«СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ»
1. Пояснительная записка
1.1 Специфика учебной дисциплины
Дисциплина «Сопротивление материалов» – фундаментальная дисциплина, являющаяся составной частью предметного блока «Прикладная механика». Эта дисциплина тесно связана с курсами «Теоретическая механика» и «Детали машин», в ее основе лежат закономерности физики и математики.
Выводы многих положений в сопротивлении материалов опираются на законы и теоремы теоретической механики и прежде всего статики, а все разделы курса «Детали машин», изучающие расчет и конструирование деталей машин, полностью базируются на методах расчета курса сопротивления материалов. Знания о технологии обработки материалов: гибки и правки, резки и рубки, опиливания, сверления, точения и фрезерования – формируются на основе освоения простейших видов деформаций: растяжения, сжатия, сдвига, кручения и изгиба с учетом механических свойств применяемых материалов.
1.2 Цель и задачи учебной дисциплины
Важнейшим условием для подготовки учителя технологии и предпринимательства является глубокое знание основ фундаментальных наук, позволяющих решать практические задачи при выполнении творческих заданий в проектных и конструкторских расчетах объектов учебного, бытового и производственного назначения.
Цель курса «Сопротивление материалов» состоит в обучении методам расчета деталей машин и сооружений на прочность, жесткость и устойчивость, развитии инженерного мышления и формирования у студентов систематизированных знаний и практических навыков устанавливать, какой материал рационально применить для того или иного элемента конструкции, какую форму и размеры придать его поперечному сечению, для обеспечения надежной работы, при минимальных затратах материала.
Для надежности и безопасности работы все проектируемые конструкции (сооружения, мосты, машины, приборы) должны удовлетворять условиям прочности, жесткости и устойчивости.
Задачи курса:
– сформировать у студентов фундамент общеинженерных знаний, необходимых для освоения методов расчета типовых деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость под действием статических нагрузок, за счет выбора более экономичных профилей проката и других конструкционных материалов;
– сформировать знания о способах определения напряжений и деформаций в зависимости от вида напряженно-деформированного состояния;
– научить выполнять расчеты на прочность и жесткость при растяжении, срезе, кручении, поперечном и продольном изгибе различных конструкций и узлов машин, применяемых в современных технологиях;
– развить навыки работы на лабораторном и исследовательском оборудовании.
В результате завершения изучения курса «Сопротивление материалов»
студент должен знать:
– механические свойства материалов и реальные значения прочных характеристик для широкого круга материалов;
– простейшие виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб, использовать эти понятия при ознакомлении с процессами гибки и правки металла, резки и рубки, опиливания, сверления, точения, фрезерования;
– основные расчетные зависимости при растяжении, сдвиге, кручении, изгибе и рациональные формы поперечных сечений при этих деформациях;
– общий метод решения задач на определение линейных и угловых перемещений стержней, валов и балок.
Студент должен уметь:
– определять механические характеристики некоторых машиностроительных материалов;
– определять внешние силы, действующие на элемент конструкции (собственный вес, реакции опор, давление жидкости, силы контакта со стороны других тел, силы инерции);
– составлять расчетные схемы объектов труда и технических устройств с учетом отклонений от реальной работы конструкций;
– определять внутренние силы и напряжения при деформациях: растяжении, сжатии, сдвиге, кручении, поперечном изгибе;
– вычислять геометрические характеристики плоских сечений (площадь, осевой и полярный моменты инерции и моменты сопротивления);
– выполнять проверочный и проектный расчеты, определять допустимую нагрузку при растяжении, сдвиге, кручении и изгибе.
1.3 Принципы отбора содержания и организации учебного материала
Содержательное наполнение программы курса «Сопротивление материалов» обусловлено базовым местом этой дисциплины в процессе освоения предметного поля знаний, которая, являясь фундаментальной по характеру и обязательной в статусе дисциплин предметного блока, формирует общетехническое понимание методов расчета при решении практических задач.
Предлагаемая программа ориентируется при отборе содержания материала на следующие принципы:
– научности и фундаментальности, предполагающей отражение в содержании сущности курса «Сопротивление материалов» как учебной дисциплины, необходимой для формирования специалиста в области технологического образования;
– профессиональной направленности, состоящей в установлении системы приоритетов при отборе содержания учебного материала с учетом специфики и задач подготовки учительских кадров;
– универсальности и последовательности, обеспечивающей преемственность и возможности углубленной подготовки в рамках многоуровневого технологического образования;
– дополнительности (практические и лабораторные занятия не дублируют лекции);
– творческой активности (создание оптимальных условий для самостоятельного усвоения знаний, опыта творческой деятельности и реализации потенциальных возможностей каждого студента).
Дисциплина «Сопротивление материалов» состоит из лекционного курса, лабораторных и практических занятий, индивидуальной и самостоятельной работы.
Лекционный курс является теоретической основой получения базовых знаний, необходимых для вывода расчетных зависимостей. При этом обращается особое внимание на физическую сущность изучаемых деформаций и на те допущения и ограничения, которые делаются в процессе вывода формул.
Лабораторные работы направлены на закрепление и углубление теоретических знаний, формирование у студентов умения применять эти знания для постановки и проведения экспериментальных исследований, дают студентам представления о современных методах изучения механических свойств материалов и о поведении их при различных термомеханических воздействиях, знакомят с различными испытательными машинами и измерительными устройствами.
Практические занятия включают решение задач по расчету стержней, соединений деталей, валов, балок.
Индивидуальная работа предполагает углубленное изучение материала с выполнением расчетно-графического задания по наиболее важным разделам программы с последующей отчетностью, помогающей овладеть методами решения задач.
Контрольная работа на дневном отделении проводится по теме «Поперечный изгиб» и требует от студентов глубокого понимания физической сущности внутренних силовых факторов, умение определять и строить их эпюры и выполнять расчеты балок на прочность.
Контрольная работа на заочном отделении, являясь заключительным этапом изучения дисциплины, включает типовые задачи по расчету конструкций на прочность и ставит своей целью закрепить приобретенные знания и умения при изучении курса.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
2.1 Учебно-тематический план
| № п/п | Раздел, тема | Распределение часов | |||||||||
| Всего | Дневное отделение | Заочное отделение | |||||||||
| ауд. | лек. | практ. | лаб. раб. | сам. раб. | лек. | практ. | лаб. раб. | сам. раб. | |||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | Введение. Основные понятия и определения Растяжение – сжатие прямого бруса Механические свойства материалов при растяжении и сжатии Сдвиг и смятие Кручение. Геометрия сечений Поперечный изгиб. Контрольная работа Сложное сопротивление Продольный изгиб | 4 16 10 12 12 26 8 7 | 2 6 4 6 4 10 2 4 | 2 4 2 2 6 2 2 | 2 2 2 4 | 4 2 2 | 2 10 6 6 8 16 6 3 | 2 4 2 2 6 | 2 1 1 4 | 2 10 10 9 9 16 8 7 | |
| Итого | 95 | 38 | 20 | 10 | 8 | 57 | 16 | 8 | 71 | ||
2.2 Содержание дисциплины