Сопративление метериалов Расчет неразрезной балки по уравнению трех моментов Расчет однопролетных статически неопределимых балок

Учебное пособие предназначено для студентов немашиностроительных специальностей при выполнении ими контрольных заданий и курсового проекта по механике (прикладной механике). Оно состоит из двух частей.

Первая часть – методические указания и задания к расчетно-графическим работам № 1 и № 2.

Вторая часть – методические указания и задания к курсовому проекту.

Расчетно-графическая работа № 1 включает задачи по разделу «Сопротивление материалов» («Основы расчетов на прочность»), расчетно-графическая работа № 2 – задачу по расчету зубчатой передачи.

Вариант каждого задания выдается студенту преподавателем и состоит из четырех цифр. Исходные данные согласно варианту выбираются следующим образом. Например, при варианте 4379 для задачи 1.1 необходимо из табл. 1.1 взять данные:

первая цифра – 4: А1/А = 2,0;

вторая цифра – 3: b/l = 2,0, F1/F = –2;

третья цифра – 7: с/l = 2,0, F2/F = –3, материал – Алюм. спл. АК-4;

четвертая цифра – 9: № схемы – IV, a/l = 2,0, F3/F = –1,0.

Аналогично выбираются данные ко всем задачам.

Расчетно-графические работы № 1 и № 2 и расчетная часть курсового проекта должны быть оформлены в виде расчетно-пояснительной записки на листах писчей бумаги формата А4.

Образец титульного листа записки курсового проекта приведен в прил. 1.

На каждом листе пояснительной записки должна быть рамка с основной надписью, на первом листе формы 2, на последующих – формы 2а (прил. 2 и 3). Текст записки должен быть напечатан на компьютере или написан от руки чернилами на одной стороне каждого листа с оставлением полей: слева – не менее 5 мм от линии рамки, справа – не менее 3 мм, сверху – 15 мм, снизу – 10 мм. Все листы записки должны быть сшиты в альбом с обложкой из плотной бумаги.

Графическая часть курсового проекта выполняется на листах чертежной бумаги, формат и количество которых определяются содержанием задания во второй части указаний.

Схемы и эпюры, встречающиеся при решении задач, также должны быть выполнены с соблюдением масштабных соотношений карандашом с применением чертежных инструментов.

Графическая часть проекта, схемы и эпюры пояснительной записки могут быть выполнены также в графических редакторах ПЭВМ КОМПАС, AutoCAD и др.

Решение каждой задачи желательно выполнять в общем виде, а числовые значения подставлять в конце решения. Расчеты следует производить с точностью до 2–3 значащих цифр после запятой.


1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ К РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИМ РАБОТАМ

1.1. Расчетно-графическая работа № 1

Цель работы – освоение студентами практических методов расчета на прочность элементов конструкций, закрепление знаний, полученных ими на лекциях и практических занятиях по соответствующим разделам курсов «Механика» и «Прикладная механика».

Расчетно-графическая работа № 1 включает задачи по расчету на прочность элементов конструкций при следующих видах деформации: растяжении (сжатии), срезе и смятии, кручении, изгибе, а также при совместном действии изгиба и кручения.

В начале каждой задачи в соответствии с вариантом должны быть записаны исходные данные в виде таблицы и с учетом их значений, в масштабе изображен чертеж к задаче.

Схемы и эпюры, встречающиеся при решении задач, также должны быть выполнены с соблюдением масштабных соотношений карандашом с применением чертежных инструментов.

Решение каждой задачи желательно выполнить в общем виде, а числовые значения подставлять в конце решения. Расчеты следует производить с точностью до 2–3 значащих цифр после запятой.

На обложке расчетно-графической работы № 1 необходимо записать название: «Расчетно-графическая работа № 1 по разделу курса механики (прикладной механики) «Сопротивление материалов» («Основы расчетов на прочность»)». Образец обложки приведен в прил. 4.

