Сопротивление материалов. Методические указания

Сопротивление материалов: Методические указания по изучению дисциплины/Всеросс. с.-х. ин-т заоч. обучения; Сост. Р. А. Ежевская, Я. В. Тихомиров. М., 1992. 122 с. Предназначены для студентов 3 курса

Табл. 10. Ил. 17

Утверждены методической комиссией факультета механизации и  электрификации сельского хозяйства

Раздел I. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

1.L ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

Сопротивление материалов — наука о прочности,  жесткости и устойчивости деталей машин и механизмов. Студенты должны иметь понятие о характере напряжений и  деформаций элементов при различных нагружениях и особенностях поведения машиностроительных материалов в условиях эксплуатации. Уметь производить простейшие расчеты с  применением вычислительной техники на прочность, жесткость и устойчивость, в основном, проверочного характера. 

Приобрести навыки выбора материалов, конструктивных форм  сечений и определения размеров деталей машин и механизмов. Самостоятельные занятия по сопротивлению материалов должны сопровождаться конспектированием обязательной  литературы и решением задач. Следует также освоить выводы  формул. При этом должно быть обращено особое внимание на физическую сущность изучаемых явлений и на те допущения и ограничения, предшествующие процессам выводов формул. Для успешного усвоения материала необходимо после  проработки каждой темы самостоятельно ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в данных указаниях и  решить рекомендуемые задачи.

Весьма важным при изучении дисциплины является  выполнение лабораторных работ. При подготовке к выполнению той или иной работы студенты должны пользоваться  пособиями, указанными в разделе 1.2. В лаборатории студент  знакомится с испытательными машинами, измерительными  приборами, методами и видами экспериментального  исследования напряженного состояния конструкционных материалов.

В начале каждого лабораторного занятия преподаватель путем краткого опроса устанавливает готовность студентов к выполнению ими намеченных работ. в начале изучения дисциплины следует ознакомиться с общим ее содержанием, с историей развития науки о  сопротивлении материалов, которая призвана решать три типа  задач: проверка прочности, подбор безопасных форм и  размеров сечения, определение грузоподъемности (несущей  способности) деталей.

При решении указанных задач сопротивление материалов базируется на многих родственных науках, в первую очередь, математики, теоретической механики, физики твердого тела, металловедения и др. В свою очередь эта дисциплина  закладывает основы для изучения последующих инженерных  дисциплин (детали машин и ПТМ, тракторы и автомобили, СХМ и др.).

Наряду с аналитическими методами расчета в курсе  сопротивления материалов используются экспериментальные данные, полученные в лабораторных условиях.

Методические указания по изучению дисциплины  составлены на основании рабочего учебного плана специальности 31.13, утвержденного советом ВСХИЗО 25.10.88 и программы по «Сопротивлению материалов» для всех специальностей  высших технических учебных заведений (М-во высш. и сред, спец. образования СССР. М.: Высш. шк., 1985).

Раздел 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ ТЕМ

И РАЗДЕЛОВ КУРСА

2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В этой теме вводятся понятия, которыми студент будет руководствоваться постоянно при изучении сопротивления  материалов.

В основу решения большинства задач, рассматриваемых и решаемых наукой о сопротивлении материалов, положены гипотезы об однородности, сплошности и изотропности  материала, об идеальной его упругости, пластичности, а также принципы независимости действия сил (принцип суперпозиции), неизменности начальных размеров механической  системы, принцип Сен-Венана,позволяющий производить замену одной системы сил другой, статически эквивалентной. 

Введение указанных гипотез и принципов позволяет упростить решение задач сопротивления материалов без заметных  погрешностей в результатах.

Необходимо обратить внимание на содержание метода  сечений, позволяющего определять внутренние силовые  факторы, возникающие в том или ином сечении тела детали в  результате воздействия на него внешних сил. Сущность его  заключается в том, что твердое тело, находящееся в  равновесии, мысленно разрезается на две части, отбрасывается одна из частей, заменяется действие отброшенной части на  оставшуюся внутренними силовыми факторами и составляется уравнение равновесия внешних и внутренних силовых  факторов для оставшейся части.

Надо твердо усвоить понятия о деформациях и  напряжениях, их физический смысл.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое деформация? Какие деформации называют упругими и какие пластическими (остаточными)?

2. Что называется напряжением в данной точке тела? На какие две составляющие может быть разложен вектор полного напряжения?

3. Что называется прочностью, жесткостью и  устойчивостью детали? 4. В чем заключается сущность расчетов на прочность, жесткость и устойчивость?

5. По каким признакам и как классифицируются  нагрузки, действующие на детали машин и механизмов?

6. На каких гипотезах и допущениях основаны выводы расчетных зависимостей?

7. Сформулируйте принцип независимости действия сил и принцип Сен-Венана в применении к сопротивлению материалов.

8. Что такое «брус (стержень)», «оболочка», «пластина», «массив»?

9. В чем заключается метод сечений? Какова цель его применения?

10. Что такое внутренние силовые факторы и сколько их может возникнуть в поперечном сечении бруса?

11. С какими внутренними силовыми факторами связано возникновение в поперечном сечении бруса нормальных  касательных напряжений?

12. Какие допущения о свойствах материалов приняты в курсе сопротивления материалов?

2.2. РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ

В этой теме рассматривается случай, когда силы  действуют вдоль оси бруса (осевое растяжение и сжатие).  Изучение темы необходимо начинать с выяснения вопроса о  внутренних силовых факторах, действующих в сечениях стержня. Применение метода сечений позволяет найти величину и  направление равнодействующей внутренней (продольной) силы упругости в рассматриваемом сечении. Следует иметь в виду, что в поперечном сечении, перпендикулярном оси стержня, возникают только нормальные напряжения, которые, в силу гипотезы плоских сечений, равномерно распределены в  плоскости сечения и определяются по формуле: