Петелина Е.Б. - Основные образовательные программы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г.Ишиме
УТВЕРЖДАЮ
Директор филиала
______________ /Шилов С.П./
20.11.2014
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки
050100.62 (44.03.01) Педагогическое образование
профиля подготовки Технологическое образование
заочной формы обучения
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
от 20.11.2014
Содержание: УМК по дисциплине Сопротивление материалов для студентов направления
подготовки
050100.62
(44.03.01)
Педагогическое
образование
профиля
подготовки
Технологическое образование заочной формы обучения
Автор(-ы): ст.преподаватель Петелина Е.Б.
Объем 28 стр.
Должность
Заведующий
кафедрой физикоматематических
дисциплин и
профессиональнотехнологического
образования
Председатель
УМС филиала
ТюмГУ в
г.Ишиме
Начальник ОИБО
Дата
согласования
Результат
согласования
Примечание
Мамонтова
Т.С.
16.10.2014
Рекомендовано
к электронному
изданию
Протокол заседания
кафедры от 16.10.2014
№2
Поливаев
А.Г.
11.11.2014
Согласовано
Протокол заседания УМС
от 11.11.2014 № 3
Гудилова
Л.Б.
20.11.2014
Согласовано
ФИО
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
Кафедра физико-математических дисциплин и профессионально-технологического образования
Петелина Е.Б.
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки
050100.62 (44.03.01) Педагогическое образование
профиля подготовки Технологическое образование
заочной формы обучения
Тюменский государственный университет
2014
Петелина Е.Б. Сопротивление материалов. Учебно-методический комплекс. Рабочая
программа для студентов направления подготовки 050100.62 (44.03.01)Педагогическое
образование профиля подготовки Технологическое образование заочной формы обучения.
Тюмень, 2014, 28 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Сопротивление
материалов [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.utmn.ru, раздел
«Образовательная деятельность», свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой физико-математических дисциплин и
профессионально-технологического образования. Утверждено директором филиала ТюмГУ в
г. Ишиме.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: к.п.н., доцент, зав. кафедрой ФМДиПТО Мамонтова Т.С.
Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой
© Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014.
© Петелина Е.Б., 2014.
Ф.И.О. автора
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1.
Пояснительная записка.
1.1.
Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цель курса «Сопротивление материалов» состоит в 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 и 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 и динамических 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 конструкций и узлов машин, применяемых в
современных технологиях;
− развить навыки работы на лабораторном и исследовательском оборудовании.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Сопротивление материалов» в соответствии с Учебным планом
направления 050100.62 (44.03.01)Педагогическое образование профиля подготовки бакалавра
Технологическое образование относится к дисциплинам
вариативной части
профессионального цикла дисциплин. Для освоения дисциплины используются знания, умения,
профессиональные качества личности, сформированные в процессе изучения предметов
«Математика», «Физика», «Теоретическая механика» и др. цикла общих гуманитарных и
социально-экономических дисциплин. Знания, умения и личностные качества будущего
специалиста, формируемые в процессе изучения дисциплины «Сопротивление материалов»,
будут использоваться в дальнейшем при освоении дисциплин «Основы проектирования и
конструирования машин» и «Конструирование деталей и узлов технологического
оборудования». Курс «Теоретическая механика» предназначен для подготовки студентов –
будущих учителей технологии – к преподаванию технологии в общеобразовательной школе.
Таблица 1.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими)
дисциплинами
№
Наименование обеспечиваемых
Темы дисциплины необходимые для
п/п
(последующих) дисциплин
изучения
обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1
2
3
1.
2.
Конструирование деталей и узлов
технологического оборудования
Основы проектирования и конструирования
машин
+
+
+
+
+
+
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями:
способен использовать возможности образовательной среды, в том числе информационной, для
обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-4);
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
Знать:
- механические свойства материалов и реальные значения прочностных
характеристик для широкого круга материалов (сталь, чугун, алюминиевые сплавы, резина,
бетон, пластмассы и т.п.);
- простейшие виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб,
использовать эти понятия при ознакомлении с процессами гибки и правки металла, резки и
рубки, опиливания, сверления, точения, фрезерования;
- основные расчетные зависимости при растяжении, сжатии, 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.
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,
кручении, сдвиге, изгибе.
Владеть:
- навыками вычисления геометрических характеристик плоских сечений (площадь,
осевой и полярный моменты инерции и моменты сопротивления);
- навыками расчета на прочность и жесткость при растяжении, срезе, кручении,
поперечном и продольном изгибе конструкций и узлов машин, применяемых в современных
технологиях.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 7 Форма промежуточной аттестации (зачет, экзамен) экзамен. Общая
трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 академических часов, из них
10,85 часов, выделенных на контактную работу с преподавателем, 97,15 час, выделенных на
самостоятельную работу.
Таблица 2.
Вид учебной работы
Контактная работа:
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Контрольная работа
Иные виды работ:
