Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников средних специальных учебных заведений по специальностям (стр. 4 из 8)
Следует уяснить расчет заклепок, сварных соединений и врубок. Явление среза всегда «осложнено» наличием других напряжений.
Вопросы для самоконтроля
- Диаметры штифтов предохранительной муфты, соединяющей два вала, должны быть выбраны таким образом, чтобы при достижении передаваемым моментом предельного значения штифты разрушались (срезались). Какая механическая характеристика материала штифтов должна быть использована в расчете?
- Практические расчеты на срез и смятие.
Проверить прочность заклепочного соединения на срез и смятие, если F = 60 кН; [τc] = 100 МПа;
= 240 МПа; d = 20 мм: z = 3 
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление об основных предпосылках и условностях расчета; соединениях работающих на срез и смятие;
знать напряжения и деформации, возникающие при работе на срез и смятие;
уметь проводить испытание материалов на срез; выполнять расчеты на прочность по предельному состоянию заклепочных, болтовых (без зазора), сварных соединений.
Тема 2.4. Геометрические характеристики плоских сечений
В теории изгиба важную роль играют моменты инерции.
Перед изучением этой темы по учебнику теоретической механики повторите материал о статическом моменте и о нахождении центров тяжести плоских фигур.
При изучении темы обратите внимание на теорему о переносе осей. Эта формула наглядно показывает, что наименьшим из моментов инерции относительно нескольких параллельных осей является момент инерции относительно той оси, которая проходит через центр тяжести.
В теории изгиба важную роль играют главные центральные оси. Если сечение состоит из ряда прокатных профилей, то необходимо при вычислениях пользоваться данными таблиц сортамента.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое статический момент сечения?
2. Что такое осевой и центробежный моменты инерции плоского сечения?
3. Изменяются ли центробежные и осевые моменты инерции при повороте осей? При параллельном переносе?
4. Что такое главные центральные оси инерции?
5. Какая связь существует между моментами инерции относительно параллельных осей, из которых одна является центральной?
6. Напишите формулы для вычисления осевых моментов инерции для прямоугольника, равнобедренного треугольника, круга и кольца.
7. Как определяют осевые моменты инерции сложных составных сечений?
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление о физическом смысле осевых центробежных и полярных моментах инерции; главных центральных осях и главных центральных моментах инерции;
знать моменты инерции простейших сечений.
Тема 2.5. Изгиб
Теория чистого изгиба имеет как внешнюю, так и смысловую аналогию с теорией кручения — аналогичное распределение напряжений по поперечному сечению: наличие опасных точек сечения, аналогичные геометрические характеристики прочности и жесткости сечения, аналогичный подход к оценке рациональности формы сечения. Следует научиться строить эпюры изгибающих моментов по характерным точкам и рассчитывать балки на прочность.
Вопросы для самоконтроля
1. В каком случае балка работает на изгиб?
2. Что такое чистый и поперечный изгиб? Какие внутренние силовые факторы возникают в поперечных сечениях бруса в этих случаях?
3. Каким методом определяют внутренние силовые факторы, действующие в поперечных сечениях на изгиб?
4. Чему равна поперечная сила и изгибающий момент в произвольном сечении балки при изгибе?
5. Для чего строятся эпюры поперечных сил и изгибающих моментов?
6. Сформулируйте правило знаков для поперечной силы и изгибающего момента.
7. Как меняется характер эпюр поперечных сил и изгибающих моментов в точках приложения сосредоточенных, сил и моментов?
8. Напишите формулы для определения осевых моментов сопротивления при изгибе для прямоугольника, круга и кольца.
9. Изгиб прямого бруса.
1 Для какого варианта эпюра поперечных сил построена верно?
2 На каком участке бруса эпюра изгибающих моментов имеет вид квадратной параболы?
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление о дифферинциальных зависимостях при изгибе; линейных и угловых перемещениях; жесткости при изгибе;
знать виды изгиба и внутренние силовые факторы; правила построения и контроля эпюр поперечных сил и изгибающих моментов; распределение нормальных напряжений по сечению при изгибе; условия прочности;
уметь строить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов по длине балок; выполнять расчеты балок на прочность по предельному состоянию.
