5036
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
П.А. Хазов
Основы механики
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся
по организации самостоятельной работы)
по дисциплине «Теоретическая механика. Сопротивление материалов» для обучающихся по направлению подготовки 07.03.03 Дизайн архитектурной среды
Нижний Новгород
2022
1
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
П.А. Хазов
Основы механики
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся
по организации самостоятельной работы)
по дисциплине «Теоретическая механика. Сопротивление материалов» для обучающихся по направлению подготовки 07.03.03 Дизайн архитектурной среды
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
2
УДК 624.04(075)
Хазов, П.А. Основы механики: учебно-методическое пособие / П.А. Хазов; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 14 с. : ил. – Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, планы практических занятий, а также методические рекомендации по организации самостоятельной работы обучающихся по дисциплине «Теоретическая механика. Сопротивление материалов». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекциям и практическим занятиям, организации самостоятельной работы по направлению подготовки 07.03.03 Дизайн архитектурной среды.
©П.А. Хазов 2022
©ННГАСУ, 2022.
3 |
|
Введение__________________________________________________________ |
4 |
Рекомендации обучающимся по подготовке к лекциям___________________ |
5 |
Содержание дисциплины____________________________________________ |
5 |
Рекомендации обучающимся по подготовке к практическим занятиям_____ |
9 |
Общие рекомендации по организации самостоятельной работы__________ |
11 |
Вопросы для подготовки к экзамену___________________________________ |
11 |
Печатные и электронные издания____________________________________ |
12 |
4
Введение
Задача курса «Теоретическая механика. Сопротивление материалов» для обучающихся по направлению подготовки 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды» заключается в формировании у них понимания работы строительных конструкций зданий и сооружений, инженерного мышления. Приводятся основные методы расчета на прочность, жесткость и устойчивость.
5
1. Рекомендации обучающимся по подготовке к лекциям
Цель курса
–Способствовать осознанному, свободному и целенаправленному решению основной задачи – поиску новых форм и совершенных решений;
–Ознакомить с основными понятиями и методами Теоретической механики, Сопротивления материалов и помочь формированию рационального и логического мышления.
Виды учебных занятий - лекции, практические занятия, расчетная работа, экзамен. Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения
изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.
Общие рекомендации при работе с конспектом лекций:
1.Написание конспекта лекций: кратко, схематично, последовательно фиксировать основные положения, выводы, формулировки, обобщения, помечать важные мысли, выделять ключевые слова, термины.
2.Ознакомление с терминами, понятиями с помощью энциклопедий, словарей, справочников с выписыванием толкований в тетрадь.
3.Определение вопросов, терминов, материала, который вызывает трудности, пометить и попытаться найти ответ в рекомендуемой литературе. Если самостоятельно не удается разобраться в материале, необходимо сформулировать вопрос и задать преподавателю на консультации, на практическом занятии.
2.Содержание дисциплины
2.1Тематический план лекций по дисциплине
|
|
Кол-во ча- |
Форма контроля |
|
Наименование темы |
сов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Теоретическая механика. Основные понятия и |
1 |
конспект |
определения. Аксиомы статики. |
|
|
|
|
|
|
|
2. Теория пар сил. Приведение плоской системы сил к |
2 |
конспект |
|
центру. |
|
|
|
3. Центр тяжести тела. Центр тяжести плоских фигур. |
2 |
конспект |
|
|
|
|
|
4. Сопротивление материалов. Введение в статику |
1 |
конспект |
|
деформируемого тела, гипотезы сопромата, виды |
|
|
|
напряженно-деформированного состояния. |
|
|
|
5. |
Растяжение и сжатие. |
2 |
конспект |
|
|
|
|
6. |
Геометрические характеристики плоских сечений. |
2 |
конспект |
|
|
|
|
7. |
Поперечный изгиб прямого бруса. |
2 |
конспект |
|
|
|
|
8. |
Сдвиг и кручение. |
2 |
конспект |
|
|
|
|
9. |
Устойчивость центрально-сжатых стержней. |
2 |
конспект |
|
|
|
|
|
Итого: |
16 |
|
|
|
|
|
6
Тема 1. Теоретическая механика. Основные понятия и определения. Аксиомы статики
Даны основные понятия и определения. Абсолютно твердое тело. Деление теоретической механики на статику, кинематику и динамику. Основные понятия статики. Факторы определяющие силу: точка приложения, линия действия или направление, модуль или величина. Аксиомы статики: Аксиома инерции, Аксиома равновесия системы двух сил, Аксиома присоединения или исключения уравновешенной системы сил, Аксиома параллелограмма, Аксиома действия и противодействия, Аксиома отвердевания, Аксиома освобождаемости от связей. Простейшие типы связей.
