Кафедра №16

Кафедра №16. Физика прочности

ОСНОВЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

И ФИЗИКИ ПРОЧНОСТИ

(для групп Т7-07, 07а, 11, 21, 25, 25a, 38, 40)

ЛЕКЦИИ

1-2 недели. Введение.

Задачи курса. Проблемы обеспечения прочности конструкций новой техники. Микро- и макроструктура материалов, модель сплошной однородной среды. Принцип Сен-Венана и принцип независимости действия сил. Внутренние силы, метод сечений, напряжения. Деформация тела (упругая и пластическая). Виды деформаций. Деформация элементарного объема.

Растяжение-сжатие прямолинейного стержня.

Внутренние силы, напряжения, деформация, закон Гука, потенциальная энергия. Предел текучести и временное сопротивление при растяжении, допускаемые напряжения, расчет на прочность.

3-4 недели. Теория напряженно-деформируемого состояния. Критерии прочности.

Сложное напряженное состояние, главные напряжения, тензор напряжений. Анализ плоского и объемного напряженного состояния, чистый сдвиг. Круги Мора. Деформируемое состояние, тензор деформаций. Закон Гука для одноосного и трехосного напряженного состояния, для чистого сдвига, обобщенный закон Гука. Критерий прочности: первые три теории прочности, теория Мора.

5-6 недели. Кручение прямого бруса.

Исходные положения, касательные напряжения и угол закручивания. Расчет на прочность и жесткость.

7-8 недели. Плоский изгиб прямого бруса.

Изгибающий момент и поперечная сила. Дифференциальные зависимости Журавского (без вывода). Чистый и поперечный изгиб. Гипотеза плоских сечений при чистом изгибе, кривизна изогнутой оси и нормальные напряжения. Нормальные и касательные напряжения при поперечном изгибе. Расчет на прочность.

Сложное нагружение прямолинейного стержня.

Нормальные и касательные напряжения в поперечном сечении. Алгоритм расчета на прочность при сложном нагружении.

9-10 недели. Энергетические методы определения перемещений прямолинейного стержня.

Потенциальная энергия при растяжении-сжатии, изгибе, кручении и сложном нагружении. Теорема Кастильяно. Интеграл Мора.

Безмоментная теория оболочек вращения.

Уравнение Лапласа, уравнение равновесия отсеченной части оболочки.

11-12 недели. Механические свойства материалов.

Однократное статическое нагружение, диаграмма растяжения и характеристики прочности и пластичности. Длительное статическое нагружение: ползучесть, релаксация напряжений, длительная прочность. Длительное циклическое нагружение, кривая усталости, предел выносливости.

13-14 недели. Физические механизмы деформации и разрушения.

Идеальный кристалл. Упругая и пластическая деформация идеального кристалла. Теоретическое определение сопротивления пластическому сдвигу по Френкелю. Закономерности пластической деформации реальных монокристаллов.

15-16 недели.

Дефекты кристаллической решетки. Определение дислокации. Краевая и винтовая дислокации. Движение дислокаций и связанное с ним пластическое деформирование.

Дислокация в поле напряжений. Сила, действующая на дислокацию. Источник дислокаций Франка-Рида. Трактовка деформационного упрочнения с позиций теории дислокаций.

Теоретическое сопротивление хрупкому разрушению. Теория хрупкого разрушения Гриффитса.

УПРАЖНЕНИЯ

1. Растяжение-сжатие. Статически определимые брус и стержневая система. Статически неопределимые брус и стержневая система - 6 часов.

2. Плоское напряженное состояние. Определение напряжений в произвольных площадках по главным напряжениям. Определения главных напряжений - 3 часа.

3. Кручение. Эпюры крутящих моментов. Расчет на прочность и жесткость бруса круглого и прямоугольного поперечного сечения - 3 часа.

4. Плоский изгиб. Построение эпюр внутренних силовых факторов. Расчет нормальных и касательных напряжений. Расчет на прочность – 5 часов.

5. Определение перемещений с помощью интеграла Мора. Перемещение при изгибе - 2 часа.

6. Тонкостенная оболочка. Расчет на прочность оболочки, состоящей из частей различной формы - 3 часа.

7. Деформация прямолинейного стержня при сложном нагружении. Построение эпюр внутренних силовых факторов. Расчет на прочность стержня при сложном нагружении, общий случай. - 2 часа.

8. Косой изгиб. Внецентренное растяжение-сжатие. - 2 часа.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1-ая работа. Определение механических свойств материалов при испытании на растяжение - 2 часа.

2-ая работа. Определение механических свойств материалов при испытании на сжатие - 1 час.

3-ая работа. Определение механических свойств материалов при испытании на кручение - 1 час.

4-ая работа. Расчетно-экспериментальное определение напряжений при плоском изгибе - 2 часа.

КУРСОВАЯ РАБОТА

Студент по индивидуальному заданию выполняет курсовую работу "Расчет элементов конструкций на прочность и жесткость", состоящую из 5-ти частей.

Срок выдачи задания 2-я неделя. Сдача поэтапная, на 3-ей, 5-ой, 8-ой, 12-ой и 15-ой неделях.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Ф42

Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1979, 1986.

620

С54

Соболев Н.Д., Богданович К.П., Механические свойства материалов и основы физики прочности. М.:МИФИ, 1985.

539

С54

Соболев Н.Д., Лабораторный практикум по курсу "Основы сопротивления материалов и физики прочности". М.: МИФИ, 1989.

Дополнительная

Б44

Беляев Н.М., Сборник задач по сопротивлению материалов. М.: Наука, 1970, 1968.

2*.

539.3

П62

Пособие к решению задач по сопротивлению материалов. М.: Высшая школа, 1985.

3*.

539

Е30

Егоров В.И. Расчет на прочность при динамическом действии нагрузок. М.: МИФИ, 1994.

* - книга находится в читальном зале