Самостоятельная работа (всего):
Общая трудоемкость
зач. ед.
Всего
часов
10,85
8
1
2
3
Семестры
4
5
6
-
-
-
-
4
4
7
10,85
8
4
4
97,15
3
97,15
3
-
8
9
-
Вид промежуточной
(зачет, экзамен)
час
аттестации
108
экзам
ен
108
экза
мен
3. Тематический план
Таблица 3.
4
Самостоятельная
работа*
3
Лабораторные
занятия*
2
Семинарские
(практические)
занятия*
1
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в
час.
Лекции *
Тема
недели семестра
№
5
6
7
Итого
часов
по теме
Из них в
интерак
тивной
форме, в
часах
Итого
количес
тво
баллов
8
9
10
Модуль 1. Введение. Деформация растяжения-сжатия. Сдвиг.
0,5
9
9,5
0,5
1.1. Метод сечений.
Внутренние силы.
Напряжения.
0,5
1
9
10,5
0,5
1.2. Растяжение и сжатие.
Закон Гука.
Построение эпюр.
9
9
1.3. Сдвиг (срез).
1
1
27
0-28
Всего
29
1
Модуль 2. Геометрические характеристики плоских сечений. Кручение. Деформация
изгиба.
9
9
2.1. Геометрические
характеристики
сечений.
1
1
9
11
1
2.2. Кручение. Крутящий
момент.
1
1
9
11
2.3. Прямой изгиб.
Опорные реакции
балок. Поперечная
сила и изгибающий
момент.
2
2
27
0-36
Всего
31
1
Модуль 3. Теории прочности. Сложное сопротивление. Прочность при переменных
нагрузках.
0,5
0,5
9
Устойчивость
сжатых
10
3.1.
стержней.
9
9
3.2. Гипотезы прочности.
0,5
0,5
9
3.3. Сложное
10
сопротивление.
10
3.4. Прочность при
10
переменных
нагрузках.
1
1
37
0-36
Всего
39
Итого (часов, баллов):
4
4
91
0-100
99
2
Курсовая работа *
Из них в интеракт.
форме
2
*- если предусмотрены учебным планом ОП.
4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
Итого количество баллов
Информации
онные
системы
и
технологии
другие формы
Технические
формы
контроля
электронная
презентация к
проекту
реферат
проверочная
работа
Письменные работы
индивидуальн
ый проект
выступление
на семинаре
презентация
проекта
Устный опрос
комплексные
ситуационные
задания
Таблица 4.
№
Темы
Модуль 1. Введение. Деформация растяжения-сжатия. Сдвиг.
1.1.
1.2.
1.3.
0-10
Всего
0-10
0-5
0-5
0-5
15
0-3
0-3
0-28
28
Модуль 2. Геометрические характеристики плоских сечений. Кручение. Деформация
изгиба.
0-5
0-5
2.1.
0-36
0-5
0-5
0-3
2.2.
0-5
0-5
0-3
2.3.
0-15
0-15
0-6
0-36
Всего
Модуль 3. Теории прочности. Сложное сопротивление. Прочность при переменных
нагрузках.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
0-5
Всего
Итого
0-10
0-35
0-5
0-5
0-5
0-5
0-5
0-20
0-50
0-3
0-3
0-6
0-15
0-36
0-36
0-100
5. Содержание дисциплины.
Модуль 1. Введение. Деформация растяжения-сжатия. Сдвиг.
Тема 1.1. Метод сечений. Внутренние силы. Напряжения.
Предмет, содержание, задачи курса. Допущения и гипотезы, принимаемые в куре
сопромата. Классификация тел, расчетная схема. Деформации. Внутренние силы. Метод
сечений. Полное, нормальное и касательное напряжения.
Тема 1.2. Растяжение и сжатие. Закон Гука. Построение эпюр.
Понятие о деформации растяжения (сжатия). Продольные силы и нормальные
напряжения. Эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Продольные и поперечные
деформации. Перемещения поперечных сечений бруса.
Экспериментальное изучение механических свойств материалов. Диаграмма
растяжения (сжатия) пластичных и хрупких материалов.
Допускаемые напряжения. Коэффициент запаса прочности. Основные факторы,
влияющие на коэффициент запаса прочности. Виды расчетов на прочность: проверочный,
проектный, расчет на грузоподъемность.
Тема 1.3. Сдвиг (срез).
Понятие о деформации чистого сдвига. Поперечная сила. Деформация и напряжение
при сдвиге. Закон Гука при сдвиге. Примеры практических расчетов заклепочных и сварных
соединений.
Модуль 2. Геометрические характеристики плоских сечений. Кручение.
Деформация изгиба.
Тема 2.1. Геометрические характеристики сечений.
Статические моменты. Осевые моменты инерции. Определение координат центра
тяжести. Главные оси и главные моменты инерции.
Тема 2.2. Кручение. Крутящий момент.
Основные понятия (пара сил, момент, крутящий момент). Эпюры крутящих моментов.
Напряжения и перемещения при кручении прямого бруса круглого поперечного сечения.
Напряжения и их распределение по площади поперечного сечения. Условие прочности при
кручении. Расчет на прочность и жесткость валов.
Тема. 2.3. Прямой изгиб. Опорные реакции балок. Поперечная сила и изгибающий
момент.
Основные понятия (пара сил, момент, крутящий момент). Эпюры крутящих моментов.
Напряжения и перемещения при кручении прямого бруса круглого поперечного сечения.
Напряжения и их распределение по площади поперечного сечения. Условие прочности при
кручении. Расчет на прочность и жесткость валов.
Модуль 3. Теории прочности. Сложное сопротивление. Прочность при переменных
нагрузках.
Тема 3.1. Устойчивость сжатых стержней.
Устойчивые и неустойчивые формы равновесия. Критическая сила.
Формула Эйлера для критической силы и пределы ее применимости. Влияние способа
закрепления концов стержня на критическую силу. Расчет сжатых стержней на устойчивость.
Тема 3.2. Гипотезы прочности.
Назначение теорий прочности. Теория наибольших касательных напряжений.
Энергетическая теория прочности. Теория прочности Мора. Выбор теорий прочности.
Тема 3.3. Сложное сопротивление.
Общий метод определения деформаций и напряжений при сложном сопротивлении.
Косой изгиб. Изгиб с кручением брусьев круглого поперечного сечения. Расчеты на
прочность валов.
Тема 3.4. Прочность при переменных нагрузках.
Основные понятия об усталости материалов, предел выносливости. Факторы,
влияющие на предел выносливости материалов. Расчет на усталость.
6. Планы семинарских занятий.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1
Тема. Плоская система сходящихся сил. Тема. Определение продольной силы и
нормальных напряжений при деформации растяжения (сжатия). Расчеты на прочность
при растяжении (сжатии).
Цель занятия: освоить методику построения эпюр для продольной силы, нормальных
напряжений, перемещений. Решение задач с использованием закона Гука. Освоить основные
виды расчетов, научиться оценивать прочность конструкций и выполнять проектные расчеты.
Основные понятия по теме:

Деформация растяжения (сжатия);

Внутренние силовые факторы, возникающие при деформации растяжения
(сжатия);

Нормальное напряжение;

Закон Гука;

Абсолютное и относительное удлинение, перемещение сечений.

Предел прочности, предел текучести;

Допускаемое напряжение;

Нормативный коэффициент запаса прочности;

Основные типы задач при прочностных расчетах;

Условие прочности для деформации растяжения (сжатия);

Статически неопределимые задачи.
Задачи к практическому занятию № 1
Задача № 1.
Стальная тяга длиной 8м, площадью поперечного сечения 8 см2 под действием
растягивающей силы получила абсолютное удлинение 5,7 мм. Определить величину нагрузки и
напряжение, если модуль Юнга равен 2,1 105 мПа.
Задача № 2.
Определить величину напряжения, возникающего в поперечном сечении, абсолютное и
относительное удлинение для стального стержня диаметром 40 мм, длиной 1,5 м,
растягиваемого силой 100 кН, если модуль Юнга 2 105Мпа.
Задача № 3.
Диаметр стального прутка, из которого сделано звено якорной цепи 15 мм. Определить
напряжение в поперечном сечении звена, учитывая только деформацию растяжения и
принимая, что нагрузка распределена на обе стороны звена поровну (Р = 25кН).
Задача № 4.
Построить эпюры продольной силы и нормальных напряжений. Р1 = 50 кН, Р2 = 30 кН,
Р3 = 90 кН, А= 5 см2.
Р3
Р2
Р1
Задача № 5.
Построить эпюры продольной силы и нормальных напряжений, если Р = 15 кН, А 1 = 10
см2, А2 = 20 см2.
Р
А1
А2
Задача № 6.
Построить эпюры продольной силы, нормальных напряжений и перемещения
свободного конца бруса. Р1 = 20 кН, Р2 = 60 кН, Р3 = 120 кН; а = 0,2 м, b = 0.4 м, с = 0,8 м; А1 = 5
см2, А2 = 10 см2, А3 = 15 см2; Е = 2 105 мПа.
Р3
Р2
a
А3
b
Р1
c
А2
А1
Задача № 7
Определить напряжение в опасном сечении траверсы крана при подъеме груза весом 0,2
МН, а также вычислить коэффициент запаса прочности, если предел текучести 230 МПа.
50
20
5
20
2
22
200
200200 200
Задача 8.
Определить допускаемую величину растягивающей силы для пенькового каната
диаметром 40 мм, если предел прочности материала каната 50 МПа, а нормативный
коэффициент запаса прочности равен 5.
Задача 9.
Определить диаметр звена цепи для подъема изделия массой 2000кг, если предел
прочности материала звеньев цепи 400 МПа, нормативный коэффициент запаса прочности
равен 8.
Задача 10.
Какого диаметра должны быть колонны гидравлического пресса, развивающего усилие 5
МН, если их число 4, допускаемое напряжение 70 МПа.
Задача 11.
Рым – болт с резьбой М30 (внутренний диаметр 26,6 мм) ввернут в изделие массой 2000
кг. Какое напряжение возникнет в верхнем сечении нарезанной части стержня рым – болта при
подъеме изделия с постоянной скоростью.
Задача 12.
Определить требуемый диаметр стержня, изготовленного из стали, имеющей предел
текучести 260 МПа и растягиваемого силой 32 кН, нормативный коэффициент запаса
прочности равен 2.
1. Тестирование по теме занятия.
2. Решение ситуационных задач.
3. Задание для контрольной работы студентов: задачи №1, № 2
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2
Тема. Определение крутящих моментов и касательных напряжений при
деформации кручения. Расчеты на прочность и жесткость при кручении.
Цель занятия: освоить применение метода сечений для определения крутящих
моментов, научиться строить эпюры крутящих моментов и касательных напряжений. Освоить
методику расчетов деталей, испытывающих деформацию кручения, решение задач с
проверочными и проектными расчетами.
Основные понятия по теме:

Деформация кручения;

Крутящий момент;

Кручение бруса круглого поперечного сечения;

Характер распределения касательных напряжений;

Полярный момент инерции;

Связь крутящего момента с передаваемой мощностью и частотой вращения;





Угол закручивания.
Условие прочности для круглого бруса;
Условие жесткости;
Расчет цилиндрических винтовых пружин;
Оценка прочности конструкции.
Задача 1.
Построить эпюры крутящих моментов.
Задача 2.
Построить эпюры крутящих моментов, касательных напряжений, если М 1 = 200 Нм, М2
= 400 Нм, М3 = 300 Нм, d1 = 40 мм, d2 = 60 мм, d3 = 50 мм, а = 0,1 м, [τ] = =25 МПа.
D1
ddd
2,5a
1,5a
1,5a
1,5a
2a
Задача 3.
Определить относительный угол закручивания стального вала диаметром 80 мм,
касательное напряжение, если он передает мощность 420 кВт при угловой скорости 100 рад/c.
Задача 4.
Определить для расчетной схемы М2 и максимальное касательное напряжение, если М1 =
400 Нм, d1 = 40 мм, d2 = 60мм, φА = 3φВ.
В
0,8м
0,8м
А
0,8м
Задача 5.
Определить диаметр вала из условий прочности и жесткости, допускаемое напряжение
60 МПа, допускаемый угол закручивания 3 град/м, М1 = М2 = 400 Нм, М3 = 600 Нм, а = b = с = 2
м.
а
b
c
Задача 6.
Определить диаметр приводного вала, передающего мощность 15 кВт при угловой
скорости 300 об/мин, если допускаемое напряжение 40 МПа.
Задача 7
Определить размеры вала и полный угол закручивания. Допускаемое напряжение 40
МПа, М1 = М3 = 200 Нм, М2 = 600 Нм, а = b = c = 0,4 м.
а
b
c
Задача 8.
Определить диаметр стального вала, вращающегося с угловой скоростью 100 рад/с и
передающего мощность 100 кВт. Допускаемое напряжение 40 МПа, допускаемый угол
закручивания 0,5 град/ м, G = 8 104 МПа.
Задача 9.
Подобрать размеры сечения трубчатого вала, передающего момент 6 кНм, при
соотношении диаметров с = d/D = 0.8 и допускаемом напряжении 60 МПа.
1. Тестирование по теме занятия.
2. Решение ситуационных задач.
3. Задание для самостоятельной работы студентов: задачи №4.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
Тема. Определение изгибающих моментов и поперечной
силы при
деформации изгиба. Расчеты на прочность и жесткость при изгибе.
Цель занятия: познакомиться с основными внутренними силовыми факторами,
возникающими при деформации изгиба. Научиться применять метод сечений к их
определению, строить эпюры для различных схем нагружения балок. Научиться проводить
расчет конструкций, испытывающих деформацию изгиба, оценивать прочность сечения,
выбирать размеры и номер стандартных профилей.
Основные понятия по теме:

Изгиб, классификация изгиба;

Поперечные силы и изгибающие моменты;

Опоры и опорные реакции;

Правило знаков для изгибающих моментов и поперечной силы;

Эпюры внутренних усилий при деформации изгиба;

Дифференциальная зависимость между изгибающим моментом, поперечной
силой и интенсивностью распределенной нагрузки;

Нормальные напряжения при чистом изгибе;

Касательные напряжения при поперечном изгибе.

Расчет на прочность по нормальным и касательным напряжениям;

Виды расчетов на прочность;

Осевой момент инерции и осевой момент сопротивления;

Стандартные профили;

Перемещение поперечных сечений балок при изгибе;

Упругая линия и ее дифференциальное уравнение;

Определение линейных и угловых перемещений поперечных сечений для
простейших случаев нагружения;

