Строительная механика — наука о методах расчета сооружений на прочность, жесткость и устойчивость.
В начальный период (до XIX в) строительная механика развивалась в рамках общей механики. В науке она выделилась в первой половине XIX в. в связи с началом массового строительства железных мостов, плотин, мостов, крупных судов и промышленных сооружений;.
У истоков науки о прочности стоит великий ученый Галилео Галилей (1554-1642 гг.).
Ряд его выводов о сопротивлении балок изгибу являются ценными и сегодня. Однако создать цельную теорию изгиба балок ему так и не удалось, ибо он ошибочно считал, что при изгибе все волокна балок растянуты. Кроме того, в то время не была установлена связь между напряжениями и деформациями.
Позже Р. Гуком (1678 г.) этот закон был сформулирован в простейшей форме: каково растяжение — такова сила, В последующем» во второй половине ХУТ11 в. были проведены экспериментальные исследования, установившие наличие в изгибаемой балке как сжимающих, так и растягивающих напряжений. Это, в свою очередь, привело к решению задачи об изгибе балки, поставленной Галилеем. Большое значение в тот период времени в развитие механики имели работы Эйлера и Лагранжа, успехи высшей математики.
Техническая механика. Лекция 3.
Одним из первых ученых России проблемами прочности заинтересовался М.Ломоносов, в частности, сформулированный им закон сохранения энергии является одним из основополагающих в строительной механике, На базе его разработан универсальный метод определения перемещений.
Значителен вклад в развитие механики, особенно в области экспериментальных методов, русского механика И.Кулибина (1733 — 1818 гг.).
Он разработал проект арочного деревянного моста пролетом 300 м через Неву, при этом он первым применил при расчете усилий правило веревочного многоугольника сил. Одним из самых блестящих проектов металлического моста также принадлежит И.Кулибину. Он предложил его в виде трехарочной системы.
Дальнейшее развитие теория и практика мостостроения получили в работах Д.Журавского (1821 — 1891 гг.).
Он разработал теорию расчета плоских ферм. Ему же принадлежит создание теории касательных напряжений при изгибе.
Большое количество работ посвятил статике сооружений замечательный инженер, академик В.Г.Шухов (1853-1939).
Расчет и проектирование сварной балки двутаврового сечения
. Расчет и конструирование балки Определяем расчётные нагрузки F р , кН, по формулам (1) где — нормативные нагрузки, кН; — коэффициент условий работы, кН; = 1,10. сварная балка . конструкции балки В данном курсовом проекте рассчитывается и проектируется сварная балка двутаврового сечения. Балка ? это конструктивный элемент сплошного сечения, работающий на поперечный изгиб. Сварные балки состоят .
Гиперболоидные ажурные башни, наливные речные и морские суда, сетчатые своды получили широкое распространение во всем мире благодаря его таланту. Он же положил начало развития актуальнейшего в настоящее время направления строительной механики — оптимизация конструкций.
Техническая механика
Профессор Л.Д.Проскуряков (1858-1926) впервые предложил при строительстве моста через Енисей шпренгельные фермы, а усилия в них он определял посредством линий влияния.
Всеобщую признательность завоевали труды таких выдающихся ученых как Н.И.Мусхелишвили (плоская задача теории упругости), М.В.Келдыш (задачи механики самолета), М.А.Лаврентьев (приложение функций комплексных переменных в механике) В.З.Власов (теория оболочек), И.М.Рабинович (теория стержневых систем) и др.
Исследования по механике в Молдавии были начаты в 50-х годах работами В.Г.Чебана по динамическим задачам теории упругости. С образованием в 1964 году КПИ им. С.Лазо, в республике интенсивно развиваются работы по актуальным направлениям механики — теории упругости неоднородных тел и теории оболочек.
У истоков теории упругости неоднородных тел стоял профессор Колчин Глеб Борисович, создавший не только кафедру строительной механики, новое научное направление, но и воспитавший целую плеяду учеников. Ряд из них трудятся в Техническом Университете, другие успешно работают в учебных заведениях Украины, Канады, США.
Интересные прикладные задачи по расчету строительных конструкций и сооружений с учетом сейсмических воздействий решались в филиалах ЦНИИСКа и НИИ оснований, в ряде проектных институтов.
Работы ученых республики завоевали международное признание, о чем свидетельствуют доклады на представительных конференциях по механике, большое число монографий, проведение ряда всесоюзных конференций на базе кафедры строительной механики.
В связи с появлением ЭВМ существенные видоизменения произошли в статике и динамике сооружений. Широкое распространение получил метод конечных элементов, на базе которого создан ряд мощных автоматизированных комплексов по расчету зданий и сооружений (Лира, Феникс и др.), позволяющих с высокой степенью точности оценить напряженно-деформированное состояние конструкций, проектировать оптимальные сооружения.
Являясь самостоятельной наукой, механика деформируемых тел, а строительная механика — ее составная часть, не может развиваться вне связи с другими дисциплинами.
Основу составляют физика и теоретическая механика, основные выводы и результаты которых используются широко в механике.
Ряд прикладных научных направлений вплотную примыкают к строительной механике. Так сопротивление материалов и теория упругости часто понимают как разделы строительной механики в широком смысле этого определения. В курсах строительных конструкций используются выводы и результаты строительной механики для решения конкретных инженерных задач.
Основным инструментом решения задач механики является современный математический аппарат. Механика и математика теснейшим образом исторически взаимосвязаны. Многие ученые-математики были и замечательными механиками, достаточно вспомнить имена И.Ньютона, Л.Эйлера, Коши, Пуассона, Мусхелишвили, Келдыша и др.
1. Основные гипотезы в строительной механике
Объектом исследования в строительной механике является идеально упругое тело, наделенное следующими свойствами:
Из истории строительной механики оболочек (XIX – середина XX в.)
. не всегда допустимо отказываться от линейно-упругого расчета. Например, в некоторых конструкциях нельзя переходить за предел упругости из-за усталости, а в изделиях из стеклопластиков — из-за отсутствия пластичности. . надежные методы расчета… Я доверяю только статике и геометрии» [10]. Что касается истории развития методик расчета конкретных видов оболочек и вклада российских и зарубежных ученых .
- сплошности — тело, сплошное до деформации, остается сплошным и в деформируемом состоянии;
- изотропности — физико-механические свойства тела во всех направлениях одинаковы;
- однородности — свойства тела одинаковы во всех точках тела.
Принято считать, что при рассмотрении задач строительной механики, деформации малы по сравнению с единицей, а перемещения — по сравнению с размерами тела. Эта гипотеза позволяет рассматривать в нагруженном состоянии недеформированную форму тела. Кроме того, в основу положена линейная связь между внешними силами и перемещениями или между деформациями и напряжениями. Указанные гипотезы упрощают решение задач строительной механики, не искажая при этом действительную картину напряженно-деформированного состояния тела. В силу введенных гипотез уравнения, описывающие это состояние, являются линейными, что позволяет, в свою очередь, применить принцип независимости действия сил (суперпозиции): результат действия на сооружение системы сил равен сумме результатов действия на это сооружение каждой силы в отдельности.
2. Классификация сооружений по геометрическому признаку. Связи и опоры
Большое разнообразие сооружений, элементов конструкций привело к развитию специфических методов расчета, связанных с геометрией рассматриваемого объекта исследований. В большинстве случаев в настоящем курсе речь пойдет о расчете стержневых систем, т.е. систем, «набранных» из отдельных стержней, тем или иным образом соединенных между собой. Напомним, что стержнем называется элемент конструкции, у которого размеры поперечного сечения много меньше (по крайней мере, в 4-6 раз) его длины.
В последние годы с строительстве широко применяются элементы конструкций, называемые пластинками и оболочками. Пластинкой называют тело, у которого один размер (толщина) намного меньше других (ширины и длины).
Криволинейная пластинка называется оболочкой. В основе методов расчета пластинок и оболочек лежит аппарат теории упругости.
Сооружения, у которых все три размера одного порядка, называются массивами.
Стержневые системы разделяются на пространственные и плоские. В настоящем курсе рассматриваются в основном плоские стержневые системы, т.е. такие, в которых оси всех стержней, включая и опорные, а также линии действия внешних сил лежат в одной плоскости.
Различают следующие основные виды соединения стержней между собой:
Устройства, соединяющие конструкцию с основанием (землей), называются опорами. Различают следующие виды опор:
1. Шарнирно подвижная (рис. 1.1).
C кинематической точки зрения такая опора характеризуется тем, что препятствует только поступательному перемещению перпендикулярно оси стержня опоры.
2. Шарнирно неподвижная(рис. 1.2).
С кинематической точки зрения такая опора характеризуется отсутствием линейных смещений.
3. Защемление (рис. 1.3).
Эта опора не допускает ни линейных, ни угловых перемещений.
Гидротехнические водохозяйственные сооружения
. рыбы к местам нереста. Следовательно гидроузел обязательно входит в рыбопропускное сооружение. Общая природно-климатическая характеристика района строительства гидроузла. КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ, в . III. Характеристика источника водоснабжения.
Расчет и построение гидрографа. При установлении расчетных гидрологических характеристик используется кривая обеспеченности, которая показывает в каком числе .
На схематичных рисунках опор показаны направления действия опорных реакций, вызванных внешними нагрузками.
3. Расчетная схема сооружения
Реальное сооружение представляет собой весьма сложный объект, поведение которого определяется практически бесконечным числом различных факторов. Одни из них являются основными, другие — второстепенное. Для описания поведения таких систем, для прогноза их состояния современная наука и техника использует понятие модели. В нашем случае речь пойдет не о модели конструкции, выполненной в отличном от реального масштабе, а о так называемой математической модели сооружения.
Естественно, что всякая математическая модель есть идеализация: реального сооружения.
Таким образом, расчетная схема сооружения — это его математическая модель, в которой схематизируется, упрощается физическое явление, заключающееся во взаимодействии сооружения с окружающей средой. Она получается путем выделения основных факторов, обуславливающих работу сооружения.
Выбор и обоснование расчетной схемы — задача чрезвычайно ответственная, сложная, требующая высоких профессиональных навыков, опыта, интуиции, в определенной мере — искусства.
Особенностью выбора расчетной схемы состоит диалектическая противоречивость задачи. С одной стороны естественно желание учесть в расчетной схеме как можно большее число факторов, определяющих работу сооружения, так как в таком случае модель становится близкой к реальному сооружению. В то же время стремление учесть множество факторов, среди которых есть и основные и второстепенные, перегружают математическую модель, она становится чрезмерно сложной, для ее решения потребуются большие затраты времени, применение приближенных методов, что в свою очередь может увести далеко от реальной картины. Актуальны и по сей день рекомендации С.П.Тимошенко в отношении процесса вычислений·, которые можно перенести и на выбор расчетной схемы: «…Можно считать заведомо неточно, а лишь приближенно. Нужно только точность вычислений согласовать с необходимой для приложений точностью результатов».
Рассмотрим простой, но достаточно яркий пример, иллюстрирующий этапы выбора расчетной схемы. Предположим, что надо рассчитать балку прямоугольного сечения (axb) пролетом l, шарнирно опертую по концам и загруженную равномерно распределенной нагрузкой p(рис.1.4).
Примем, что материал балки идеально упругий, т.е. следует закону Гука, а нагрузка p приложена к верхней грани.
Для удобства рассуждений отнесем балку к декартовой системе координат x , у , z. Подобная задача хорошо изучена в курсе сопротивления материалов. Попробуем рассмотреть ее решение с учетом высказанных соображений о расчетной’ схеме.
В самом общем случае указанная задача является пространственной, т.е. трехмерной, так как напряженно-деформированное состояние ее определяется функциями трех координат. Из курса теории упругости известно, что напряженно-деформированное состояние пространственной задачи определяется шестью неизвестными функциями напряжений (три нормальных и три касательных), шестью неизвестными функциями деформаций (три линейных и три угловых), а также тремя перемещениями (вдоль осей x , у , z).
«Обследование строительных конструкций зданий и сооружений. Учет .
. геометрических параметров конструкции, фактической прочности строительных материалов, действующих нагрузок, уточненной расчетной схемы с учетом имеющихся дефектов и повреждений. Поверочный расчет зданий и сооружений, или отдельных строительных конструкций производится на основе методов строительной механики с .
Все неизвестные 15 функций связаны между собой 15 дифференциальными и 6 линейными алгебраическими уравнениями, представляющих вместе математическую модель пространственной задачи. Решение подобной математической модели точно невозможно, а приближенно — достаточно трудоемко. Ясно, что для инженерных приложений подобная расчетная схема неприемлема, имея в виду широкое распространение подобного типа конструкций.
Попробуем упростить расчетную схему, исходя из особенностей работы конструкции, т.е. путем выделения основных факторов. Так как длина балки существенно больше ее ширины, а нагрузка p по ширине балки не меняется, и продольные грани свободны от нагрузки, то все компоненты напряженно-деформированного состояния не зависят от координаты y, а нормальные и касательные напряжения в площадках, перпендикулярных этой оси, равны нулю.
В результате задача становится двумерной, т.е. все неизвестные функции зависят только от двух координат x и z . Тогда число искомых функций сократится до 8: три напряжения, три деформации и два перемещения. Упростятся и граничные условия. Сформулированная таким, образом задача называется плоской и математически описывается тремя линейными алгебраическими уравнениями и 8 дифференциальными. Решение такой задачи также оказывается достаточно сложным.
Следующий шаг — сведение рассматриваемой задачи к одномерной. С этой целью, исходя из соотношений высоты балки и ее пролета, вводятся две гипотезы: строительный механика сооружение геометрический
- гипотеза «ненадавленности», согласно которой нормальные и касательные напряжения по площадкам с нормалью z считаются равными нулю;.
- гипотеза плоских сечений, согласно которой сечения, перпендикулярные оси x, при изгибе не искажаются, остаются плоскими и лишь поворачиваются, оставаясь нормальными к изогнутой оси балки.
Именно такая модель и используется в инженерных расчетах и вы хорошо знакомы с ней из курса сопротивления материалов. Ее достоверность и пределы применимости определяются из сравнения с более точным решением в рамках теории упругости и данными эксперимента.
Можно попытаться выделить следующие основные моменты процедуры выбора расчетной схемы:
- идеализация свойств конструкционных материалов путем задания диаграммы деформирования, т.е. закона связи напряжений и деформации при нагружении;
- схематизации геометрии конструкции, состоящая в представлении ее в виде набора одно- двух- и трехмерных элементов, тем или другим образом связанных между собой;
- схематизация нагрузки, например, выделение сосредоточенной силы, распределенной и т.д.;
- ограничение на величину возникающих в конструкции перемещений, например, по сравнению с размерами конструкции.
На практике широкое распространение получили стандартные расчетные схемы — стержни и системы из них, плиты, оболочки, массивы т.д.
Заключение
Значительный вклад в становление и развитие строительной механики внесли Х.С.Головин (1844-1904) (расчет арок и кривых стержней методами теории упругости), Н.А.Белелюбский (1845-1922) (мостостроение, применение в мостах железобетона, литого железа, издание курса строительной механики), Ф.С.Ясинский (1856-1899) (исследования по теории устойчивости стержней), В.Л.Кирпичев (1845-1913)(законы подобия, превосходные учебники по строительной механике).
Основные виды строительных конструкций. Строительные конструкции .
. механическим путем строительным конструкциям строительных конструкций Требования, предъявляемые к строительным конструкциям. строительные конструкции строительных конструкций массы строительных конструкций Расчет строительных конструкций. , Строительные конструкции Пожары легче . конструкции. ГОСТ 30247.1-94 Для колонн, балок, ферм, арок и рам – только потеря несущей способности конструкций .
В конце XIX — начале XX вв. значительный вклад в развитие механики внесли такие всемирно известные ученые как А.Н.Крылов (теория корабля, приближенные методы решения задач механики), С.П.Тимошенко (теория изгиба и устойчивости, задачи теории пластин и оболочек, выдающиеся учебники, не потерявшие своего значения и в настоящее время), Г.В.Колосов (плоская задача теории упругости), И.Г.Бубнов (вариационные методы), Б.Г.Галеркин (теория пластин и оболочек, приближенные методы).
Основные задачи строительной механики: разработка методов определения внутренних усилий в частях сооружений от различных внешних нагрузок, температурных воздействий и т. п.; разработка методов определения деформаций; изучение условий устойчивости; исследование различных изменений в деформациях при длительной эксплуатации сооружений.
Строительная механика — прикладная наука, призванная обеспечить инженера современными методами статического и динамического расчета. Фундаментальные знания в этой области способствуют грамотному, экономному, качественному решению задач строительства и проектирования зданий и сооружений.
Примеры похожих учебных работ
Математическое моделирование в строительно- технологических задачах
. моделями объекта и программным обеспечением ЭВМ. Метод моделирования является одной из обязательных сторон научного исследования, . отбрасываются. Какие стороны изучаемого явления необходимо сохранить в модели, и какие отбросить, зависит от постановки .
Способы обследования и методы оценки технического состояния зданий и сооружений (2)
. обследований; предварительное обследование здания; детальное техническое обследование для установления физико-технических характеристик определение прочности, а в необходимых случаях — жесткости и трещиностойкости оценка технического состояния по .
Строительные материалы (лекции за 2-й курс)
Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др. Основными видами строительных материалов и изделий .
Огнестойкость строительных конструкций и зданий
. плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S). 4. Методы определения пределов огнестойкости строительных конструкций и признаков предельных состояний устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности. 5. Условные .
Понятие гидротехнических сооружений
. перечисленные требования, производим подбор створа узла гидротехнических сооружений. Намечаем три варианта. Из намеченных створов . народнохозяйственного использования. Гидроузел, составленный из этих сооружений предназначен для создания напора при .
- Технологии и технологи
- Инженерные сети и оборудование
- Промышленность
- Промышленный маркетинг и менеджмент
- Технологические машины и оборудование
- Автоматизация технологических процессов
- Машиностроение
- Нефтегазовое дело
- Процессы и аппараты
- Управление качеством
- Автоматика и управление
- Металлургия
- Приборостроение и оптотехника
- Стандартизация
- Холодильная техника
- Архитектура
- Строительство
- Метрология
- Производство
- Производственный маркетинг и менеджмент
- Текстильная промышленность
- Энергетическое машиностроение
- Авиационная техника
- Ракетно-космическая техника
- Морская техника
Все документы на сайте представлены в ознакомительных и учебных целях.
Вы можете цитировать материалы с сайта с указанием ссылки на источник.
Источник: inzhpro.ru
О месте и содержании дисциплины «Техническая механика» для направления подготовки 270800 «Строительство»
Каверина, Э. В. О месте и содержании дисциплины «Техническая механика» для направления подготовки 270800 «Строительство» / Э. В. Каверина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 12 (71). — С. 270-273. — URL: https://moluch.ru/archive/71/12194/ (дата обращения: 08.10.2022).
Для других направлений подготовки «Техническая механика» объединяют в себя все перечисленные выше дисциплины, читаются как один предмет, и по содержанию схожи, отличаясь глубиной изучения отдельных разделов, спецификой и направленностью обучения.
В соответствии с проектируемыми результатами освоения соответствующего учебного цикла обучающийся в частности «…должен: знать основные подходы к формализации и моделированию движения и равновесия материальных тел, постановку и методы решения задач о движении и равновесии механических систем; уметь применять знания, полученные по теоретической механике при изучении дисциплин профессионального цикла (техническая механика, механика жидкости и газа, механика грунтов); владеть основными методами постановки, исследования и решения задач механики…» [1]. Возникает вопрос о том, что необходимо выделить из этого в отдельную дисциплину, общую и частную одновременно. На какие разделы этого предмета необходимо обратить внимание, как не повторяться в материале разных дисциплин?
В силу обстоятельств и повышения квалификации, преподавая сначала в техникуме дисциплину «Техническая механика», затем в ВУЗе «Теоретическую механику», а последние годы дисциплины «Сопротивление материалов» и «Строительную механику», автору пришлось столкнулась с этими вопросами. Пытаясь найти ответы в специальной литературе, изучая ФГОС ВПО, подходы и результаты работы других преподавателей, составленные ими рабочие программы, пришлось провести тщательный анализ содержания читаемых дисциплин.
Постоянное сокращение часов аудиторного изучения материалов и увеличение доли часов на самостоятельную работу студентов требует от преподавателей тщательного «взвешивания» того материала, которому необходимо посвятить занятия, и того материала, который отдается на самостоятельное изучение. Некоторые изменения в степени подготовки обучающихся, иногда связанные не столько в «пробелах в знаниях», сколько в способе восприятия ими информации, не умения работать самостоятельно или привычки работать с преподавателем только индивидуально, также заставляет задуматься о содержании дисциплин, о методике их преподавания, формах проведения занятий, способах проведения контрольных мероприятий. В этой связи требуются новые подходы в подаче информационно-методических материалов, накопленных в процессе развития учебных дисциплин [4]. Необходимо также отметить, что на данный момент отдельно по дисциплине «Техническая механика» издана литература только для среднего профессионального образования. Студентам, особенно заочной формы обучения, необходимо объяснять особенности и структуру дисциплины, приходится рекомендовать данную литературу, или отдельные разделы учебников для высшего профессионального образования по «Теоретической механике», «Сопротивлению материалов», «Деталям машин» и отдельно разрабатываемые конспекты по некоторым разделам дисциплины.
Задачи по вопросам содержания и объема разделов дисциплины, методики и форм преподавания не могут решаться однозначно, и кому то могут показаться неправомерными и нерациональными, поэтому необходимо уточнить, что оговариваемая рабочая программа по дисциплине «Техническая механика», была изучена, рецензирована и утверждена на кафедре «Технология и организация строительного производства» ЧТИ (филиал) ИжГТУ им. М. Т. Калашникова, а также независимо от этого на кафедре «Архитектура и урбанистика» в Пермском национальном исследовательском политехническом университете, в филиале которого также работает автор и данная статья имеет цель помочь начинающим преподавателям, столкнувшимся с аналогичными вопросами, а также поделится с коллегами и узнать их мнение.
Цели и задачи технической механики. Ее связь с другими науками. Разделы технической механики.
Раздел 1. Создание технических объектов.
Тема 1. Машины, механизмы, приспособления, приборы.
Основные характеристики и параметры машин.Машины. Машины-двигатели. Рабочие машины. Информационные машины. Механизмы, приспособления, приборы; их отличительные особенности. Основные характеристики и параметры машин и приборов.
Цель исследования работы машин. Совершенствование их конструкции.
Тема 2. Основные требования к конструкциям, машинам и деталям.
Показатели, обеспечивающие соответствие наивысшему современному мировому техническому уровню. Надежность. Работоспособность. Прочность. Жесткость. Износостойкость. Теплостойкость. Виброустойчивость. Технологичность. Экономичность.
Эстетичность. Выбор материалов. Требования, связанные с безопасностью. Соответствие государственным стандартам.
Проектный и проверочный расчеты. Расчеты по допускаемым напряжениям. Расчеты по предельным нагрузкам.
Тема 3. Стадии проектирования.
Возможные структуры проектов. Проверка патентной чистоты разработок. Разработка технического задания, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта. Разработка рабочей документации. Создание макетов, моделей и опытных образцов.
Общие сведения о системах автоматического проектирования и конструирования. Создание расчетных моделей и схем. Необходимость проведения расчетных и научно-исследовательских работ для определения оптимальных параметров разрабатываемого объекта.
Раздел 2. Основные законы механики.
Тема 4. Применение законов статики к расчету стержневых систем и деталей машин.
Условия равновесия сходящейся и произвольно расположенной плоской системы сил. Условия равновесия произвольно расположенной пространственной системы сил.
Виды элементов конструкций и балочных опор. Расчет составных элементов конструкций.
Тема 5. Применение законов кинематики к анализу механизмов.
Основные понятия и определения. Основные задачи кинематики механизмов.Построение кинематических схем, построение и разметка траекторий точек механизма.
Тема 6. Применение законов динамики к исследованию механизмов и машин.
Элементарные понятия о динамическом анализе механизмов. Силы инерции. Кинетостатическое исследование механизмов. Принцип Даламбера. Статическая и динамическая балансировка вращающихся деталей.
Успокоители.
Тема 7. Расчеты на прочность и жесткость конструкций и деталей машин.
Виды нагружения, испытываемые элементами конструкции: растяжение и сжатие, изгиб, кручение, срез и смятие. Основные виды расчетов элементов конструкции и деталей машин: расчеты на прочность, жесткость и устойчивость, расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени.
Основные законы, гипотезы и принципы, применяемые при расчете элементов конструкции и деталей машин: условия прочности и жесткости, гипотезы прочности и их применение.
Раздел 3. Передачи и детали машин.
Тема 8. Общие сведения о передачах.
Общие сведения, достоинства, недостатки, область применения фрикционной передачи, зубчатой передачи, цепной передачи, червячной передачи, передачи винт-гайка.
Тема 9. Детали, обслуживающие передачи.
Общие сведения о валах и осях, подшипниках, муфтах.
Виды соединений. Шпоночные и шлицевые соединения, элементы их конструкции. Резьбовые, неразъемные соединения. Элементы их конструкции, назначение. Общие сведения о редукторах.
Целью обучения дисциплины «Техническая механика» для направления 270800 можно обозначить — получение знаний о принципах и методах создания и расчета элементов конструкций, деталей и узлов машин общего назначения, а задачами: изучение принципов и методов создания технических объектов; изучение основных принципов и законов технической механики; изучение деталей и узлов машин общего назначения. К демонстрации результатов изучения дисциплины можно отнести знания и умения: формулировать требования к техническим конструкциям и элементам машин; составлять расчетные схемы; применять законы технической механики к расчету элементов конструкции.
Как правило, изучение дисциплины «Техническая механика» проходит на втором курсе обучения и в зависимости от рабочих планов вузов одновременно с изучением дисциплины «Строительная механика» и после или одновременно с изучением дисциплины «Сопротивление материалов». Таким образом, когда «Теоретическая механика» уже изучена, студент знаком с основными понятиями механики, законами равновесия, связями между силами и движением, и перед ним ставятся задачи расчета конструкций инженерных сооружений на прочность, устойчивость и жесткость, выбора оптимальных размеров, очень важно связать между собой все дисциплины механики, показать значимость приобретаемых знаний, отобразить их необходимость в дальнейшем изучении таких дисциплин как: «Механика грунтов», «Конструкции из дерева и пластмасс», «Металлоконструкции», «Основания и фундаменты», «Строительные и дорожные машины». Заинтересованность студентов, доказательство дальнейшей необходимости приобретаемых знаний служит залогом их ответственного отношения не только к данной дисциплине, но и к процессу обучения в целом. Именно в разделе «Введение» необходимо поставить перед ними задачи и проблемы проектирования, составления расчетных схем, подбора материала, определения размеров элементов конструкций. Применяя способы и правила создания проблемных ситуаций, можно использовать преимущества этой формы обучения: большие возможности для развития внимания, наблюдательности, активизации мышления, активизации познавательной деятельности студентов, тем самым — прочности приобретаемых знаний [3].
Все последующие занятия будут давать ответы на поставленные вопросы и являться логическим продолжением друг друга, стимулируя и направляя студента в поиске информации и организуя в самостоятельной работе, корректируемой преподавателем. Так изучение целей работы машин и необходимости совершенствования их конструкций переходит в изучение требований, к машинам и их деталям, соответственно к методам расчета и созданию расчетных схем, а далее к основным законам механики.