Вопросы для самоконтроля.
1.Предмет механики и предмет теоретической механики.
2.Аксиомы статики.
3.Какими факторами определяется сила?
4.Простейшие типы связей.
Тема 2. Теория пар сил. Приведение плоской системы сил к центру
Определение момента силы относительно центра. Правило знаков: момент силы считается
положительным, если сила стремится повернуть тело против хода часовой стрелки и отрица-
тельным, если она вращает тело по ходу часовой стрелки. Определение вектор-момента силы Р. Теорема Вариньона (о моменте равнодействующей сходящихся сил). Пара сил и ее свойства. Дается определение пары сил. Действие пары сил на твердое тело определяется тремя факторами: плоскостью действия, направлением вращения в этой плоскости, величиной момента. Вводят понятие вектор-момента пары. Теоремы об эквивалентности пар. Сложение пар сил. Условия равновесия системы пар.
Вопросы для самоконтроля.
1.Пара сил и ее свойства. Теоремы об эквивалентности пар.
2.Теорема о сложении пары сил.
3.Теорема об эквивалентности пар на плоскости.
4.Теорема Вариньона (о моменте равнодействующей сходящихся сил).
Тема 3: Центр тяжести тела. Центр тяжести плоских фигур.
Даны определения центра тяжести твердого тела. Методы определения положения центра тяжести:
1.Метод интегрирования.
2.Учет симметрии.
Если тело имеет плоскость, ось или центр симметрии, то его центр тяжести расположен соответственно: в этой плоскости, на этой оси или в этом центре симметрии.
3.Метод разбиения.
4.Метод отрицательных площадей.
5.Метод группировки.
Центры тяжести простейших фигур: треугольника, кругового сектора.
Вопросы для самоконтроля.
1.Метод разбиения для определения положения центра тяжести.
2.Определение центра тяжести твердого тела.
3.Выражения координат центра тяжести однородного тела.
4.Метод отрицательных площадей для определения положения центра тяжести.
Тема 4: Сопротивление материалов. Введение в статику деформируемого тела, гипотезы сопромата, виды напряженно-деформированного состояния
Основная задача сопротивления материалов. Необходимые требования при проектировании конструкций или их элементов: прочность, жесткость, устойчивость. Расчетная схема и
7
классификация систем. Геометрические особенности элементов системы. Вводятся понятия стержень, тонкостенные конструкции, массив. Нагрузки и воздействия. Все воздействия на конструкции и сооружения делятся на три группы: силовые, температурные и кинематические.
Классификация нагрузок по различным признакам. Интенсивность нагрузки. Классификация нагрузки по динамическим характеристикам: статические, динамические и повторнопеременные (циклические). Деление воздействий по продолжительности. Подробнее о нагрузках можно узнать в СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». Гипотезы сопротивления материалов. Метод сечений. Напряжения. Внутренние усилия в брусе. Виды напряженнодеформированного состояния.
Вопросы для самоконтроля.
1.В чем состоит задача расчета на прочность? На жесткость? На устойчивость?
2.Что называется стержнем (брусом)?
3.По каким признакам и как классифицируются нагрузки?
4.Каковы размерности сосредоточенных сил и моментов, интенсивности распределенной нагрузки?
Тема 5: Растяжение и сжатие
Напряжения и деформации. Дается правило знаков. Закон Гука. Коэффициент Пуассона. Механические испытания материалов. Расчет на прочность. Рассматриваются два метода расчета на прочность: расчет по допускаемым напряжениям; расчет по предельным состояниям.
Вопросы для самоконтроля.
1.Закон Гука. Механические испытания материалов.
2.Дать определение поперечной деформации.
3.Диаграмма растяжения стального образца.
4.Расчет на прочность.
Тема 6: Геометрические характеристики плоских сечений
Даются понятия статических моментов сечения. Определяются моменты инерции сечения относительно центра (оси), моменты инерции относительно параллельных осей. Рассматриваются моменты инерции простых сечений: прямоугольника, круга.
Вопросы для самоконтроля.
1.Момент силы относительно точки.
2.Моменты инерции относительно параллельных осей.
3.Статические моменты сечения.
4.Каким свойством обладают главные центральные моменты инерции сечения?