Понятие о расчете на жесткость.
Задача 1.
Построить эпюры изгибающих моментов и поперечной силы:
а) М1 = 10 кНм, М2 = 30 кНм.
б) Р = 10 кН, а = 2м.
Р
3Р
А
М1
а
2Р
М2
в) М = 20 кНм, q = 10 кН/
М
q
4м
5м
а
г) Р = 20 кН, а = 3 м.
Р
А
Р
а
Р
а
а
д) М1 = 10 кНм, М2 = 20 кНм, Р = 10 кН, q = 5 кН/м, а = d = 4м, b = 3 м, с = 1 м.
М1
q
М2
q
Р
а
b
c
d
Задача 2.
Определить требуемый номер профиля для балки, состоящей из двух поставленных
рядом швеллеров. Р = 10 кН, [σ] = 140 МПа.
2Р
Р
2м
2м
Задача 3.
Проверить прочность двутавровой балки № 24а, с осевым моментом сопротивления Wх =
3
317 см , предел текучести 240 МПа, нормативный коэффициент запаса прочности равен 1,5. М
= 30 кНм, q = 20 кН/м.
М
2м
q
3м
Задача 4.
Подобрать размеры поперечного сечения для балки квадратного сечения, если момент
равен 5 кНм, а допускаемое напряжение 160 МПа.
М
1м
2м
Задача 5.
Определить допускаемую нагрузку для балки прямоугольного поперечного сечения,
если допускемое напряжение 10 МПа.
Р
Р
20 см
0,5 м
0,5 м
1м
12 см
Задача 6.
Определить максимальное напряжение в поперечном сечении двутавровой балки № 22а,
если ее длина 10 м, Р = 40 кН, q = 20 кН/м.
Q
Р
1м
4м
4м
1м
1. Тестирование по теме занятия.
2. Решение ситуационных задач.
3. Задание для самостоятельной работы студентов: задачи № 5 .
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4
Тема. Расчет на прочность валов при изгибе с кручением.
Цель занятия: пользуясь принципом независимости действия сил научиться определять
нормальные и касательные напряжения в отдельных характерных точках сечения бруса при
сложном сопротивлении.
Основные понятия:

косой изгиб;

уравнение нулевой линии;

изгиб с растяжением;

