Перечень практических и лабораторных занятий
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Дисциплина "Техническая механика" предусматривает изучение законов движения и равновесия твердых тел, основы расчета на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций, статический расчет сооружений.
На установочных занятиях обучающихся знакомят с программой дисциплины и дают разъяснения по выполнению двух домашних контрольных работ. Варианты домашних контрольных работ составлены применительно к действующей рабочей программе по дисциплине. Обзорные лекции проводятся по сложным темам основных разделов курса. Для закрепления теоретических знаний и приобретения практических умений и навыков проводятся практические и лабораторные занятия. Для изучения программного материала приводится перечень рекомендуемой литературы.
Необходимо пользоваться государственными стандартами, строительными нормами и правилами и другой нормативной документацией.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
| Наименование разделов и тем | Содержание учебного материала |
| Раздел 1. Теоретическая механика | |
| Тема 1.1. Основные понятия и аксиомы статики | Основные понятия и аксиомы статики. Связи и реакции связей. Основные виды опор. |
| Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил | Сложение сходящихся сил в плоскости. Определение равнодействующей плоской системы сходящихся сил. Уравнения равновесия для плоской системы сходящихся сил. |
| Тема 1.3. Пара сил | Свойства пары сил, сложение пар сил, условие равновесия пар сил. |
| Тема 1.4. Плоская система произвольно расположенных сил | Момент силы относительно точки. Приведение силы и системы сил к данному центру. Теорема Вариньона. Уравнения равновесия плоской системы произвольно расположенных и параллельных сил. |
| Тема 1.5. Пространственная система сил | Сложение сходящейся системы сил в пространстве. Уравнения равновесия сходящейся системы сил в пространстве. Момент силы относительно оси. Уравнения равновесия произвольной системы сил в пространстве. |
| Тема 1.6. Центр тяжести плоских фигур | Центр тяжести. Координаты центра тяжести плоской фигуры. Статический момент площади. Определение координат центра тяжести сложных сечений, составленных из простых геометрических фигур и стандартных профилей проката. |
| Тема 1.7. Устойчивость равновесия | Виды равновесия твердого тела. Условие равновесия тела, имеющего опорную плоскость. Коэффициент устойчивости. |
| Раздел 2. Сопротивление материалов | |
| Тема 2.1. Основные положения | Цели и задачи "Сопротивления материалов". Основные допущения и гипотезы о свойствах материалов и характере деформаций. Внутренние силы. Напряжения. Основные виды деформаций бруса. |
| Тема 2.2. Растяжение и сжатие | Продольная сила и нормальные напряжения в поперечном сечении бруса. Продольные и поперечные деформации. Коэффициент Пуассона. Закон Гука. Механические испытания материалов. Диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких материалов. |
| Тема 2.3. Практические расчеты на срез и смятие | Примеры расчета болтовых, сварных и заклепочных соединений. |
| Тема 2.4. Геометрические характеристики плоских сечений | Моменты инерции, зависимость между ними. Моменты инерции простых сечений. Главные оси и главные центральные моменты инерции. |
| Тема 2.5.Поперечный изгиб прямого бруса | Основные понятия и определения. Внутренние силовые факторы. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов для часто встречающихся балок. Чистый изгиб. Нормальные напряжения в поперечном сечении. Эпюры нормальных напряжений. Осевой момент сопротивления для простых сечений. Касательные напряжения при изгибе. Формула Журавского. Эпюры касательных напряжений для балок прямоугольного и двутаврового сечений. Понятие линейных и угловых перемещений. |
| Тема 2.6.Сдвиг и кручение бруса круглого сечения | Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Кручение прямого бруса круглого сечения. Основные гипотезы. Условие прочности и жесткости при кручении. |
| Тема 2.7.Сложное сопротивление | Косой изгиб. Нормальные напряжения в поперечном сечении. Внецентренное сжатие бруса. Ядро сечения. |
| Тема 2.8.Устойчивость центрально сжатых стержней | Устойчивые и неустойчивые формы равновесия. Продольный изгиб. Критическая сила. Критическое напряжение. Гибкость стержня. Формула Ясинского для критического напряжения. Три типа задач на устойчивость. |
| Раздел 3. Статика сооружений | |
| Тема 3.1.Основные понятия и определения | Задачи раздела. Статика сооружений, связь с теоретической механикой, сопротивлением материалов и смежными специальными дисциплинами. Классификация сооружений и их расчетные схемы. |
| Тема 3.2.Исследование геометрической неизменяемости плоских стержневых систем | Исследование геометрической неизменяемости плоских стержневых систем. |
