Сопротивление материалов направление подготовки 21. 03. 01 Нефтегазовое дело Направленность (профиль подготовки) 23. 03. 01. 01 Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти
 Скачать 1.85 Mb.
|
1 2 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт нефти и газа им. МС. Гуцериева ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Направление подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело Направленность (профиль подготовки) 23.03.01.01 Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти 23.03.01.02 Бурение нефтяных и газовых скважин Автор-разработчик Никитина О.В., д.т.н., доцент, каф. БНГС 1. Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения ОП В процессе освоения дисциплины Сопротивление материалов у студентов формируются компетенции - способностьюиспользовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-2) на повышенном уровне - способностью составлять и оформлять научно-техническую и служебную документацию (ОПК-5) на повышенном уровне Этапы формирования компетенций ОПК-2, ОПК-5 в процессе освоения образовательной программы указаны в Матрице компетенций и Программе формирования компетенций (приложения 2, 4 к ОП ВО по направлению подготовки 21.05.06 НЕФТЕГАЗОВЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ. Этапы формирования компетенций ОПК-2, ОПК-5 в процессе освоения дисциплины Сопротивление материалов отражены в тематическом плане в Рабочей программе дисциплины. 2. Показатели и критерии оценивания компетенций на различных этапах их формирования, описание шкал оценивания 2.1. Показатели и критерии оценивания компетенций Планируемые результаты освоения ОП (компетенция(ии)) Этап 1 формирования компетенции разделили тема дисциплины) Показатели сформированности компетенции на этапе 1 Сопротивление материалов Показатели сформированности компетенции на этапе 2 З знать законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности З знать методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования З знать основные законы и расчетные соотношения З знать основные положения теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротив- У1: уметь использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности У2: уметь применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования У уметь проецировать вектора на ось и на плоскость У уметь вычислять момент силы относительно точки и оси составлять и В владеть способно- стьюиспользовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности В владеть способно- стьюприменять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования В владеть способами решения основных задач теоретической механики В4: владеть способно ления материалов, деталей машин и методы расчетов З знать критерии работоспособности деталей машин прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустой- чивость и надежность для расчета механических передач, валов, подшипников, муфт и соединений деталей методику конструирования деталей и узлов решать уравнения равновесия тела и системы тел определять кинематические характеристики движения тела и любой его точки в любой момент времени У уметь рассчитывать и анализировать элементы деталей на прочность, жесткость, устойчивость, динамического воздействия нагрузок стью использования основных аксиом и теорем теоретической механики в решении проектно- конструкторских и производственных задач; В5: владеть методами расчета, проектирования элементов деталей сооружений и машин Критерии сформированности компетенции на этапе 2 Формулирует многовариантные проектные решения, воплощает их в рабочих чертежах, приобщается к инженерному творчеству, осваивает предшествующий опыт, учится предвидеть новые идеи в создании машин, надежных и долговечных, экономичных в изготовлении и эксплуатации, удобных и безопасных в обслуживании Выстраивает многовариантные проектные решений, Демонстрирует их в рабочих чертежах, приобщается к инженерному творчеству, осваивает предшествующий опыт Применяет новые идеи в создании машин, надежных и долговечных, экономичных в изготовлении и эксплуатации, удобных и безопасных в обслуживании Владеет способами многовариантных проектных решений, воплощает их в рабочих чертежах, Владеет приемами инженерного творчества, осваивает предшествующий опыт Владеет