Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Автотракторный факультет

Кафедра «Колесные и гусеничные машины»

УТВЕРЖДАЮ

Декан Автотракторного факультета

____________

"____"_____________200___г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Дисциплины В.3.04 «Строительная механика и металлические конструкции»

для специальности 190109 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование»

факультет Автотракторный

кафедра разработчик Колесные и гусеничные машины

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины по специальности 190109 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование» подготовки Инженера Квалификация 65.

Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры колесные и гусеничные машины, протокол №____ от "___"_______200 __года.

Зав. кафедрой КГМ

канд. техн. наук, доцент

Ученый секретарь кафедры

канд. техн. наук, доцент

Разработчик программы

канд. техн. наук, доцент

Челябинск 2011

1. Введение

Учебный курс В.3.04 " Строительная механика и металлические конструкции" относится к циклу специальных дисциплин подготовки по специальности 190109 – “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование”.

1.1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Согласно требованиям п. 7 ГОС к уровню подготовки выпускник по специальности 190205 "Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование", изучив дисциплину "Строительная механика и металлические конструкции", должен:

иметь представление:

- об истории становления и развития дисциплины, теоретических научно - технических проблемах, связанных с изучением строительной механики и металлических конструкций;

- о вкладе российских ученых в развитие дисциплины;

- об основных тенденциях и перспективах развития строительной механики;

знать:

– расчетные схемы строительных машин и механического оборудования, уметь их классифицировать и оценивать несущую способность металлоконструкций с учетом остаточных сварочных напряжений.

– методические, нормативные и руководящие материалы, касающиеся металлических конструкций;

- правила и нормы охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии и противопожарной защиты при работе с металлическими конструкциями.

уметь:

- использовать научно - техническую и справочную литературу для решения конкретных задач по специальности;

- определять несущую способность металлоконструкций строительных машин и механического оборудования;

- рассчитывать и проектировать сварные соединения с учетом остаточных напряжений и оценивать их влияние на прочность и усталостную долговечность при детерминированном и случайном нагружении;

- методы расчета на действие одиночных нагрузок;

- вероятностные методы расчета по критерию текучести;

- методы предельных состояний и допускаемых напряжений;

- критические температуры эксплуатации и критические коэффициенты интенсивности напряжений.

- оценивать влияние параметров отдельных элементов на показатели машины в целом и на этой основе осуществлять оптимальный выбор и агрегатирование названных элементов;

- анализировать результаты экспериментов и высказывать гипотезы о возможных причинах несовпадения результатов эксперимента с тем, что предсказывала теория;

- работать с технической документацией, литературой, научно-техническими отчетами, справочниками и другими информационными источниками;

- оценивать показатели надежности металлических конструкций по данным эксплуатационных наблюдений;

1.2. Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины

Изучение дисциплины основывается на знаниях, навыках и умении, полученных студентами при изучении дисциплин: "Математика", "Физика", "Теоретическая механика", "Технология конструкционных материалов", "Начертательная геометрия", "Инженерная графика", "Сопротивление материалов", "История техники", "Грузоподъемные машины".

Кроме того, студенты должны иметь навыки практического применения методов элементарной и высшей математики и выполнения расчетов с применением ЭВМ, включая самостоятельное составление несложных вычислительных программ.

2. Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины

Освоить основы расчета, конструирования и эксплуатации сварных металлоконструкций механического оборудования и технологических комплексов предприятий строительных материалов, изделий и конструкций.

Овладеть теоретическими и практическими методами:

- определения усилий и перемещений в статически определимых и статически неопределимых системах металлических конструкций подъемно-транспортных и строительных машин;

- определения напряженно-деформированного состояния в узлах и элементах конструкций;

- оценки надежности и долговечности конструкций и узлов;

- конструирования сварных металлоконструкций механического оборудования и строительных машин.

3. Объем и виды учебной работы

Таблица 1 – Состав и объем дисциплины

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Таблица 2 – Разделы дисциплины, виды и объем занятий

4.2. Содержание (и методические рекомендации) разделов и тем дисциплины

1. Предмет, цель и задачи курса.

