интеграл Мора. Способ Верещагина. Теоремы взаимности работ и перемещений. Определение напряжений и перемещений в витых пружинах. Связи, накладываемые на систему. Степень статической неопределимости. Выбор основной системы. Метод сил. Использование свойств симметрии при раскрытии статической неопределимости. Многопролетные балки. Уравнение трех моментов. Плоскопространственные и пространственные системы Определение перемещений в статически неопределимых системах. Коэффициент запаса и эквивалентное напряжение. Основные гипотезы предельных состояний и соответствующие им теории прочности. Определение напряжений и перемещений в толстостенном цилиндре. Определение напряжений в составных трубах. Быстровращающиеся диски постоянной толщины. Основные особенности тонкостенных стержней. Секториальные характеристики и их определение. 9

Касательные напряжения при поперечном изгибе тонкостенных стержней. Центр изгиба. Депланация поперечных сечений тонкостенного стержня при кручении. Стесненное кручение тонкостенных стержней открытого профиля. Общий случай нагружения тонкостенного стержня. Бимомент. 2. ПРИМЕР ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО БИЛЕТА. 1. Теорема Кастильяно. 2. Кручение круглых стержней. 3. Задача. Построить эпюру изгибающих моментов и определить горизонтальное перемещение точки А, если q = 3кН/м, l = 6м, h = 6м (см. рис.)

10

СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «СОПРОМАТ».

1. Примерный набор домашних заданий по темам. (Номера задач даются по книге Н.М. Беляева «Сборник задач по сопротивлению материалов») Тема 1. Растяжение. 1.24, 1.36, 1.80, 1.96. Тема 2. Кручение. 3.43, 3.49, 3.67, 3.74. Тема 3. Изгиб. 4.7, 4.8, 4.9. Тема 4. Интеграл Мора. 5.77, 5.79, 5.81. Тема 5. Метод сил (плоские системы). 5.120, 5.126. Тема 6. Метод сил (пространственные системы). 6.73, 6.80, 6.82. Тема 7. Расчет труб и дисков. 2.49, 2.50, 2.53. Тема 8. Изгиб тонкостенных стержней. 6.116, 6.117, 6.118. Тема 9. Стесненное кручение. 6.122, 6.124, 6.125.

11

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ «СОПРОМАТ» Особенностью этой учебной дисциплины является то, что ее содержание имеет ярко выраженную практическую направленность. К моменту начала изучения этой дисциплины студенты имеют уже общее представление о предмете и методах решения задач механики твердого деформируемого тела, которое было ими получено в процессе усвоения курса МСС. Поэтому необходимо при чтении лекций и проведении семинарских занятий постоянно подчеркивать как органическую связь, так и существенное отличие в подходах и задачах этих дисциплин. Представляется целесообразным при изложении разделов программы вовлекать студентов в дискуссию, предлагать им высказать свою точку зрения по данному вопросу. Постоянно обращать внимание студентов на тот факт, что прикидочные сопроматские расчеты могут служить критерием правильности работы сложных вычислительных комплексов программ. Целесообразно акцентировать практическую значимость соответствующих проблем, обратить внимание на требования, предъявляемые современному специалисту-механику, пояснить необходимость использования полученных знаний при изучении последующих курсов, при выполнении студентами дипломной работы. При организации самостоятельной работы студентов следует указать им на наличие в сети Интернет полного описания всех ГОС и многих программ учебных дисциплин, находящихся в «страничках» Российского образовательного портала (www.education.ru). Литература. 1. Протокол заседания Учебно-методического совета СамГУ от 18.11.05. 2. ГОСТ высшего профессионального образования. Специальность 010901 «механика» 12

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СТУДЕНТУ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ И ОСВОЕНИЮ УЧЕБНОГО КУРСА «СОПРОМАТ» К моменту изучения данной дисциплины вы уже освоили большинство дисциплин. Поэтому советуем Вам просмотреть конспекты Ваших лекций по изученным дисциплинам и освежить знания. Проработку лекционного материала можно проводить как после каждого занятия, так и по завершению темы. Это позволит связать воедино полученные сведения и составить цельную картину. Не следует стремиться к механическому запоминанию формулировок приведенных определений и положений, если требования к Вам прямо не указывают на это. Вполне эффективной может оказаться попытка понять суть явления, выработать свое отношение к нему, опираясь на материал, содержащийся в рекомендованной литературе. Сказанное особенно эффективно, когда речь идет о таких требованиях, как «понимает» или «имеет представление». Напротив, если Вы имеете дело с требованием к деятельности «должен уметь», то рекомендуется поупражняться в соответствующем виде деятельности. Все это имеет непосредственное отношение к подготовке к семинарским занятиям. Старайтесь быть активным участником занятия. Это нужно не преподавателю, а в первую очередь Вам, поскольку умение обосновывать свою точку зрения, найти компромиссное решение в этически выдержанной дискуссии не только важно для лучшего усвоения материала, но и ценится в реальной жизни. Литература. 1. Протокол заседания Учебно-методического совета СамГУ от 18.11.05. 2. ГОСТ высшего профессионального образования. Специальность 010901 «механика» 13