методами новых идеи в создании машин, надежных и долговечных, экономичных в изготовлении и эксплуатации, удобных и безопасных в обслуживании Оценочные средства Контрольная работа, Контрольная работа Контрольная работа Формы контроля Текущий Текущий Промежуточный Планируемые результаты освоения ОП (компе- тенция(ии)) ОПК-5 способность составлять Критерии сформированности компетенции на этапе 1 Сопротивление материалов и оформлять научно- техническую и служебную документацию Показатели сформированности компетенции на этапе 2 З знать научно- техническую и служебную документацию З2: знать правила документооборота, порядок оформления документов, оформление чертежей по ЕСКД З знать законы, формулы, теоремы теоретической и прикладной механики У уметь составлять и оформлять научно- техническую и служебную документацию У2: уметь интерпретировать освоенную информацию, оформлять научно- техническую и служебную документацию при теоретических и экспериментальных исследованиях В1: владеть способностью составлять и оформлять научно-техническую и служебную документацию В владеть методами расчета, проектирования элементов деталей и сооружений В владеть способностью использовать законы, формулы, теоремы теоретической и прикладной механики в профессиональной деятельности Критерии сформированности компетенции на этапе 2 Воспроизводит грамотно и оформляет текст и чертежи Устанавливает связи между математическими моделями и практической деятельностью, теоретическими и практическими исследованиями Демонстрирует чертежи детали Оценивает значимость каждого фактора и выбирает оптимальное решение, вычленяет главные факторы, оценивает значимость Владеет способами корректно представить знания в математической форме Применяет компьютерные программы при решении стандартных и нестандартных задач Использует профессиональный язык в предметной области знаний Способен передавать результат проведенных исследований в виде конкретных рекомендаций в терминах предметной области знания Оценочные средства Контрольная работа Контрольная работа Контрольная работа Формы контроля Текущий Текущий Промежуточный Этап 3 формирования компетенции Модуль 3. Прикладная механика Показатели сформированности компетенции на этапе 3 З знать научно- техническую и служебную документацию З2: знать правила документооборота, порядок оформления документов, оформление чертежей по ЕСКД З знать законы, формулы, теоремы теоретической и прикладной механики У уметь составлять и оформлять научно- техническую и служебную документацию У2: уметь интерпретировать освоенную информацию, оформлять научно- техническую и служебную документацию при теоретических и экспериментальных исследованиях В1: владеть способностью составлять и оформлять научно-техническую и служебную документацию В владеть методами расчета, проектирования элементов деталей и сооружений В владеть способностью использовать законы, формулы, теоремы теоретической и прикладной механики в профессиональной деятельности Критерии сформированности компетенции на этапе 3 Воспроизводит грамотно и Демонстрирует чертежи Владеет способами кор- оформляет текст и чертежи Устанавливает связи между математическими моделями и практической деятельностью, теоретическими и практическими исследованиями детали Оценивает значимость каждого фактора и выбирает оптимальное решение, вычленяет главные факторы, оценивает значимость ректно представить знания в математической форме Применяет компьютерные программы при решении стандартных и нестандартных задач Использует профессиональный язык в предметной области знаний Способен передавать результат проведенных исследований в виде конкретных рекомендаций в терминах предметной области знания Оценочные средства Контрольная работа Контрольная работа Контрольная работа Формы контроля Текущий Текущий Промежуточный 2.2. Описание шкал оценивания Шкалы сформированности компетенций Шкалы оценки результатов промежуточной аттестации Уровень сформи- рованно- сти компетенции ОПК-2 ОПК-5 Оценка на экзамене Оценка на зачете Повышенный Эталонный (планируемый) результат достигнут полностью В полной мере, точно, правильно дает определение основных понятий, терминов, определений Дает формулировки законов, формул Умеет рассчитывать основные параметры Графически иллюстрирует задачу Владеет терминологией предметной области знания Способен передавать результат проведенных В полной мере, точно, правильно устанавливает связи между математическими моделями и практической деятельностью, теоретическими и практическими исследованиями Оценивает значимость каждого фактора ивы- бирает оптимальное решение, вычленяет главные факторы, оценивает значимость Применяет компьютерные программы при решении стандартных и нестандартных задач отлично зачтено Шкалы сформированности компетенций Шкалы оценки результатов промежуточной аттестации исследований в виде конкретных рекомендаций в терминах предметной области знания Методикой экспериментального определения параметров Оценивает достоверность полученного решения задачи, формулирует выводы Умеет корректно выражать и аргументировано обосновывать положения предметной области знания Графически иллюстрирует задачу Понимает широту применения законов естественнонаучных дисциплин к исследованию процессов и явлений в нефтегазовом деле Устанавливает связи между математическими моделями и практической деятельностью, теоретическими и практическими исследованиями Оценивает значимость каждого фактора и выбирает оптимальное решение, вычленяет главные факторы, оценивает значимость Разрабатывает матема- Использует профессиональный язык в предметной области знаний Способен передавать результат проведенных исследований в виде конкретных рекомендаций в терминах предметной области знания правильно составляет и оформляет документы, освоил лексику, деловой стиль корреспонденции, равноправно общения с партнером в нефтегазовой отрасли выполнены, проанализированы расчеты с несколькими параметрами размерного ряда иллюстрирует теоретические, методические и практические основы документационного обеспечения, понимает основные правила формирования документированной технической информации Шкалы сформированности компетенций Шкалы оценки результатов промежуточной аттестации тические модели реальных процессов и ситуаций Применяет компьютерные программы при решении стандартных и нестандартных задач Использует профессиональный язык в предметной области знаний Базовый Результат обучения в основном достигнут, проявляется в большинстве случаев Допускаются незначительные ошибки. В большинстве случаев, в основном Дает определение основных понятий, терминов, определений Дает формулировки законов, формул Графически иллюстрирует задачу Владеет терминологией предметной области знания Способен передавать результат проведенных исследований в виде конкретных рекомендаций в терминах предметной области знания Методикой экспериментального определения параметров Оценивает достоверность полученного решения задачи, формулирует выводы Умеет корректно вы- Допускаются незначительные ошибки. В большинстве случаев, в основном Дает определение основных понятий, терминов, определений Дает формулировки законов, формул Умеет графически иллюстрировать задачу правильно составляет и оформляет документы, освоил лексику, деловой стиль корреспонденции, равноправно общения с партнером в нефтегазовой отрасли выполнены типовые расчеты иллюстрирует основы документационного обеспечения, понимает основные правила формирования документированной технической информации. хорошо Шкалы сформированности компетенций Шкалы оценки результатов промежуточной аттестации ражать и аргументировано обосновывать положения предметной области знания Устанавливает связи между математическими моделями и практической деятельностью, теоретическими и практическими исследованиями Пороговый Минимальный приемлемый уровень сформи- рованно- сти результата Допускаются ошибки. В основном Дает определение основных понятий, терминов, определений Умеет рассчитывать типовые параметры Оценивает достоверность полученного решения задачи, формулирует выводы Допускаются ошибки. В основном Применяет компьютерные программы при оформлении документации удовлетворительно Компетенция не сформирована Соответствующий результат обучения не достигнут Неспособен давать определение основных понятий, терминов, определений, формулировок законов, формул не умеет рассчитывать типовые параметры некорректно выражается и не обосновывает положения предметной области знания Неспособен Оценивать достоверность полученного решения задачи, не формулирует выводы Не использует