расчет эквивалентного напряжения по теориям прочности при изгибе с
кручением.
1. Тестирование по теме занятия.
2. Решение ситуационных задач.
3. Задание для самостоятельной работы студентов: задачи № 7.
7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
Лабораторный практикум не предусмотрен учебным планом.
8. Примерная тематика курсовых работ (если они предусмотрены учебным планом ОП).
Курсовые работы не предусмотрены учебным планом.
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов.
Таблица5.
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
Неделя Объем Кол-во
дополнительные семестра часов баллов
Модуль 1. Введение. Деформация растяжения-сжатия. Сдвиг.
Чтение лекций и
9
1.1. Метод сечений.
дополнительной
Внутренние силы.
литературы,
Напряжения.
1.2. Растяжение и сжатие.
Закон Гука.
Построение эпюр.
1.3. Сдвиг (срез).
тестирование по
теме
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме,
выполнение
домашнего
индивидуального
задания
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме
Всего
5
9
18
9
5
27
0-28
Модуль 2. Геометрические характеристики плоских сечений. Кручение. Деформация
изгиба.
Чтение лекций и
9
0-10
2.1. Геометрические
дополнительной
характеристики
литературы,
сечений.
тестирование по
теме,
выполнение
домашнего
индивидуального
задания
2.2. Кручение. Крутящий
момент.
2.3. Прямой изгиб.
Опорные реакции
балок. Поперечная
сила и изгибающий
момент.
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме,
выполнение
домашнего
индивидуального
задания
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме,
выполнение
домашнего
индивидуального
задания
9
0-13
9
0-13
27
0-36
Модуль 3. Теории прочности. Сложное сопротивление. Прочность при переменных
нагрузках.
3.1. Устойчивость сжатых
стержней.
3.2. Гипотезы прочности.
3.3. Сложное
сопротивление.
3.4. Прочность при
переменных
нагрузках.
Всего
Итого
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме,
выполнение
домашнего
индивидуального
задания
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме,
выполнение
домашнего
индивидуального
задания
Чтение лекций и
дополнительной
литературы,
тестирование по
теме
9
0-13
9
0-5
9
0-13
10
0-5
91
0-36
0-100
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины (модуля).
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Циклы, дисциплины (модули) учебного
плана ОП
Индекс компетенции
Компетенции
Код
компетенции
ПК-4
Виды аттестации
Текущая (по
дисциплине)
Промежуточная (по
дисциплине)
7 семестр
Сопротивление материалов
Естественнонаучная картина мира, методика обучения и воспитания,
современные средства оценивания
ФОС
ПФ-3
+
+
ПФ-6
ПФ-8
+
УФ-13
+
Код
компетенции
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их
формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 6.
Карта критериев оценивания компетенций
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
повышенный
(отл.)
91-100 баллов
Виды занятий
(лекции,
семинарские,
практические,
лабораторные)
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и др.)
Знает:
ПК-4
-условия равновесия
тел под действием
приложенных сил.
Знает:
Знает:
-механические
свойства
материалов
и
реальные значения
прочностных
характеристик для
широкого
круга
материалов (сталь,
чугун,
алюминиевые
сплавы,
резина,
бетон, пластмассы
и т.п.);
-простейшие виды
деформаций:
растяжение,
сжатие,
сдвиг,
кручение, изгиб,
использовать эти
понятия
при
ознакомлении
с
процессами гибки
и правки металла,
резки и рубки,
опиливания,
сверления,
точения,
фрезерования;
-основные
расчетные
зависимости при
растяжении,
сжатии,
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.
лекции,
практические
занятия
Тесты,
экзамен, (ПФ3, ПФ-6, ПФ8, УФ-13)
Умеет:
- ориентироваться в
информационном
потоке, использовать рациональные
способы получения,
преобразования,
систематизации,
хранения
информации;
-определять
механические
характеристики
некоторых
машиностроитель
ных материалов.
Умеет:
- корректно
выражать и
аргументированно
обосновывать
имеющиеся знания;
-определять
механические
характеристики
некоторых
машиностроитель
ных материалов;
-определять
внешние
силы,
действующие на
элемент
конструкции
(собственный вес,
реакции
опор,
давление
жидкости, силы
контакта
со
стороны других
тел,
силы
инерции).
Умеет:
-определять
механические
характеристики
некоторых
машиностроитель
ных 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, при
деформациях:
растяжениисжатии, кручении,
сдвиге, изгибе.
лекции,
практические
занятия
Тесты,
решение
ситуационных
задач,
контрольная
работа,
экзамен (ПФ3, ПФ-6, ПФ-8,
УФ-13)
Владеет:
- навыком работы с
информацией в
глобальных
компьютерных
сетях.
Владеет:
- навыками работы
со всевозможными
источниками
информации;
-навыками расчета
на прочность и
жесткость
при
растяжении, срезе,
кручении,
поперечном
и
продольном
изгибе
конструкций
и
узлов
машин,
применяемых
в
современных
технологиях.
Владеет:
-навыками
вычисления
геометрических
характеристик
плоских сечений
(площадь, осевой
и
полярный
моменты инерции
и
моменты
сопротивления);
-навыками расчета
на прочность и
жесткость
при
растяжении, срезе,
кручении,
поперечном
и
продольном
изгибе
конструкций
и
узлов
машин,
применяемых
в
современных
технологиях.
лекции,
практические
занятия
Тесты,
решение
ситуационных
задач,
контрольная
работа,
экзамен (ПФ3, ПФ-6, ПФ-8,
УФ-13)
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки
знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы
формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.
ПФ-6. Примерные варианты тестовых заданий для входного контроля.
1.
Раздел теоретической механики, в котором рассматриваются условия равновесия
систем сил, приложенных к точкам твердого тела называется:
а) динамикой;
б) статикой;
в) кинетостатикой;
г) кинематикой.
2.
Тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь называется:
а) абсолютно твердым телом;
б) механической системой;
в) системой материальных точек;
г) материальной точкой.
3.
Для равновесия двух сил, приложенных к точкам твердого тела, необходимо и
достаточно, чтобы эти силы были равны по модулю и действовали вдоль одной прямой в