| Наименование разделов и тем | Содержание учебного материала |
| Тема 3.3.Многопролетные статически определимые (шарнирные) балки | Многопролетные статически определимые (шарнирные) балки. |
| Тема 3.4.Статически определимые рамы | Статически определимые плоские рамы. |
| Тема 3.5.Статически определимые плоские фермы | Статически определимые плоские фермы. |
| Тема 3.6.Неразрезные балки | Неразрезные балки. |
ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
| Наименование лабораторных и практических работ | |
| Тема 1.4. | Определение опорных реакций в балках, фермах, опирающихся на две опоры. |
| Тема 1.4. | Определение опорных реакций в простых балках. |
| Тема 1.6. | Определение координат центра тяжести плоских сечений, выполненных из простых геометрических фигур и из стандартных профилей проката. |
| Тема 2.2. | Расчет ступенчатого бруса. Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений. Определение полной продольной деформации. |
| Тема 2.2. | Испытание материалов из низкоуглеродистой стали на растяжение. |
| Тема 2.2. | Испытание материалов на сжатие дерева вдоль и поперек волокон. |
| Тема 2.4. | Определение главных центральных моментов инерции плоских сечений из простых геометрических фигур и стандартных профилей проката. |
| Тема 2.5. | Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов для балок на двух опорах с жесткой заделкой в сложно нагруженных балках. |
| Тема 2.5. | Расчет балок на прочность по предельным состояниям и по допускаемым напряжениям. Проверочный и проектный расчеты. |
| Тема 2.5. | Испытание деревянной балки на изгиб. Определение предела прочности. |
| Тема 2.8. | Испытание стальной балки на изгиб. Определение предела прочности. |
| Тема 2.8. | Расчет центрально-сжатых стержней на устойчивость с использованием коэффициента продольного изгиба. Три типа задач на устойчивость. Определение критической силы для сжатого стержня и сравнение результата с полученным по формуле Ясинского. |
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ
По данной дисциплине студентами выполняются две контрольные работы. Первая контрольная включает в себя выполнение пяти задач, вторая – двух. Все задачи составлены по многовариантной системе.
Вариант контрольной работы определяется по последней цифре шифра. При окончании номера шифра на 0 выполняется вариант № 10.
При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:
- в контрольную работу записываются условия задач;
- решения задач следует сопровождать пояснениями;
- вычислениям должны предшествовать исходные формулы;
- для всех исходных и вычисленных физических величин указываться размерности;
- приводятся необходимые эскизы, схемы.
На каждой странице оставляются поля шириной 3-4 см для замечаний проверяющего работу. За ответом на последний вопрос приводится список использованной литературы, указывается методическое пособие, по которому выполнена работа, ставится подпись студента и оставляется место для рецензии.
На обложке тетради указывается учебный шифр, наименование дисциплины, курс, индекс учебной группы; фамилия, имя и отчество студента.
В установленные учебным графиком сроки студент направляет выполненную работу для проверки в учебное заведение.
Домашние контрольные работы оцениваются «зачтено» или «не зачтено».
После получения прорецензированной работы, студенту необходимо исправить отмеченные ошибки, выполнить все указания преподавателя, повторить недостаточно усвоенный материал.
Не зачтенные контрольные работы подлежит повторному выполнению.
Задания, выполненные не по своему варианту, не зачитываются и возвращаются студенту.
Контрольная работа №1
Задача 1
Определить аналитическим способом усилия в стержнях АВ и ВС заданной стержневой системы (рис.1). Исходные данные для задачи своего варианта взять из таблицы 1.
Таблица 1
| №№ варианта и схемы | F1, кН | F2 ,кН | α1, град | α2, град | α3, град |
| 450 | 300 | 450 | |||
| 300 | 900 | 600 | |||
| 900 | 600 | 450 | |||
| 600 | 300 | 600 | |||
| 300 | 300 | 600 | |||
| 600 | 600 | 300 | |||
| 300 | 900 | 450 | |||
| 450 | 900 | 600 | |||
| 600 | 450 | 300 | |||
| 300 | 900 | 300 |
Рис. 1
Задача 2
Определить реакции опор балки, нагруженной, как показано на рисунке 2. Исходные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2
| №№ варианта и схемы | a1, м | q кН/м | a2, м | F, кН | α, град. | m, кНм | a3, м |
| 4,0 | 4,0 | 2,0 | |||||
| 3,0 | 3,0 | 4,0 | |||||
| 2,0 | 4,0 | 4,0 | |||||
| 2,0 | 6,0 | 2,0 | |||||
| 4,0 | 3,0 | 3,0 | |||||
| 2,5 | 3,5 | 4,0 | |||||
| 3,0 | 5,0 | 2,0 | |||||
| 3,0 | 4,0 | 3,0 | |||||
| 2,5 | 4,5 | 3,0 | |||||
| 2,0 | 3,0 | 5,0 |
Рис. 2
Задача 3
Для сечения сборных элементов зданий (рис.3) определить положение центра тяжести. Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 3.