профессиональный язык в предметной области знаний Неспособен передавать результат проведенных исследований в виде конкретных рекомендаций в терминах предметной области знания неудовлетворительно не зачтено Модуль 1. Контролируемые результаты обучения Пороговый, базовый уровень Метод оценивания экспертный опрос, контрольная работа Критерии оценивания результатов компетенция ОПК-2 на пороговом, базовом уровне с компонентой знать сформирована, если студент выполнил контрольную работу на 80%. компетенция ОПК-2 на пороговом, базовом уровне с компонентой уметь будет сформирована, если будет составлен технологический процесс изготовления детали компетенция ОПК-2 на пороговом, базовом уровне с компонентой владеть будет сформирована, если будет составлен технологический процесс сборки деталей повышенный уровень Метод оценивания экспертный, тест ФЭПО, контрольная работа Критерии оценивания результатов компетенция ОПК-2 на повышенном уровне с компонентой знать сформирована, если студент выполнил контрольную работу на 80%. компетенция ОПК-2 на повышенном уровне с компонентой уметь будет сформирована, если составлена схема и технологический процесс сборки узлов деталей компетенция ОПК-2 на повышенном уровне с компонентой владеть будет сформирована при составлении альтернативных технологических процессов изготовления деталей и сборки узлов, учитывающие автоматизацию производства, повышение точности, качества обрабатываемых деталей и производительности. компетенция ОПК-5 пороговый уровень Знает правила документооборота, порядок оформления документов, оформление чертежей по ЕСКД Умеет способностью составлять и оформлять научно-техническую и служебную документацию Владеет методами расчета, проектирования элементов деталей сооружений и машин Метод оценивания экспертный Критерии оценивания результатов компетенция ОПК-5 на пороговом, базовом уровне с компонентой знать сформирована, если студент правильно составляет и оформляет документы, освоил лексику, деловой стиль корреспонденции, равноправно общения с партнером в нефтегазовой отрасли компетенция ОПК-5 на пороговом, базовом уровне с компонентой уметь будет сформирована, если будут выполнены, проанализированы расчеты деталей машин, механических передач с несколькими параметрами размерного ряда компетенция ОПК-5 на пороговом, базовом уровне с компонентой владеть если студент иллюстрирует теоретические, методические и практические основы документационного обеспечения, понимает основные правила формирования документированной технической информации. Повышенный уровень Знать Законы, формулы, теоремы теоретической и прикладной механики Уметь Интерпретировать освоенную информацию, оформлять научно-техническую и служебную документацию при теоретических и экспериментальных исследованиях Владеть Способностью использовать законы, формулы, теоремы теоретической и прикладной механики в профессиональной деятельности Критерии оценивания результатов компетенция ОПК-5 с компонентой знать сформирована, если студент применяет правильно правила документооборота, порядок оформления документов Устанавливает связи между математическими моделями и практической деятельностью, теоретическими и практическими исследованиями компетенция ОПК-5 с компонентой уметь будет сформирована, если будут выполнены, проанализированы, оформлены расчеты деталей машин и механических передач с соответствии с требованиями ЕСКД. Оценивает значимость каждого фактора и выбирает оптимальное решение, вычленяет главные факторы, оценивает значимость компетенция ОПК-5 с компонентой владеть если студент понимает основные правила формирования документированной технической информации в нефтегазовой отрасли, применяет компьютерные программы при решении стандартных и нестандартных задач, использует профессиональный язык в предметной области знаний 3. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующие этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы 3.1 . Задания для проведения текущего контроля Типовые задания на контрольную работу 1. Построитьэпюры продольных сил, нормальных напряжений и перемещенийпоперечных сечений по длине ступенчатого бруса, нагруженного, как показано на рис. 1.1. 2. Конструкционные материалы Перечень вопросов, заданий, выносимых на практическое занятие. Особенности каждого материала, марки, состав. Выбор материала. Стандарты на материал. Задача. Выбор материалов зубчатых (червячных) передач. Определение допускаемых напряжений. Цель 1. Выбрать твердость, термообработку и материал зубчатых (открытых и закрытых) и червячных передач. 2. Определить допускаемые контактные напряжения. 3. Определить допускаемые напряжения на изгиб. Или дается задача в виде теста Способность металла сопротивляться деформациями разрушению – это … (*): прочность (): пластичность (): вязкость (): твёрдость t: Способность металла получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплош- ности – это … (): прочность (*): пластичность (): вязкость (): твёрдость t: Способность металла поглощать механическую энергию внешних сил за счёт пластической деформации это … (): прочность (): пластичность (*): вязкость (): твёрдость t: Способность материала сопротивляться разрушению под действием динамической нагрузки называется … (*): ударной вязкостью (): выносливостью (): пределом прочности (): твёрдостью t: Способность металла сопротивляться проникновению в его поверхность стандартного тела, не деформирующегося при испытании, – это … (): прочность (): пластичность (): вязкость (*): твёрдость t: Твёрдость, определяемая путём вдавливания стального закалённого шарика, обозначается … (*): НВ (): HRC (): HV (): Н t: Твёрдость, определяемая путём вдавливания алмазного конуса, обозначается … (): НВ (*): HRC (): HV (): Н t: Твёрдость, определяемая путём вдавливания алмазной пирамиды, обозначается … (): НВ (): HRC (*): HV (): Н t: Напряжение, при котором происходит увеличение деформации при постоянной нагрузке, называется пределом … (): пропорциональности (*): текучести (): выносливости (): прочности Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента индивидуальная расчетно-проектировочная работа № 1) Для ступенчатого стержня, имеющего заданные в соответствии с вариантом соотношения размеров и нагрузки, необходимо выполнить следующее. 1. Построить эпюры нормальных сил N и нормальных напряжений σ (эпюру N строить в долях P, а эпюру σ в долях P/d 2 ). 2. Из условия прочности для заданного материала и коэффициента запаса Т найти размеры поперечных сечений брyca. 3. При вычисленных в п. 2 размерах построить эпюру перемещений δ. Принять при расчете q = 2 кН/см, L = 50 см, Р = 0,5q·L = 50 кН, Е = 2,1 · 10 5 МПа, т 300 МПа. Схема нагружения стержня показана на рис. 1.3, данные для расчета взять из таблице в соответствии с номером варианта. Таблица 1.1. Варианты заданий Вариант Р D 1 L 2 P 2 D 2 q 1 L 3 P 3 D 3 q 2 L 4 P 4 q 3 сталь 1. 2L - 2P 2d 2L Р 6d -q 3L Р 4d 5q L Р - 2q 1,5 Хромо-марганцово- никелевая 2. 3L -P 3d 3L Р 4d 2q L Р 3d 5q 2L - 2P 2q 2,0 Хромо-кремне- марганцовоникелевая l 1 l 2 l 3 l 4 D 3 D 2 D 1 P 2 P 2 P 3 P 1 q 1 q 2 P 3 q 3 P 4 l 1 l 2 l 3 l 4 D 3 D 2 D 1 P 2 P 2 P 3 P 1 q 1 q 2 P 3 q 3 P 4 Рис. 1.3. Схема нагружения стержня. Тема 2. Кручение прямого бруса Испытания материалов на кручение. Диаграммы деформирования материалов. Модуль сдвига. Закон Гука. Зависимость между характеристиками упругости изотропного тела. Потенциальная энергия деформации при сдвиге. Расчеты на прочность и жесткость. Потенциальная энергия деформация кручения бруса круглого поперечного сечения. Основные результаты теории кручения стержней прямоугольного поперечного сечения. Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента индивидуальная расчетно-проектировочная работа № 2) Для ступенчатого стержня, имеющего заданные в соответствии с номером варианта соотношения размеров и нагрузки, необходимо выполнить следующее а) построить эпюры крутящих моментов М кр и касательных напряжений τ Эпюру М кр строить в долях ml, эпюру τ – в долях ml 1 / d 3 ); б) из расчета на прочность, полагая [τ] = 80 МПа, выбрать диаметры участков вала в) при вычисленных в пункте "δ" размерах сечений вала построить эпюру углов поворота сечений φ. Принять при расчете m = 5 Нм, l = 25 м, М = ml , модуль сдвига G = 8 ∙10 4 МПа. Схема нагружения показана на рис. 2.4, данные для расчета необходимо ваять из таблиц 2.1, в соответствии с номером варианта. Таблица 2.1. Варианты заданий. Вариан. D 1 D 2 M 1 D 3 D 4 M 2 M 3 l 1 l 3 l 2 l 4 M 4 ххх 1,5d 2d ММ ММ ххх 2d 3d ММ ММ Рис. 2.4. Типовая схема нагружения к задаче. Тема 3. Геометрические характеристики поперечных сечений бруса Статические моменты плоских фигур. Центр тяжести и его определение. Осевые, полярные и центробежные моменты инерции плоских фигур. Изменение моментов инерции при параллельном переносе и повороте осей. Главные оси инерции. Определение положения главных осей инерции плоской фигуры. Вычисление главных моментов инерции для различных плоских фигур. Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента (индивидуальная расчетно-проектировочная работа № 3) Составное сечение бруса, размеры и характеристики составляющих его элементов выбираются по таблице 3.1. в зависимости от номера варианта. l 2 l 3 l 1 l 4 D 1 D 2 l 3 D 3 D 4 M 1 M 2 M 3 M 4 m Масса Масштаб Из м Лист доку м . Подп. Дата Лит Разр а б Пров Т контр Лист Листов Н контр У т в 1 : 1 Инв подл Подп и дата В зам инв Инв дуб л Подп и дата Спр а в Пер в приме н Копировал Формат Определить аналитически положение главных центральных осей составного сечения, вычислить величину главных центральных моментов инерции, осевых моментов сопротивления, построить эллипс инерции. Таблица 3.1. Варианты заданий № вар Полоса, мм Уголок равнобокий, мм Уголок неравнобо- кий, мм Швеллер или двутавр 1 2 х х 125х125х14 75х75х8 63х40х6 75х50х8 № а № а Тема 4. Изгиб прямого бруса Определение ВСФ в поперечных сечениях бруса при его изгибе. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и интенсивностью поперечной нагрузки. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Понятие о чистом и поперечном изгибе. Зависимость между изгибающим моментом и кривизной оси изогнутого бруса. Нормальные напряжения при чистом изгибе. Напряжения в брусе при поперечном изгибе. Формула Журавского. Дифференциальное и универсальное уравнение изогнутой оси балки. Расчеты на прочность и жесткость при изгибе. Рациональные формы поперечных сечений бруса. Брус равного сопротивления. Поступательная энергия деформации изогнутого бруса. Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента индивидуальная расчетно-проектировочная работа № 4) Стальная балка (рис. 4.2) имеет поперечное сечение, показанное на одном из рис. 4.3. Принять материал балки - Ст. 3, σ τ = 280 Па, q = 50 кН/М , l = 40 см. Требуется 1) построить эпюры поперечной силы Q и изгибающего момента M, 2) из расчета на прочность подобрать размеры поперечного сечения, 3) начертить сечение в масштабе и построить эпюру нормальных напряжений σ в опасном сечении. Нагрузка на балку и форма сечения выбираются в соответствии с номером варианта Рис. 4.2. К задаче, выносимой на самостоятельное решение Тема 5. Основы теории напряженного и деформированного состояния Напряженное состояние в точке. Тензор напряжения и его компоненты. Инварианты напряженного состояния. Графическое изображение напряженного состояния при помощи кругов О. Мора. P 1 M 1 q 1 P 2 P 3 q 2 l 1 l 2 l 3 l 4 Из м Лист доку м . Подп. Дата Разр а б Лист Листов Пров Лит Н контр У т в Инв подл Подп и дата В зам инв Инв дуб л Подп и дата Спр а в Пер в приме н Копировал Формат Тензор деформации и его компоненты. Главные оси деформированного состояния и главные деформации. Определение соотношения для линейного упругого изотропного тела. Потенциальная энергия деформации. Потенциальная энергия деформации изменения объема и формы. Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента Для заданного напряженного состояния (рис. 5.1.) требуется а) составить выражение для определения нормального и касательного напряжений на произвольной площадке, принадлежащей серии площадок, параллельных оси Оу; б) пользуясь полученными выражениями, определить нормальное и касательное напряжения на площадке, нормаль к которой составляет угол 20° с положительным направлением оси О, а также вычислить максимальное касательное напряжение для рассматриваемой серии площадок; в) определить для рассматриваемой точки величину максимального касательного напряжения. Рис. 5.1. Типовая схема нагружения к задаче 5.1. Тема 6. Теория предельных напряженных состояний. Критерии прочности и пластичности Равноопасность и эквивалентность напряженных состояний. Критериальный и феноменологический подход к построению теорий прочности и пластичности. Экспериментальная проверка критериев прочности и пластичности. Зависимость характера разрушения