противоположных направлениях – это:
а) третий закон Ньютона;
б) теорема Вариньона;
в) аксиома сил;
г) аксиома о равновесии системы двух сил.
4.
Подвижный шарнир имеет:
а) две реакции связи;
б) одну реакцию связи;
в) четыре реакции связи;
г) три реакции связи.
5.
Определить равнодействующую системы сходящихся сил в общем случае можно:
а) по способу силового многоугольника;
б) по способу треугольника;
в) по векторной диаграмме;
г) по способу параллелограмма.
6.
Не изменяя действия силы на тело ее можно переносить параллельно своему
начальному положению в любую точку тела, присоединяя при этом некоторую пару:
а) теорема о переносе силы вдоль своей линии действия;
б) правило Жуковского;
в) теорема Пуансо;
г) теорема Вариньона.
7.
Алгебраическая сумма моментов всех данных сил, расположенных произвольно
на плоскости, относительно какой-либо точки называется:
а) главным моментом;
б) главным вектором;
в) уравновешивающей силой;
г) условием равновесия.
8.
Для системы, состоящей из N тел можно составить:
а) N уравнений равновесия;
б) 3 уравнения равновесия;
в) 1 – 3N уравнений равновесия;
г) 3N уравнений равновесия.
9.
∑Fiy = 0; ∑Mx(Fi) = 0; ∑Mz(Fi) = 0 – это уравнения равновесия для системы сил:
а) пространственных, параллельных оси х;
б) плоских;
в) пространственных, параллельных оси у;
г) плоской системы сходящихся сил.
10.
При определении усилий в стержнях фермы методом Риттера, необходимо:
а) провести сечение через два стержня;
б) провести сечение через три стержня;
в) вырезать два узла;
г) вырезать рассматриваемый узел.
11.
Если известны траектория движения точки и закон ее движения по данной
траектории – то это:
а) векторный способ задания движения;
б) координатный способ задания движения;
в) естественный способ задания движения;
г) полярный способ задания движения.
12.
Скорость точки при движении ее по криволинейной траектории направлена:
а) по касательной к траектории движения;
б) перпендикулярно радиусу;
в) перпендикулярно траектории движения;
г) параллельно радиусу.
13.
Движение точки вместе с подвижной системой отсчета относительно
неподвижной называют:
а) составным;
б) абсолютным;
в) относительным;
г) переносным.
14.
Вращательным движением твердого тела называют такое движение, при котором:
а) одна точка тела все время остается неподвижной;
б) две точки тела все время остаются неподвижными;
в) скорости всех точек тела во время движения равны;
г) касательное ускорение равно 0.
15.
V = ω r – это формула для определения скорости точки:
а) при поступательном движении;
б) при плоском движении;
в) при вращательном движении;
г) при равнопеременном прямолинейном движении.
16.
Точка, скорость которой в определенный момент времени равна 0:
а) мгновенный центр ускорений;
б) радиус кривизны траектории;
в) полюс;
г) мгновенный центр скоростей.
17.
Угловая скорость при плоскопараллельном движении определяется по формуле:
а) ω = dφ/dt;
б) ω = V/R;
в) ω = φ/t;
г) ω = φ/2.
18.
Теорема сложения скоростей:
а) скорость абсолютного движения равна векторной сумме скоростей переносного и
относительного движений;
б) скорость точки равна первой производной от криволинейной координаты;
в) скорость точки равна первой производной от радиус-вектора;
г) скорость абсолютного движения равна сумме скоростей переносного и относительного
движений.
19.
Ускорение Кориолиса определяется:
а) по векторной формуле Эйлера;
б) по правилу Жуковского;
в) по теореме косинусов;
г) по теореме ускорений.
20.
Если вектор относительной скорости и вектор угловой скорости параллельны, то
ускорение Кориолиса будет равно:
а) ак = dV/dt;
б) ак = ω*Vr;
в) ак = 0;
г) ак = ω*R.
ПФ-8. Примеры комплексных ситуационных заданий для практических занятий
приведены в планах практических занятий
Начисление баллов: 1 задание – 1 балл.
ПФ-6. Задания для контрольной работы
Студент выполняет контрольную работу по сопротивлению материалов,
предусмотренную учебным планом в соответствии с методическим рекомендациями [2, список
дополнительной литературы].
В рамках изучения дисциплины «Сопротивление материалов» студент выполняет 7
расчетно-графических заданий.
Студент обязан взять из таблицы данные в соответствии со своим личным номером
(шифром) и первыми тремя буквами русского алфавита, которые следует расположить под
шифром, например:
Шифр – 2 8 7
Буквы – а б в
Из каждого вертикального столбца таблицы, обозначенного внизу определенной буквой,
надо взять только одно число, стоящее в горизонтальной строке, номер которой совпадает с
номером буквы. Например, вертикальные столбцы таблицы обозначены буквами «а», «б», «в».
В этом случае при указанном выше номере 287 студент должен взять в столбце «а» вторую
строку, из столбца «б» восьмую строку и из столбца «в» седьмую строку.
УФ-13. Вопросы к экзамену:
1. Основные задачи курса сопротивления материалов.
2. Основные допущения курса сопротивления материалов
3. Деформация. Классификация деформаций.
4. Внутренние силы и их определение. Метод сечений.
5. Напряжения. Нормальное и касательное напряжения.
6. Растяжение (сжатие). Продольная сила, нормальные напряжения и их эпюры.
7. Продольные и поперечные деформации. Закон Гука.
8. Построение эпюр продольной силы и нормальных напряжений.
9. Допускаемые напряжения. Факторы, влияющие на коэффициент запаса
прочности.
10. Расчеты на прочность при растяжении (сжатии).
11. Деформация сдвига. Закон Гука для сдвига.
12. Практические расчеты сварных соединений.
13. Расчеты на срез и смятие заклепочных соединений.
14. Расчеты на срез и смятие шпоночных соединений.
15. Осевой, полярный и центробежный моменты инерции.
16. Изменение моментов инерции при параллельном переносе осей.
17. Изменение моментов инерции при повороте осей.
18. Главные оси и главные моменты инерции.
19. Деформация кручения. Крутящие моменты и касательные напряжения.
20. Построение эпюр крутящих моментов и касательных напряжений.
21. Кручение прямого бруса круглого поперечного сечения.
22. Расчеты на прочность при кручении.
23. Угол закручивания. Расчеты на жесткость при кручении.
24. Кручение бруса прямоугольного поперечного сечения.
