Файл: Учебное пособие по дисциплине Механика Модуль Прикладная механика.docx

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Государственный университет морского и речного флота

имени адмирала С.О. Макарова»

В. Е. Михайлов

Н. Ю. Иванов

Электронное учебное пособие
по дисциплине

Механика

Модуль «Прикладная механика»

для специальности 24.05.05 «Судовождение»

Санкт-Петербург

2020

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………4

АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ МЕХАНИКА, МОДУЛЬ ПРИКЛАДНАЯ

МЕХАНИКА……………………………………………………………………………………..5

ГЛОССАРИЙ…………………………………………………………………………………….6 1.Задачи и методы сопротивления материалов………..…………………….9

1.1 Реальный объект и расчетная схема……………..………………..……………….10

1.2.Связи и опорные устройства……………..………………………………………...12

1.3. Внешние и внутренние силы. Метод сечений……………….…………………...13

1.4. Дифференциальные уравнения равновесия для внутренних усилий в поперечных сечениях стержней………………………..………………………………………………18

1.5. Допущения, применяемые в сопротивлении материалов……………………….20

1.6. Напряжения…………………………………….………………………………..…22

1.7.Перемещения и деформации………………………….…………………………...25

1.8. Закон Гука и принцип независимости действия сил……………………………26

1.9. Общие принципы расчета конструкции………………………………..………..28

Вопросы для самопроверки……………………………………………………………31

2.Виды испытаний материалов……………………………..……………………..33

2.1.Требования к образцам, и их классификация………………….…………………34

2.2.Испытание на растяжение-сжатие. Диаграммы испытаний…………….……...37

Вопросы для самопроверки………………………………………….…………………44

3.Осевое растяжение – сжатие……………………………………………………...46

3.1.Продольные силы в поперечных сечениях…………….…………………………46

3.2.Напряжение в поперечных сечениях стержня…………………..………………..49

3.3.Расчеты на прочность и жесткость при растяжении-сжатии………………..…..53

3.4.Расчеты статически определимых стержней…………………………..…………55

3.5.Понятие о статически неопределимых системах…………………..……………..57

Вопросы для самопроверки……………………………………………………………59

4.Геометрические характеристики плоских сечений…………………….61

4.1.Статические моменты сечения……………………………………………..……...61

4.2.Моменты инерции плоских сечений простой формы………………….………...63

4.3.Моменты сопротивления…………………………………………………………..67

Вопросы для самопроверки……………………………………………………………67

5.Кручение, сдвиг, срез………….………………………………………………………68

5.1.Напряжения в поперечном сечении……………………………..………………...68

5.2.Деформации при кручении и условие жесткости вала…………………………..72

5.3.Расчеты на прочность и жесткость валов круглого и кольцевого сечений….…72

5.4.Расчет заклепок на смятие и листов на разрыв…………………………………..74

Вопросы для самопроверки……………………………………………………………75

6.Прямой изгиб………………………………………………………………………..……77

6.1.Построение эпюр поперечной силы и изгибающего момента………….……….77

6.2.Основные дифференциальные соотношения теории изгиба…………………….82

6.3.Напряжение при чистом изгибе……………………………………………………84

Вопросы для самопроверки……………………………………………………………89

7.Сложное сопротивление……………………………….…………………………..90

7.1.Расчет балки, подверженной косому или пространственному изгибу….……...91

7.2.Изгиб с растяжением (сжатием)………………….……………………………….92

7.3.Внецентренное сжатие или растяжение………………….………………………93

7.4.Критерии предельного состояния материала при сложном напряженном состоянии………………….…………….… ………………………………………..………….95

Вопросы для самопроверки……………………………………………………………99

8.Прочность при переменных и циклически изменяющихся напряжениях…………………………………………………………………………….100

8.1.Усталость и выносливость материалов…………………….……………………100

8.2.Основные характеристики цикла и предел усталости……………….…………102

8.3.Расчет коэффициентов запаса усталостной прочности………………….……...104

Вопросы для самопроверки………………………………………………..…………105

9.теория машин и механизмов…………………………………………………...107

9.1.Инженерное проектирование. Машина и механизм………………………..…..107

9.2.Машины и их классификация……………………….…………..……………….108

9.3.Структура механизмов…………………..…………………………………..……120

9.4.Порядок структурного исследования плоского механизма…………..………...124

9.5.Кинематический анализ механизмов……………..…………………...…………124

9.5.Силовой (кинетостатический) анализ механизмов…………………....………..133

9.6.Трение в механизмах. Виды трения…………………………………………..…136

9.7.Динамика машин и механизмов…………………………………………………139

9.8.Механический кпд механизма………………….……………………..…………144

9.9.Регулирование периодических колебаний угловой скорости с помощью

маховика………………………………………………………………………………..147

Вопросы для самопроверки………………………………………………………......150

Библиографический список………………………………………………..………152

ВВЕДЕНИЕ

Электронное учебное пособие по дисциплине «Механика. Модуль прикладная механика» направлено на формирование универсальных общепрофессиональных компетенций в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом по уровню специалитета:

(ОК-2) пониманием сущности и социальной значимости своей будущей профессии, проявлением к ней устойчивого интереса, высокой мотивацией к работе;

(ОК-3 )владением математической и естественнонаучной культурой как частью профессиональной и общечеловеческой культуры;

(ОК-13) способностью собирать и интерпретировать с использованием

современных информационных технологий данные, необходимые для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам;

(ПК-2) способностью и готовностью к самостоятельному обучению в новых условиях производственной деятельности с умением установления приоритетов для достижения цели в разумное время ;

(ПК-12) способностью и готовностью устанавливать причины отказов судового оборудования, определять и осуществлять мероприятия по их предотвращению;

(ПК-30) способностью участвовать в фундаментальных и прикладных исследованиях в области судов и судового оборудования;

(ПК-31) способностью создавать теоретические модели, позволяющие прогнозировать свойства объектов профессиональной деятельности;

(ПК-32) способностью разрабатывать планы, программы и методики проведения исследований объектов профессиональной деятельности;

(ПК-33) способностью выполнять информационный поиск и анализ информации по объектам исследований;

(ПК-34) способностью осуществлять и анализировать результаты исследований, разрабатывать предложения по их внедрению;

Электронное учебное пособие предназначено для обучающихся по направлению подготовки специальностей 26.05.05 «Судовождение» и может быть использовано при изучении других дисциплин, направленных на формирование общепрофессиональных компетенций.

В электронном учебном пособии содержится вопросы, относящиеся к дисциплинам, которые традиционно входят в курс прикладной механики.

Цель электронного учебного пособия – сообщить студентам необходимые сведения из области кинематики и динамики механизмов, теоретических основ сопротивления материалов, а также методы расчёта на прочность, жёсткость деталей машин и механизмов, дать первые практические навыки расчётов и проектирования деталей и механизмов. Курс "Прикладная механика" является

базой для изучения профилирующих дисциплин, требующих умения проводить расчёты на прочность, долговечность, а так же навыков конструирования.

Содержание данного электронного учебного пособия соответствует рабочей программе дисциплины и основано на материалах отечественных и зарубежных исследований.

Каждый раздел электронного учебного пособия включает контрольные вопросы и тестовые задания.