 |
Раздел 2. Сложные виды нагружения бруса
|
|
|
|
Тема 9. Сложное сопротивление бруса [2, гл. 1].
Сложное сопротивление бруса. Сложный и косой изгиб. Определение напряжений, нулевая линия, условие прочности, перемещения. Внецентренное сжатие (растяжение). Определение напряжений, нулевая линия, выявление опасных точек сечения, расчеты на прочность. Ядро сечения. Изгиб с кручением. Порядок расчета вала круглого сечения. Условия прочности вала по различным теориям прочности.
Вопросы для самопроверки
1. Какой принцип лежит в основе расчётов на сложное сопротивление? 2.Какой случай изгиба называется косым? 3. Как установить положение нейтральной линии при косом изгибе? 4. В каких точках поперечного сечения возникают наибольшие напряжения при косом изгибе? 5. Может ли балка круглого поперечного сечения испытывать косой изгиб? 6. Как определяют деформации при косом изгибе? 7. Какой вид нагружения называют внецентренным сжатием? 8. В виде сочетания каких простых нагружений представляют косой изгиб и внецентренное сжатие? 9. Как находят напряжения в произвольной точке поперечного сечения при внецентренном растяжении или сжатии? Каково напряжение в центре тяжести поперечного сечения при внецентренном растяжении или сжатии бруса? 10.Что называют ядром сечения? 11. Какое положение займет нейтральная линия, если продольную силу приложить к вершине ядра сечения? 12.В каком порядке ведут расчет круглого вала на изгиб с кручением? 13. Каким образом находят опасное сечение вала и опасную точку в этом сечении? 14. По каким теориям прочности оценивают прочность вала из пластичного материала? Из хрупкого материала?
Тема 10. Энергетический метод определения перемещений упругих систем [2, гл. 2].
|
|
|
Потенциальная энергия упругой деформации. Обобщенные силы и перемещения. Работа внешних и внутренних сил. Возможные перемещения и возможная работа. Теоремы о взаимности работ и перемещений. Принцип возможных перемещений. Формула Мора для вычисления перемещений. Способ Верещагина. Формулы для перемножения эпюр.
Вопросы для самопроверки
1. На каком законе и принципе основан энергетический метод определения перемещений? 2. Какие два состояния заданной системы нужно рассматривать при вычислении перемещений по формуле Мора? 2. Как изображается единичное состояние системы для определения линейного и углового перемещения? 3. В чём сущность способа Верещагина? 4. Каков порядок расчета по формуле Мора? Способом Верещагина? 5. Объясните формулу Симпсона.
Тема 11. Статически неопределимые системы [2, гл. 3].
Классификация стержневых систем. Геометрически неизменяемые и изменяемые системы. Связи необходимые и «лишние». Статически неопределимые системы (СНС). Степень статической неопределимости. Метод сил для расчета СНС. Порядок расчета. Статически неопределимые рамы и балки. Статические неопределимые стержневые системы. Температурные и монтажные напряжения. Определение перемещений.
Вопросы для самопроверки
1. Какие связи называются необходимыми? Сколько их? 2. Какие связи называются лишними? 3. Какие системы называются статически неопределимыми, а какие статически определимыми? 4. В чём заключается сущность метода сил? 5. Что называется основной системой и что эквивалентной? 6. Что означают величины 
и 
? 7. Каков физический смысл канонического уравнения? 8. Какими достоинствами и недостатками обладают статически неопределимые системы?
Тема 12. Расчеты стержневых систем с учетом развития пластических деформаций [2, гл. 4].
Расчеты на прочность с учетом развития пластических деформаций. Метод предельного равновесия. Расчет предельной нагрузки в стержневых системах, работающих на растяжение (сжатие). Расчет статически определимой балки с учетом развития пластических деформаций. Три стадии работы балки. Пластический шарнир. Расчет пластического предельного момента. Расчет статически неопределимой балки с учетом развития пластических деформаций. Остаточные напряжения.