Задача 1.1. Растяжение, сжатие

Для консольного бруса переменного сечения (рис. 1.1) построить эпюры нормальной силы, нормальных напряжений и продольных перемещений. Определить из условия прочности допустимое значение нагрузки F и при найденном значении нагрузки вычислить наибольшее перемещение бруса, а также наибольшее удлинение участка а.

Принять А = 200 мм, l = 200 мм, s = [k] = 2, остальные данные взять из табл. 1.1 и табл. 1.2.

Таблица 1.1

Цифра вариан-та

Порядковый номер цифры в варианте

1

2

3

4

A1/A

b/l

F1/F

с/l

F2/F

Материал

№ схемы

a/l

F3/F

1

1,20

1,0

1

1,5

–4

Сталь 20

I

2,5

2,5

2

1,70

1,5

2

1,5

3

Ст. 4

II

2,0

1,5

3

1,50

2,0

–2

1,0

4

Сталь 45

III

2,5

–1,0

Окончание табл. 1.1

Цифра варианта

Порядковый номер цифры в варианте

1

2

3

4

A1/A

b/l

F1/F

с/l

F2/F

Материал

№ схемы

a/l

F3/F

4

2,00

2,5

1

1,0

–3

Сталь 20ХН

IV

2,0

–2,0

5

1,30

1,0

1

2,5

3

Алюмин.
сплав АЛ-4

V

1,5

–1,5

6

1,40

1,5

–1

1,5

–3

Сталь 40Х

I

2,0

2,0

7

1,80

1,5

–1

2,0

–3

Алюмин. сплав АК-4

II

2,5

1,0

8

1,60

1,0

–2

2,0

3

Титановый сплав ВТ-3

III

1,5

–2,5

9

1,90

1,5

–1

1,0

–4

Магниевый сплав МА-5

IV

2,0

–1,0

0

2,00

2,0

2

1,5

–4

Латунь

Л-68

V

1,0

1,0

 

Рис. 1.1

Таблица 1.2

Механические характеристики материалов

1. Пластичные материалы

Материал

Марка

σт, МПа

σв,

МПа

τт,

МПа

Е × 10–5, МПа

μ

1. Сталь углеродистая

Ст3

Ст4

Ст5

20

40

45

230

240

280

220

320

320

380…470 430…550 520…650 400…500 650

600…750

160

170

190

160

220

220

2,0

0,28

2. Сталь легированная

20ХН

40Х

40ХН

12ХНЗА

600

800

750

700

800

1000

900

950

350

440

390

400

2,1

0,30

3. Алюминиевые сплавы

АЛ-4

АК-4

Д-16

200

310

330

260

400

470

120

180

200

0,72

0,30

4. Титановый сплав

ВТ-3

950

1100

500

1,2

0,26

5. Латунь

Л-68

330

450

200

1,2

0,36

6. Магниевый сплав

МА-5

220

300

160

0,72

0,27

2. Хрупкие материалы (чугуны)

Марка

σвр, МПа

σвс, МПа

Е×10–5, МПа

μ

1. СЧ 12-28

2. СЧ 15-32

3. СЧ 18-36

4. СЧ 24-44

5. СЧ 35-56

120

150

180

240

350

500

600

670

800

900

1,2

0,25

Гипотезы (допущения) в сопротивлении материалов. Внутренние силы и метод их изучения (метод сечений). Напряжение полное, нормальное и касательное. Главный вектор и главный момент внутренних сил в сечении. Внутренние силовые факторы в поперечном сечении бруса. Продольные и поперечные силы, крутящий и изгибающий моменты. Их выражения через напряжения. Виды простейших деформаций бруса: растяжение-сжатие, сдвиг, кручение, изгиб. Понятие о расчетной схеме бруса. Расчеты по деформированному и недеформированному состояниям. Принцип независимости действия внешних сил.
Учебное пособие предназначено для студентов немашиностроительных специальностей при выполнении ими контрольных заданий и курсового проекта