Из опыта работы автора можно отметить, что как правило:
— студенты знают только один метод расчета инженерных конструкций (или по допускаемым напряжениям или по предельным состояниям);
— не представляют, с чего начинается процесс создания проекта, из каких этапов он состоит, какие параметры объекта выбираются приоритетными;
— не владеют навыками составления расчетных схем, физических и математических моделей;
— мало представляют, как связана научно-исследовательская работа с технической механикой.
При согласованной работе преподавателей нет необходимости дублировать материал. Студенты прекрасно могут повторить самостоятельно основные законы, изучаемые ими ранее в «Теоретической механике». Как правило, они полноценно владеют разделом «Статика» и в качестве практической работы им предлагается комплексный расчет составной конструкции с элементами фермы и определением центра тяжести одного из тел конструкции, что для обучающихся знакомо, позволяет повторить пройденный материал и дополнительно подготовить себя к изучению «Строительной механики».
Основные законы «Кинематики» студенты также повторяют самостоятельно. Основное внимание уделяется кинематике механизмов, кинематическим схемам. Здесь хорошо для наглядности использовать схемы грузоподъемных механизмов: лебедок, тельферов; лифтов, полиспастов.
В разделе «Динамика» можно показать влияние сил инерции на увеличение нагрузок в механизмах, значимость статической и динамической балансировки. За недостатком времени в «Теоретической механике» иногда бывает упущено изучение принципа возможных перемещений, который хорошо демонстрирует применение законов динамики к расчету статических систем. Такие демонстрации снимают вопросы о необходимости изучения раздела «Динамика» строителями и готовят их к изучению тем «Расчет статически неопределимых систем методом перемещений» и «Динамика сооружений».
К календарному моменту изучения темы 6, большая часть дисциплины «Сопротивление материалов» уже изучена, и по согласованию с преподавателем этого предмета можно рассмотреть «Применение гипотез прочности к расчету деталей машин» на комплексных задачах, начиная с определения реакции пространственных конструкций и заканчивая, например, определением из условия прочности передаваемой мощности валов.
Теоретические аспекты тем 8 и 9 студенты большей частью могут изучить самостоятельно, но все-таки, надо отметить, что большую роль здесь играет демонстрация наглядных моделей, работы механизмов, применение их в структуре дорожных и строительных машин.
Дисциплина «Техническая механика» позволяет систематизировать, обобщить, и в какой-то мере восполнить знания студентов, полученные ими при изучении других дисциплин блока механики, способствует приобретению навыков самостоятельного составления расчетных схем и решению задач технической механики, приобщая учащихся к изобретательству и рационализации.
1. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению 270800 «Строительство [Текст]: (приказ Министерства образования и науки Российской Федерации, 2010 г.)
2. Альшевская Е. А. Применение проектной технологии в преподавании технической механики /Новые образовательные технологии. Том I. Профессиональное образование: материалы Международной заочной научно-практической конференции. 24 декабря 2012 г. / гл. ред. Баранов А. С. — Чебоксары: ЦДИП «INet», 2012. — 422 с.
3. Герелес Л. М. Проблемное обучение в вузе / Л. М. Герелес // Молодой ученый. — 2011. — № 4. Т.2. — С. 78–80.
4. Косолапова С. А., Калиновская Т. Г., Косолапов А. И. Реализация образовательных целей в преподавании дисциплины «Теоретическая механика» в техническом вузе / С. А. Косолапова, Т. Г. Калиновская, А. И. Косолапов // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 8 — С.934–937
5. Шапкина В. А. Дидактическое обеспечение профессионально направленного преподавания курса «Техническая механика»: дис. … канд. пед. наук: / В. А. Шапкина.– Москва, 2005. — 174 с.
Основные термины (генерируются автоматически): техническая механика, деталь машин, дисциплина, раздел, изучение дисциплины, конструкция, направление подготовки, преподаватель, Расчет, схема.
Источник: moluch.ru