Значение дисциплины в свете задач повышения надежности, долговечности, технического уровня и конкурентоспособности строительных машин, механического оборудования и технологических комплексов предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. Материалы металлоконструкций. Влияние условий эксплуатации на изменение механических свойств. Хрупкие разрушения. ГОСТы на материалы и сортаменты

2. Кинематический анализ механических систем.

Упругие системы. Геометрически неизменяемые системы. Степень геометрической изменяемости. Образование геометрически неизменяемых систем. Расчетные схемы и их классификация.

3. Перемещения в упругих системах.

Основные теоремы строительной механики о взаимности работ и взаимности перемещений. Формула Мора для определения перемещений. Определение усилий в элементах шарнирно-стержневых систем методом вырезания узлов и сечений

4. Определение усилий в статически неопределимых системах.

Общая идея расчета путем преобразования систем. Метод сил. Метод перемещений. Матричный метод. Определение усилий в статически определимых и статически неопределимых рамных системах с использованием ЭВМ

5. Методы расчета на действие одиночных нагрузок

Понятие о вероятностном процессе нагружения и вероятностном методе расчета по критерию текучести. Методы предельных состояний и допускаемых напряжений. Критические температуры эксплуатации и критические коэффициенты интенсивности напряжений. Определение характеристик трещиностойкости.

6. Усталостная долговечность.

Две стадии циклической долговечности. Схематизация случайного процесса нагружения. Определение эквивалентной амплитуды напряжений и числа повреждающих циклов. Долговечность на стадии образования усталостной трещины с учетом остаточных напряжений. Долговечность на стадии развития трещины (живучесть). Пути повышения живучести. Влияние смены окружающей температуры на развитие усталостной трещины.

7. Расчет и конструирование стержневых конструкций

Сплошностенчатые стержни как элементы систем. Устойчивость сжатых и сжатоизогнутых составных стержней. Расчетные параметры панелей поясов и элементов решеток. Расчет решетчатых конструкций по деформированному состоянию.

8. Балочные конструкции.

Типы сечений. Общий расчет балочных конструкций на прочность и устойчивость. Кручение тонкостенных балок. Стесненный изгиб балок. Определение геометрических параметров сечений составных балок. Оптимизация высоты сечения балок. Соединение пояса со стенкой. Местная устойчивость в балках. Балочные конструкции ПТСДМиО.

9. Болтовые и сварные соединения металлоконструкций.

Расчет и проектирование заклепочных и болтовых соединений. Соединения на высокопрочных болтах. Расчет и проектирование сварных соединений. Виды соединений. Остаточные напряжения. Влияние остаточных напряжений на прочность и усталостную долговечность Изготовление сварных узлов. Остаточные сварочные напряжения. Определение вторичных остаточных напряжений при наличии геометрических концентраторов напряжений. Экспериментальное определение напряженно-деформированного состояния в сварных шарнирных соединениях.

5. Лабораторные работы

Программой дисциплины лабораторные работы не предусмотрены.

Таблица 3 – Состав и объем лабораторного практикума

5.2. Контрольные вопросы по лабораторным работам

6. Практические занятия

Таблица 4 – Состав и объем практических занятий

6.2 Контрольные вопросы по практическим занятиям

Тема 1. занятие 1

Значение дисциплины в свете задач повышения надежности, долговечности, технического уровня и конкурентоспособности строительных машин, механического оборудования и технологических комплексов предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. Материалы металлоконструкций. Влияние условий эксплуатации на изменение механических свойств. Хрупкие разрушения. ГОСТы на материалы и сортаменты

Тема 2. Занятие 2,3,4

Кинематический анализ механических систем. Упругие системы. Геометрически неизменяемые системы. Степень геометрической изменяемости. Образование геометрически неизменяемых систем. Расчетные схемы и их классификация.

Тема 3. Занятие 5

Перемещения в упругих системах. Основные теоремы строительной механики о взаимности работ и взаимности перемещений. Формула Мора для определения перемещений. Определение усилий в элементах шарнирно-стержневых систем методом вырезания узлов и сечений.