Тема 7: Поперечный изгиб прямого бруса
Дается определение изгиба. Рассматриваются внутренние силовые факторы, возникающие при прямом изгибе поперечных сечений балки. Даются понятия чистого и поперечного изгиба. Внутренние усилия в балке. Нормальные напряжения при изгибе. Перемещения и деформации. Рациональные сечения балок. Касательные напряжения при изгибе
Вопросы для самоконтроля.
1.Какие внутренние усилия возникают при прямом плоском изгибе?
2.Какие внешние нагрузки вызывают прямой плоский изгиб стержня?
3.Какие напряжения возникают в поперечных сечениях бруса при прямом плоском изгибе? Как они распределяются по высоте сечения?
4.Опасные точки и расчёт на прочность при изгибе.
8
Тема 8: Сдвиг и кручение
Понятие о деформации сдвига. Закон Гука при сдвиге. Установления связи внутренних усилий с напряжениями и деформациями при сдвиге. Определение чистого сдвига. Определение кручения. Рассматриваются внутренние усилия, напряжения при кручении. Дается расчет на прочность при кручении.
Вопросы для самоконтроля.
1.Какие внешние нагрузки вызывают кручение стержня?
2.Какие внутренние усилия возникают при кручении? Как определяется их знак?
3.Запишите условия прочности и жесткости при кручении.
4.Изгиб и кручение бруса круглого поперечного сечения. Общий случай нагружения круглого стержня.
Тема 9: Устойчивость центрально-сжатых стержней
Понятие об устойчивости равновесия упругих тел. Виды равновесного состояния тела. Определение критической силы. Дается вывод формулы Эйлера для критической силы сжатого стержня. Формула Ясинского. Вводится понятия критического напряжения и гибкости стержня. Классификация сжатых стержней.
Вопросы для самоконтроля.
1.Практический метод расчёта сжатых стержней на устойчивость.
2.Устойчивость сжатых стержней. Основные понятия.
3.Пределы применимости формулы Эйлера.
4.Влияние способов закрепления концов стержня на величину критической силы.
9
3.Рекомендации обучающимся по подготовке к практическим занятиям
Входе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать конспекты лекций, основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы. Практические занятия проводятся для закрепления усвоенной информации, приобретения навыков ее применения для решения практических задач в своей области. В соответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. При подготовке к занятиям можно также подготовить вопросы по изучаемым темам.
|
|
Кол-во ча- |
Форма контроля |
|
Наименование темы |
сов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Связи и их реакции. Система сходящихся сил. |
2 |
решение задач |
|
|
|
|
2. Равновесие системы сходящихся сил. |
2 |
решение задач |
|
3. Плоская система сил. |
2 |
решение задач |
|
|
|
|
|
4. Равновесие плоской системы сил. |
2 |
решение задач |
|
|
|
|
|
5. |
Центр тяжести тела. Центр тяжести плоских фигур. |
2 |
решение задач |
|
|
|
|
6. |
Равновесие составных систем. |
2 |
решение задач |
|
|
|
|
7. |
Растяжение и сжатие. |
4 |
решение задач |
|
|
|
|
8. |
Геометрические характеристики плоских сечений. |
4 |
решение задач |
|
|
|
|
9. |
Поперечный изгиб прямого бруса. |
4 |
решение задач |
|
|
|
|
10. Сдвиг и кручение. |
4 |
решение задач |
|
|
|
|
|
11. Устойчивость центрально-сжатых стержней. |
4 |
решение задач |
|
|
|
|
|
|
Итого: |
32 |
|
|
|
|
|
Тема 1: Связи и их реакции. Система сходящихся сил
Рассматриваются простейшие типы связей. Делаются выводы по каждому типу связи. Виды связей: идеально гладкая поверхность, гибкая невесомая и нерастяжимая нить, жесткий невесомый прямолинейный стержень, подвижная опора, неподвижная опора, сферический шарнир. Подробно решаются примеры с разными типами связей. Дается определение сходящихся сил. Доказывается теорема о трех силах. Рассматривается графическое определение равнодействующей сходящихся сил. Дается аналитическое задание силы.
Тема 2: Равновесие системы сходящихся сил
Рассматриваются условия и уравнения равновесия системы сходящихся сил.
Решение задач по теме. При решении задач по статике рекомендуется придерживаться следующего плана:
1)выбрать тело, равновесие которого будем рассматривать;
2)приложить к нему активные силы;