от вида напряженного состояния. Основы кинетического подхода к природе прочности твердых тел. Критерии длительной прочности. Задачи, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента 6.3. В окрестности опасной точки конструкции выделен элемент, по всем граням которого действуют касательные напряжения (рис. 6.3). Определить коэффициент запаса по отношению к пределу текучести, если материал - дуралюмин с пределом текучести σ 0,2 = 280 МПа. Применить гипотезу наибольших касательных напряжений. Рис. 6.3. Схема нагружения к задаче 6.3. Тема 7. Сложное сопротивление бруса Определение перемещений при косом изгибе. Совместное действие изгиба и кручения. Построение эпюр ВСФ. Определение опасных точек в поперечном сечении. Расчеты на прочность. Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента Стальная пространственная рама нагружена силами Р и Р. При расчете принять Р = 1кН, l = 50 см σ τp = |σ τc | = 420 МПа, Е = 2,1· 10 5 МПа. Требуется 1) построить эпюры изгибающих и крутящих моментов в сечениях рамы, 2) подобрать размеры h, b, d 1, d 2, d 3 сечений участков рамы, 3) вычислить вертикальное перемещение точки М. Тема 8. Потенциальная энергия упругой деформации бруса и энергетические методы определения перемещений Потенциальная энергия упругой деформации бруса в общем случае нагружения. Теорема взаимности работ и перемещений. Теорема Кастилиано. Интеграл О. Мора и его использование для определения перемещений. Способ Верещагина. Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента Определить прогиб конца консоли заданной балки интегралом Мора и способом Верещагина (рис. 8.3). Рис. 8.3. Типовая схема нагружения к задаче Тема 9. Статически неопределимые системы Степень статической неопределимости системы. Канонические уравнения метода сил. Использование свойств симметрии при раскрытии статической неопределимости. Определение перемещений в статически неопределимых системах. Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента Предлагается исследовать статически неопределимую конструкцию, состоящую из стержней, работающих на растяжение и сжатие. При решении необходимо а) определить внутренние силы и напряжения, возникающие в стержнях конструкции под действием силы Р (или при сборке вследствие натяга Δ), б) найти коэффициент запаса прочности n τ, в) вычислить перемещение точки Мг) определить, как изменятся перемещение точки Ми напряжения при нагреве стержней 1 на 0 1 t , а стержней 2 – на 0 2 t . Стержни 1 изготовлены из алюминиевого сплава, стержни 2 – стальные. При расчете принять для алюминиевого сплава модуль упругости E 1 = 0,7∙10 5 МПа, предел текучести Т = 110 МПа, коэффициент линейного расширения α 1 = 2,2∙10 -5 . Для стали модуль упругости ЕЕ МПа, предел текучести Т = 300 МПа, коэффициент линейного расширения α 2 = 1,2∙10 -5 Во всех вариантах Р = 100 кН, F = 5 см L = 20 см, Δ = 0,0005∙l Тема 10. Расчеты на прочность и жесткость при динамическом нагружении Расчет вращающегося тонкостенного кольца. Расчет вращающихся валов. Ударная нагрузка. Расчеты на прочность и жесткость при ударе Задача, выносимая на обсуждение и требующая самостоятельной учебной работы студента В каждом варианте работы задаются схема нагружения и длины участков вала, а также тип концентратора напряжений водном из опасных сечений вала, состояние поверхности вблизи концентратора и нагрузки, действующие навал (рис. 10.1). Требуется - из расчета на статическую прочность, приняв n τ = 5, определить размеры поперечных сечений вала - участок вала, нагруженный крутящим моментом, проверить на жесткость при кручении, приняв допускаемый угол закручивания [φ] = 0,2 град - для сечения с концентратором, отмеченного значком К, вычислить коэффициент запаса по усталостной прочности. МОДУЛЬ 3. Прикладная механика Тема 1. Критерии работоспособности Критерии работоспособности – прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Взаимозаменяемость деталей. Понятие о допусках и посадках Тема 2. Конструкционные материалы Особенности каждого материала, марки, состав. Выбор материала. Стандарты на материал. Тема 3. Соединения деталей машин. Расчет, конструирование Детали резьбовых соединений. Устройства против самоотвинчивания резьбовых соединений. Силы, действующие на резьбовые соединения. Расчет болтовых