Таблица 3
| №№ варианта и схемы | a, м | b,м | h1, м | h2, м |
| 1,5 | 3,0 | 6,0 | 4,0 | |
| 2,4 | 2,0 | 4,5 | 5,0 | |
| 1,8 | 2,4 | 2,0 | 4,0 | |
| 4,0 | 2,0 | 3,0 | 2,4 | |
| 3,0 | 2,0 | 1,5 | 2,0 | |
| 1,2 | 1,0 | 4,0 | 3,0 | |
| 3,0 | 1,5 | 1,8 | 3,2 | |
| 2,0 | 3,0 | 1,0 | 2,0 | |
| 1,2 | 2,4 | 1,5 | 3,0 | |
| 1,6 | 2,0 | 2,4 | 2,0 |
Рис. 3
Задача 4
По оси ступенчатого бруса приложены силы F1 и F2. Необходимо построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений, определить абсолютную деформацию бруса (рис. 4). Принять Е-2,1*105 МПа. Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 4.
Таблица 4
| №№ варианта и схемы | F1, кН | F2, кН | l1, м | l2, м | l3, м | А, см2 |
| 1,0 | 1,2 | 1,4 | 4,0 | |||
| 1,2 | 1,4 | 1,6 | 6,0 | |||
| 1,4 | 1,6 | 1,8 | 3,5 | |||
| 1,6 | 1,8 | 2,0 | 4,5 | |||
| 1,8 | 1,6 | 1,4 | 4,0 | |||
| 2,0 | 1,4 | 1,2 | 6,5 | |||
| 1,8 | 2,0 | 2,4 | 7,5 | |||
| 1,6 | 1,4 | 1,2 | 6,0 | |||
| 1,4 | 1,2 | 1,0 | 5,0 | |||
| 1,2 | 1,4 | 1,6 | 4,0 |
Рис. 4
Задача 5
Для двухопорной балки (рис. 5) построить эпюры изгибающих моментов и поперечных сил, подобрать сечение стального двутавра. Расчет провести по допускаемым напряжениям, приняв [Ϭ]=160 МПа. Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 5.
Таблица 5
| №№ варианта и схемы | F1, кН | F2, кН | m, кНм | l1, м | l2, м | l3, м |
| 2,0 | 6,0 | 2,0 | ||||
| 4,0 | 4,0 | 2,0 | ||||
| 5,0 | 3,0 | 2,0 | ||||
| 2,0 | 3,0 | 5,0 | ||||
| 3,0 | 3,0 | 4,0 | ||||
| 1,0 | 4,0 | 5,0 | ||||
| 2,0 | 5,0 | 3,0 | ||||
| 1,0 | 6,0 | 3,0 | ||||
| 4,0 | 3,0 | 3,0 | ||||
| 1,5 | 4,5 | 4,0 |
Рис. 5
Контрольная работа №2
Задача 1
Для заданной статически определимой фермы (рис. 6) необходимо построить диаграмму Максвелла-Кремоны; по построенной диаграмме определить числовые значения усилий и составить таблицу расчетных усилий. Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 6.
Таблица 6
| №№ варианта и схемы | F1, кН | d, м | h1, м | h, м |
| 3,0 | 2,0 | 4,0 | ||
| 4,0 | 3,0 | 3,5 | ||
| 5,0 | 2,5 | 4,5 | ||
| 6,0 | 3,0 | 4,0 | ||
| 5,0 | - | 3,5 | ||
| 4,0 | 2,5 | 4,0 | ||
| 3,0 | - | 4,5 | ||
| 4,0 | 3,0 | 4,0 | ||
| 5,0 | 2,0 | 3,5 | ||
| 6,0 | 2,5 | 4,5 |
Рис. 6
Задача 2
Построить эпюры Q и М для неразрезной балки (рис.7). Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 7.
Таблица 7
| №№ варианта и схемы | F1, кН | q, кН/м | F2, кН |
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
Рис. 7