Тема 2.6. Сдвиг и кручение
Обратите внимание на полную смысловую аналогию закона Гука при сдвиге и при растяжении (сжатии); сравните значения модулей упругости материала при сдвиге и при продольном деформировании (жесткость любого материала при сдвиге меньше). При кручении напряжения распределяются по поперечному сечению неравномерно (в линейной зависимости от расстояния точки до полюса сечения), опасными являются все точки контура сечения. Геометрическими характеристиками прочности и жесткости сечения являются соответственно полярный момент сопротивления и полярный момент инерции, значения которых зависят не только от площади, но и от формы сечения. Рациональным (т.е. дающим экономию материала) является кольцевое сечение, имеющее по сравнению с круглым сплошным меньшую площадь при равном моменте сопротивления (моменте инерции). Следует понять правила построения эпюр крутящих моментов.
В результате изучения темы студент должен:
Иметь представление о жесткости сечения, моменте сопротивления при кручении, напряженном состоянии в точке; о расчете цилиндрических винтовых пружин;
Знать закон Гука; правила построения эпюр крутящих моментов; формулы.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем состоит деформация сдвига?
2. Что такое модуль сдвига и как он связан с модулем продольной упругости?
3. Как определяется крутящий момент в произвольном сечении?
4. Какая зависимость существует между передаваемой валом мощностью, вращающим моментом и угловой скоростью?
5. На каких гипотезах и допущениях основаны выводы формул для определения касательных напряжений и углов поворота сечений при кручении бруса круглого сечения?
6. Каков закон изменения касательных напряжений по площади поперечного сечения при кручении?
7. Что является геометрическими характеристиками сечения вала при кручении?
8. Почему выгоднее применять валы кольцевого, а не сплошного сечения?
Тема 2.7. Изгиб и кручение. Гипотезы прочности
В этой теме рассматривается случай сложного сопротивления. Перед изучением темы повторите главы, в которых изложена проверка прочности при изгибе по главным напряжениям, когда известны нормальные напряжения s и касательные t. В случае изгиба с кручением также возникают нормальные и касательные напряжения.
Вопросы для самоконтроля
1. Почему в случае одновременного действия изгиба и кручения оценку прочности производят, применяя гипотезы прочности?
2. Приведите примеры деталей, работающих на изгиб с кручением.
3. Какие точки поперечного сечения являются опасными, если брус круглого поперечного сечения работает на изгиб с кручением?
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление о гипотезах прочности, эквивалентном напряжении;
знать внутренние силовые факторы, возникающие в поперечном сечении бруса; порядок расчета бруса круглого поперечного сечения при совместном действии изгиба и кручения.
Тема 2.8. Устойчивость центрально-сжатых стержней
При изучении темы обратите внимание на предел применимости формулы Эйлера. Следует понять, что при расчетах на устойчивость в отличие от расчетов на прочность предельное напряжение (здесь — критическое напряжение s ) зависит не только от материала бруса, но и от его геометрических размеров, формы сечения, а также способа закрепления концов.
Вопросы для самоконтроля
1. На примере сжатого стержня объясните явление потери устойчивости.
2. Что такое критическая сила?
3. Что такое гибкость стержня и предельная гибкость материала? От каких факторов они зависят?
4. Какое сечение стержня (сплошное или кольцевое) более рационально с точки зрения устойчивости и почему?
В результате изучения темы студент должен:
иметь представление об устойчивости и неустойчивости формах равновесия центрально-сжатых стержней; критическом напряжении, расчете по предельному состоянию;
знать порядок расчета сжатых стержней по формуле Эйлера, условия устойчивости сжатых стержней.
Раздел 3. ДЕТАЛИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
Данный раздел курса технической механики завершающий, он требует от студентов владения методиками теоретической механики и сопротивления материалов. При изучении деталей механизмов и машин важнейшую роль играют рисунки и чертежи, приводимые в учебной литературе; их следует изучать весьма внимательно. Изучение механизмов и их деталей следует вести в единой последовательности:
1) назначение, устройство, принцип работы; 2) оценка достоинств и недостатков, область применения; 3) краткие сведения о материалах; 4) основные расчетные параметры, геометрические и кинематические соотношения; 5) расчет на прочность, износостойкость и др. (если таковой предусмотрен учебной программой).