Тема 4. Занятие 6,7

Определение усилий в статически неопределимых системах. Общая идея расчета путем преобразования систем. Метод сил. Метод перемещений. Матричный метод. Определение усилий в статически определимых и статически неопределимых рамных системах с использованием ЭВМ

Тема 5. Занятие 8,9.

Методы расчета на действие одиночных нагрузок. Понятие о вероятностном процессе нагружения и вероятностном методе расчета по критерию текучести. Методы предельных состояний и допускаемых напряжений. Критические температуры эксплуатации и критические коэффициенты интенсивности напряжений. Определение характеристик трещиностойкости.

Тема 6. Занятие 10.

Усталостная долговечность. Две стадии циклической долговечности. Схематизация случайного процесса нагружения. Определение эквивалентной амплитуды напряжений и числа повреждающих циклов. Долговечность на стадии образования усталостной трещины с учетом остаточных напряжений. Долговечность на стадии развития трещины (живучесть).

Тема 7. Занятие 11,12,13

Расчет и конструирование стержневых конструкций. Устойчивость сжатых и сжатоизогнутых составных стержней. Расчетные параметры панелей поясов и элементов решеток. Расчет решетчатых конструкций по деформированному состоянию.

Тема 8. Занятие 14,15

Балочные конструкции. Типы сечений. Общий расчет балочных конструкций на прочность и устойчивость. Кручение тонкостенных балок. Стесненный изгиб балок. Определение геометрических параметров сечений составных балок. Местная устойчивость в балках. Балочные конструкции ПТСДМиО

Тема 9, Занятие 16,17

Расчет и проектирование заклепочных и болтовых соединений. Соединения на высокопрочных болтах. Расчет и проектирование сварных соединений. Виды соединений. Остаточные напряжения. Влияние остаточных напряжений на прочность и усталостную долговечность Изготовление сварных узлов. Остаточные сварочные напряжения. Определение вторичных остаточных напряжений при наличии геометрических концентраторов напряжений. Экспериментальное определение напряженно-деформированного состояния в сварных шарнирных соединениях.

7. Семинарские занятия

Таблица 5 – Состав и объем семинаров

8. Самостоятельная работа студентов (СРС)

8.1. Курсовой проект (работа) или семестровое задание.

Таблица 6 – Состав и объем курсового проекта (работы) или семестрового задания

8.2. Рефераты или другие виды СРС.

Перечень тем для самостоятельного изучения студентами

9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

9.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература

1. , , Цвей механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин, М.: Машиностроение, 1988, 129 с.

2. , , Семенов механика и металлические конструкции - Л.: Машиностроение, 1984, 231 с.

3. Дарков, механика: Учеб./ , .- СПб.: Лань., 2010,- 655, [1] с.: ил.

4. Анохин, механика в примерах и задачах: Учеб. для вузов по строит. специальностям: В 3 ч. – М.: Ассоц. строит. вузов, 2007. – Ч. 1: Статически определимые системы. – 20с.: ил.

5. Анохин, механика в примерах и задачах: Учеб. для вузов по строит. специальностям: В 3 ч. – М.: Ассоц. строит. вузов, 2010. – Ч. 2: Статически неопределимые системы. – 20с.: ил.

б) дополнительная литература:

1. Справочник по кранам: В 2-х т./ Под общ. ред. . – М.: Машиностроение. Т. 1: Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций. – 1988. – 536 с.: ил.

2. Справочник по кранам: В 2-х т./ Под общ. ред. . – М.: Машиностроение. Т. 2: Характеристики и конструктивные схемы. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов. – 1988. – 560 с.: ил.

2. Строительные нормы и правила (СНиП-II-23-81). Нормы проектирования. Стальные конструкции. Центральный институт типового проектирования. 1990, 94 c.

3. , Технология изготовления металлических конструкций. М.: Стройиздат. 1990, - 350 с.: ил.

4. , Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1976, - 454 с.

10. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Программа

MathCAD,