|
|
|
Вопросы для самопроверки
1. Что представляет собой опасная нагрузка при упругом расчете? Почему эта нагрузка во многих случаях не приводит к исчерпанию несущей способности конструкции? 2. Что представляет собой предельная (опасная) нагрузка при расчете с использованием пластических свойств материала? 3. Почему расчет по методу предельного равновесия является более экономичным, чем расчет по напряжениям (упругий расчет)? 4. Почему в системах с неоднородным напряженным состоянием (балки, рамы, валы), возникновение предела текучести в наиболее нагруженной точке или области еще не приводит к исчерпанию несущей способности конструкции? 5. Что представляет собой схематизированная диаграмма растяжения идеально упруго - пластического материала (так называемая диаграмма Прандтля)? 6. Как определить предельную нагрузку в простейших статически неопределимых системах, работающих на растяжение, сжатие? 7.Чем отличается предельная нагрузка от предельно-допустимой? 8. Напишите условие прочности по методу предельного равновесия. 9. Какой вид имеет эпюра нормальных напряжений в опасном сечении балки, если нагрузка достигла опасного значения с позиции упругого расчета? Если нагрузка достигла предельного значения? 10. Что представляет собой пластический шарнир? 11. В каких случаях после снятия нагрузки система остается в напряженном состоянии?
Тема 13. Устойчивость сжатых стержней [2, гл. 5].
Устойчивость сжатых стержней (продольный изгиб). Формы равновесия. Критические нагрузки. Формула Эйлера для шарнирно-опертого стержня. Обобщенная формула Эйлера для различных видов закрепления стержня. Пределы применимости формулы Эйлера. Потеря устойчивости за пределами упругости (формула Ясинского). Расчет сжатых стержней на устойчивость по нормам строительного проектирования СНиП.
|
|
|
Вопросы для самопроверки
1. В чём суть потери устойчивости сжатым стержнем? 2. Какая сила называется критической? 3. По какой формуле находят критическую силу? 4. Как изменится критическая сила для стойки круглого сечения при уменьшении диаметра в два раза? 5. Как изменится критическая сила при увеличении длины стойки в два раза? 6. Пределы применимости формулы Эйлера? 7. Что называется гибкостью стержня? 8. С помощью какого коэффициента учитывается влияние способа закрепления концов стержня? 9. Привести значения коэффициентов длины для различных случаев закрепления концов стержня. 10. Как найти критическое напряжение для стержней малой и средней гибкости? 11. Какой вид имеет график критических напряжений? 12. Как с помощью коэффициента j проверяют стержни на устойчивость? 13. Как подбирают сечение стержня?
Тема 14. Динамическое действие нагрузок [2, гл. 6].
Динамические нагрузки. Особенности поведения материалов при динамическом воздействии. Расчет на прочность и жесткость при динамических нагрузках. Учет сил инерции. Поступательное и вращательное движение. Динамический коэффициент. Ударное нагружение. Расчет на удар. Продольный и поперечный удары. Внезапное приложение нагрузки. Коэффициенты динамичности. Свободные и вынужденные колебания упругих систем с одной степенью свободы. Период и частота колебаний. Динамический коэффициент. Явление резонанса. «Отстройка» от резонанса.
Вопросы для самопроверки
1. Как вычисляются напряжения в деталях при равноускоренном поступательном движении? 2. Что называется динамическим коэффициентом? 3. Как определяется динамический коэффициент при ударе? 4. Как изменится напряжение при продольном ударе в случае увеличения площади поперечного сечения в два раза? 5. Зависит ли напряжение при изгибающем ударе от материала балки? 6. Какие колебания называют свободными, а какие вынужденными? 7. Какие колебания называют механическими? 8. Как вычисляют напряжения при колебаниях? Какое явление называется резонансом? 9.В чём заключается «отстройка» от резонанса?
|
|
|
Тема 15. Расчет при переменных напряжениях [2, гл. 7].
Прочность при циклических напряжениях. Усталостное разрушение элементов конструкций и деталей машин. Природа усталостных повреждений. Характер усталостного излома. Кривая усталости, предел выносливости. Расчет на усталостную прочность по диаграммам предельных амплитуд. Факторы, влияющие на усталостную прочность (концентрация напряжений, масштабный фактор, асимметрия поверхности, качество поверхности). Схематизация диаграмм предельных амплитуд. Расчет на усталость при одноосном напряженном состоянии. Определение коэффициента запаса усталостной прочности. Понятие о малоцикловой усталости.