соединений. Конструирование. Клиновые, шпоночные и шлицевые соединения. Соединения штифтами. Расчет и конструирование. Заклепочные соединения. Классификация и конструкция заклепочных швов. Определение основных параметров заклепочных швов. Сварные соединения. Сущность процесса и виды сварки. Виды сварных соединений и факторы, влияющие на их прочность. Расчет сварных швов. Тема 4. Механические передачи. Расчет, конструирование Фрикционные передачи. Нагрузка на валы фрикционных передач. Фрикционные вариаторы. Теоретические основы ременной передачи. Расчет и конструирование плоскоре- менной передачи. Плоскоременные передачи с натяжным роликом. Шкивы ременных передачи их выбор. Теоретические основы клиноременной передачи. Расчет и конструирование клино- ременной передачи. Зубчатые передачи, теория зацепления зубчатых колес. Основные виды зубчатых передачи их применение. Параметры зубчатых колес. основная теорема зубчатого зацепления. Эвольвентное зацепление и его свойство. Построение профилей зубьев эвольвентного зацепления. Линия зацепления. Коэффициент перекрытия. Подрезание зубьев. Минимальное число зубьев. Понятие о методах коррегирования зацеплений. Методы нарезания зубьев. Расчет и конструирование зубчатых передач. Материалы и допускаемые напряжения. Расчет зубьев прямозубых цилиндрических колес. Расчет зубьев косозубых цилиндрических колес. Последовательность расчета цилиндрических колес. Особенности конструкции конической зубчатой передачи. Установка колес на валах. Валы-шестерни. Соединение вал-ступица. Основные способы осевого фиксирования колес. Регулирование осевого положения колес. Примеры конструкций зубчатых передач. Сложные соединения зубчатых колес. Обыкновенные ряды зубчатых колес. Планетарные ряды зубчатых колес. Редукторы. Червячные передачи конструкция и область применения. Расчет червячной передачи. Проверочный расчет вала червяка на прочность. Проверочный расчет червячной передачи на нагрев. Примеры конструкций червячных передач. Цепные передачи. Конструкция. Теория цепной передачи. Расчет цепной передачи. Передача винт-гайка. Общие сведения. Особенности расчета резьбы винтовых механизмов. Тема 5. Валы, подшипники, муфты. Расчет, конструирование. Установка колес, подшипников, муфт на валах Валы и оси. Основные определения и классификация валов и осей. Расчеты валов на прочность. Повышение долговечности валов. Конструирование валов. Конструкции валов. Концевые участки валов. Расчет осей. Опорные части осей и валов их расчет. Конструирование опор валов- червяков. Конструирование опор валов конических шестерен. Опоры соосно расположенных валов. Подшипники скольжения. Конструкции подшипников. Расчет и выбор подшипников скольжения. Подшипники качения. Основные типы подшипников качения и их техническая характеристика. Грузоподъемность и долговечность подшипников качения. Методика подбора подшипников качения. Подшипниковые узлы и основы их проектирования. Определение сил, нагружающих подшипники. Выбор типа подшипников. Схемы установки подшипников. Выбор посадок подшипников. Монтаж и демонтаж подшипников. Смазка подшипников. Уплотнительные устройства. Примеры конструкций уплотнительных валов. Муфты. Общие сведения. Конструкции муфт. Установка муфт на валах. Тема 6. Разработка эскизного проекта Диаметры валов. Расстояния между деталями передач. Примеры эскизных проектов. Составление компоновочной схемы. Базирование деталей. Общие положения. Определение основной базы. Базирование по торцам. Основная база типовых деталей. Обозначение на чертеже. Тема 7. Конструирование стаканов, крышек, корпусных деталей, рам, плит Конструирование стаканов. Конструирование крыше подшипников. Конструирование корпусных деталей и крышек. Общие рекомендации. Корпуса редуктора. Корпуса коробок передач. Крышки люков. Сварные корпуса. Соединение корпуса с фланцем электродвигателя. Рамы и плиты. Крепление к полу цеха. Тема 8. Оформление проекта. Выполнение чертежей деталей Требования к рабочим чертежам. Общие положения. Задание размеров. Предельные отклонения размеров. Допуски формы и допуски расположения поверхности. Шероховатость поверхности. Технические требования. Обозначение термообработки, сварных швов. Рабочие чертежи типовых деталей. Валы, валы-шестерни, червяки, зубчатые и червячные колеса. 1 2 |