25. Расчет цилиндрических винтовых пружин.
26. Изгиб. Классификация изгиба.
27. Определение изгибающих моментов и поперечной силы при деформации
изгиба.
28. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной
силой и интенсивностью распределенной нагрузки. Правила построения и контроля
эпюр.
29. Нормальные напряжения при чистом изгибе.
30. Расчеты на прочность по нормальным напряжениям. Рациональные формы
поперечных сечений.
31. Определение напряжений при поперечном изгибе. Расчет на прочность по
касательным напряжениям.
32. Определение углов поворота и прогибов при изгибе.
33. Расчет на жесткость при деформации изгиба.
34. Продольный изгиб. Понятие о формах равновесия и критической силе.
35. Формула Эйлера для определения критической силы.
36. Область применения формулы Эйлера. Гибкость стержня.
37. Расчет сжатых стержней по эмпирическим зависимостям.
38. Расчет на устойчивость сжатых стержней.
39. Теории прочности и их назначение. Формулы для определения эквивалентных
напряжений.
40. Сложное сопротивление.
41. Косой изгиб.
42. Расчет валов на изгиб с кручением.
43. Условия возникновения переменных напряжений в деталях машин. Усталость
металлов.
44. Циклы переменных напряжений.
45.
46.
47.
Кривая выносливости. Предел выносливости.
Факторы, влияющие на предел выносливости.
Расчет на прочность при переменных нагрузках.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений,
навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы формирования
компетенций.
Шкала перевода баллов в оценки:
- от 0 до 60 баллов – «не зачтено»;
- от 61 до 75 баллов – «удовлетворительно»;
- от 76 до 90 баллов – «хорошо»;
- от 91 до 100 – «отлично».
Студенты, набравшие по дисциплине менее 35 баллов и не выполнившие контрольную
работу, к экзамену не допускаются. Студенты, не допущенные к сдаче экзамена, сдают текущие
формы контроля в соответствии с установленным графиком и набирают пороговое значение
баллов. Студентам, не набравшим в семестре необходимого количества баллов по
уважительной причине (болезнь, участие в соревнованиях, стажировка и др.), устанавливаются
индивидуальные сроки сдачи экзамена.
11. Образовательные технологии.
При изучении дисциплины «Сопротивление материалов» используются лекция-беседа,
лекция-дискуссия.
12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
12.1 Основная литература:
Основная:
1.
Кривошапко, С.Н. Сопротивление материалов: лекции, семинары, расчетно-графические
работы [Текст] : учебник для бакалавров / С. Н. Кривошапко. - М. : Юрайт, 2013. - 413 с.
15 экз.
12.2 Дополнительная литература
Дополнительная:
1. Петелина, Е.Б. Методические рекомендации к контрольной работе по сопротивлению
материалов для студентов педвузов, обучающихся по специальности "Технология и
предпринимательство" [Текст] / Е. Б. Петелина. - Ишим : Изд-во ИГПИ им. П.П. Ершова,
2009. - 56 с. –
2 экз
12.3 Интернет-ресурсы:
№
Наименование
электроннобиблиотечной системы
(ЭБС)
Принадлежн
ость
Адрес сайта
Наименование
организациивладельца, реквизиты
договора на
использование
подписка ТюмГУ
1.
Электронно-библиотечная
система «Университетская
библиотека онлайн»
сторонняя
http://biblioclub.r
u
2.
Электронно-библиотечная
система Elibrary
сторонняя
http://elibrary.ru
ООО "РУНЭБ".
Договор № SV-2503/2014-1 на период с 05
марта 2014 года до 05
марта 2015 года.
3.
Универсальная справочно- сторонняя
информационная
http://dlib.eastvie
w.com/
ООО "ИВИС".
полнотекстовая база
данных “East View” ООО
«ИВИС»
4.
Электронная библиотека:
Библиотека диссертаций
сторонняя
5.
Межвузовская
электронная библиотека
(МЭБ)
корпоративн
ая
6.
Автоматизированная
сторонняя
библиотечная
информационная система
МАРК-SOL 1.10 (MARC
21) (Электронный каталог)
библиографическая база
данных
Договор № 64 - П от 03
апреля 2014 г. на период
с 04 апреля 2014 года до
03 апреля 2015 года.
http://diss.rsl.ru/?l подписка ТюмГУ (1
ang=ru
рабочее место, подписка
в 2015 г.)
http://icdlib.nspu.
ru/
локальная сеть
Совместный проект с
ФГБОУ ВПО
«Новосибирский
государственный
педагогический
университет»
Научнопроизводственное
объединение
«ИНФОРМ-СИСТЕМА».
Гос.контракт № 07034 от
20.09.2007 г., бессрочно
13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного
обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
Пакет программ Microsoft Office.
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
Для обеспечения освоения данной дисциплины имеются: оборудованные аудитории;
технические средства обучения (электронные доски, компьютеры, программное обеспечение);
выход в Интернет; аудио- и видеоаппаратура; наглядные пособия; пакеты компьютерных
программ.
15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Методические рекомендации преподавателю:
Для освоения дисциплины «Сопротивление материалов» используются знания, умения и
виды деятельности, сформированные в процессе изучения дисциплин «Математика», «Физика»
и «Теоретическая механика». Знания, умения и личностные качества будущего специалиста,
формируемые в процессе изучения дисциплины «Сопротивление материалов», будут
использоваться в дальнейшей профессиональной деятельности студентов.
Методические рекомендации студентам:
Студенту следует помнить, что дисциплина «Сопротивление материалов»
предусматривает обязательное посещение студентами лекций и практических занятий. Она
реализуется через систему аудиторных и домашних работ, входных и итоговых контрольных
тестов, расчетно-графических заданий. При освоении тем, выносимых на самостоятельное
изучение студенты овладевают теоретическим материалом по текстовому методическому
пособию по изучению понятий и терминов, составляют конспекты, вопросы для
самопроверки или тесты
Контроль над самостоятельной работой студентов и проверка их знаний проводится в
виде индивидуальной беседы, тестов, защите контрольной работы и экзамена.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 2015/2016 учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
Изменений нет.
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры ФМДиПТО 17.09.2015 г.
Заведующий кафедрой ________________
Подпись
__ /Т.С. Мамонтова/
Ф.И.О.