Вопросы для самопроверки
1. Что называется пределом выносливости материала? 2. как предел выносливости связан с пределом прочности? 3. как строится кривая усталостной прочности? 4. Что называется коэффициентом асимметрии цикла? 5. Какие факторы влияют на усталостную прочность материала? 6. какие мероприятия проводятся для повышения сопротивления усталости проектируемых деталей? 7. Какой режим работы называется малоцикловым нагружением? 8. В каких случаях материал называют циклически стабильным, циклически разупрочняющимся, циклически упрочняющимся?
Содержание курсовой работы по сопротивлению материалов:
«Расчет стержней на прочность и жесткость при различных видах нагружения»
Направление 270800 - Строительство
Специальность 271101 – Строительство уникальных зданий и сооружений
Специализация – Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений
Институт Инженерно-строительный
Кафедра Автомобильные дороги и городские сооружения
Тема1. Определение внутренних силовых факторов и построение эпюр[ 5 ]:
1 строка: задачи 1 – 4;
2 строка: задача 2;
3 строка: задачи 1 – 3.
Тема 2. Расчет на прочность и жесткость при растяжении и сжатии [ 6 ]:
задача №2 (ступенчатый брус).
Тема 3. Расчет балок на прочность и жесткость [ 7 ]:
задача №2 (консольная балка).
Тема 4. Расчет конструкций в упруго – пластической стадии [ 8 ]:
задача №1 (стержневая система).
Тема5. Расчет бруса на сложное сопротивление [ 9 ]:
задача №2 (внецентренное сжатие).
Тема 6. Устойчивость и динамика стержня[ 10 ]:
задача №1 (устойчивость сжатой стойки);
задача №2 (ударное нагружение).
Курсовая работа разбита на 4 части, которые следует представить и защитить в указанные сроки:
I часть – тема 1 (4 неделя);
II часть – темы 2,3 (8неделя);
III часть – темы 4,5 (12 неделя);
IV часть – тема 6 (16 неделя).
Выполненная курсовая работа (КР) на страницах формата А4 представляет собой пояснительную записку, включающую текст, расчетные схемы, эскизы и выводы. Записка комплектуется в следующем порядке: титульный лист, оглавление КР, задание на КР, основной текст, библиографический список. КР принимается после защиты и оценивается по пятибалльной шкале. При этом учитываются теоретические знания по теме и способность применять их к решению конкретных практических задач.
|
|
|
После изучения данного курса необходимо уметь:
- определять вид нагружения бруса;
- определять внутренние силовые факторы и строить их эпюры для различных видов нагружения бруса;
- определять напряжения при различных видах нагружения бруса;
- производить простые расчёты на прочность и жёсткость при различных видах нагружения бруса;
- определять перемещения при различных видах нагружениях бруса;
- рассчитывать сжатые стержни на устойчивость;
- решать простые задачи при динамическом характере нагрузок (учёт сил инерции, удар, колебания).
ГРАФИК
учебного процесса и самостоятельной работы студентов по дисциплине Сопротивление материалов
направления 270800 Строительство, института Инженерно-строительного, 2 курса на четвертый семестр
| № п/п | Наименование дисциплины | Семестр | Число часов аудиторных занятий | Форма контроля | Часов на самостоятельную работу | Недели учебного процесса семестра | |||||||||||||||||||
| Всего | По видам | Всего | По видам | ||||||||||||||||||||||
| Сопротивление материалов | Лекции – 36 час. | экзамен | ТО – 36 | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ТО | ||||
| Практические – 54 час. | экзамен | КР – 36 | В К Р | 1КР | 2КР | 3КР | 4КР | СКР | ЗКР | ||||||||||||||||
| Лабораторные работы – 18 час. | КН | 1КН | 2КН | ||||||||||||||||||||||
| ВТ | ВТ |
Условные обозначения: ТО – изучение теоретического курса; КР - курсовая работа; ВКР – выдача курсовой работы; ЧКР – защита
части курсовой работы; СКР – сдача курсовой работы; ЗКР – защита курсовой работы; КН – контрольная неделя (аттестационная неделя); ВТ – входное тестирование по дисциплине.
|
|
|
