Программа дисциплины Прикладная механика для направления 210100. 62 "Электроника и наноэлектроника" подготовки бакалавра - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Программа научно-исследовательской практики магистра для направления... 1 58.18kb.
Рабочая программа учебной дисциплины «C оциология» Направление подготовки... 1 173.95kb.
Программа дисциплины Прикладная механика для направления 220400. 1 103.32kb.
Программа дисциплины [Введите название дисциплины] для направления/... 1 319.25kb.
Программа дисциплины Безопасность информационных сетей для направления... 1 208.14kb.
Программа дисциплины Квантовая механика для направления 010100. 1 255.72kb.
Программа дисциплины Современный русский язык для направления 035800. 3 469.56kb.
Программа дисциплины для направления 010400. 62 «Прикладная математика... 1 247.67kb.
Программа дисциплины Уравнения математической физики для направления... 1 196.95kb.
Программа дисциплины Современная прикладная алгебра для направления... 1 189.55kb.
Программа дисциплины для направления/ специальности подготовки бакалавра/... 1 57.14kb.
Рабочая программа по курсу «Прикладная механика» 2 462.4kb.
Викторина для любознательных: «Занимательная биология» 1 9.92kb.

Программа дисциплины Прикладная механика для направления 210100. 62 "Электроника - страница №1/1












Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Факультет Электроники и телекоммуникаций

Программа дисциплины Прикладная механика

для направления 210100.62 - "Электроника и наноэлектроника" подготовки бакалавра


Автор: Ершов В.С., кандидат технических наук, доцент, адрес электронной почты vershov@hse.ru

Одобрена на заседании кафедры "Электроника и наноэлектроника" «__»________ 2012 г.


Зав. кафедрой ______________К.О. Петросянц
Рекомендована секцией УМС «Электроника» «___»____________ 20 г.

Председатель __________________________


Утверждена УС факультета Электроники и телекоммуникаций «___»_____________20 г.

Ученый секретарь________________________

Москва, 2012

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.


  1. Цели и задачи дисциплины.

Основная цель изучения дисциплины "Прикладная механика" (сокращенно ПМ) состоит в приобретении студентами навыков и умений при исследовании прочности, жесткости, устойчивости конструкций. Эти знания необходимы при разработке точных, надежных и экономичных приборов и устройств, а также при изучении других инженерных дисциплин на старших курсах обучения.

Традиционный курс прикладной механики объединяет такие классические дисциплины, как "Сопротивление материалов", "Теория механизмов и машин", "Детали машин". Данный курс прикладной механики включает в себя первую из перечисленных дисциплин и является фундаментальным курсом в системе подготовки современного инженера, конструктора, исследователя, технолога.

Повышенные требования к точности приборов, новые технологии материалов предъявляют особые требования к конструированию механических систем, работающих совместно с электронными устройствами. Оценки жесткости дают основания к прогнозированию погрешностей воспроизведения требуемых движений; анализ прочности определяет работоспособность, долговечность, материалоемкость, стоимость.


  1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

2.1. Для освоения материала курса ПМ, обучаемый должен знать следующие предметы:

1) Высшая математика. Дифференциальное и интегральное исчисление, векторная и линейная алгебра, операции с матрицами, методы дифференцирования, интегрирования и решения трансцендентных уравнений.

2) Теоретическая механика. Статика, кинематика, динамика точки и системы твердых тел.

3) Инженерная графика. Оформление кинематических схем и документации.

4) Информатика (компьютеры, программирование, знание некоторых математических пакетов прикладных программ).

2.2. В результате изучения курса ПМ обучаемый должен знать основные механические характеристики материалов, методы и способы расчета на прочность, жесткость, устойчивость элементов конструкций электронной техники. А также должен уметь составлять расчетные схемы и математические модели исследуемых объектов, выбирать их оптимальные параметры.


  1. Объем дисциплины и виды учебной работы.




Вид учебной работы

Всего часов

Семестры


Общая трудоемкость дисциплины

180

3

Аудиторные занятия

90

3

Лекции (Л)

54

3

Практические занятия (ПЗ)

18

3

Лабораторные работы (ЛР)

18

3

И (или) другие виды аудиторных занятий

-

-

Самостоятельная работа

90

3

Курсовой проект (работа)

-

-

Расчетно-графические работы

32


3

Подготовка к контрольным работам

4

3

Подготовка к лабораторным работам

27

3

Подготовка к практическим занятиям

27

3

Вид итогового контроля

(зачет, экзамен)



Экзамен

3


Разделы дисциплины и виды занятий





Название темы

Всего часов по дисциплине

Аудиторные часы

Самостоятельная работа

Лекции

Сем. и практ. занятия

Лаб. работы


1

Основные понятия, определения и допущения

3

3

-

-




2

Центральное растяжение (сжатие)

42

6

4

4

28

3

Механические свойства материалов

12

2

-

4

6

4

Основы теории напряженного состояния в точке тела

11

6

2

-

3

5

Сдвиг

2

2

-

-




6

Геометрические характеристики плоских сечений

8

3

2

-

3

7

Изгиб

42

6

4

4

28

8

Кручение

19

2

2

3

12

9

Определение перемещений при произвольной нагрузке

4

4










10

Сложное сопротивление. Расчет на прочность.

9

4

2




3

11

Устойчивость сжатых стержней

2

2










12

Напряжения и деформации при динамических нагрузках

18

6

2

3

7

13

Усталостная прочность материалов.

4

4

-

-




14

Пластины и оболочки

4

4

-

-




























Итого:

180

54

18

18

90




    1. Содержание разделов дисциплины

Тема 1. Основные понятия, определения и допущения (3 часа).
Предмет "Прикладная механика" и его место в инженерном деле. Основные понятия: прочность, жесткость, устойчивость, расчетная схема. Классификация внешних сил, основные допущения в отношении свойств реальных тел, классификация элементов конструкций по геометрическим размерам (брус, нить, оболочка, пластина, объемное тело). Силы внешние и внутренние. Метод разреза. Виды нагружений конструкций: простые - растяжение, сдвиг, кручение, изгиб; сложные - как сочетание простых. Понятие о напряжениях: полном, нормальном и касательном.
Обучаемый должен знать:

-основные понятия, условия и гипотезы, используемые при исследовании нагруженного состояния реального твердого тела.

Обучаемый должен уметь:

- классифицировать реальные объекты по геометрическим параметрам и виду деформации; применять метод разреза для выявления внутренних сил.


Тема 2. Центральное растяжение (сжатие). (42 часа).
Определения внутренних усилий при центральном растяжении (сжатии). Напряжения при центральном растяжении (сжатии). Условие прочности. Допускаемые напряжения. Закон Гука. Коэффициент поперечной деформации. Перемещения сечений бруса при центральном растяжении (сжатии). Работа сил при центральном растяжении (сжатии). Потенциальная энергия упругих сил. Напряжения на наклонных площадках. Закон парности касательных напряжений. Статически неопределимые конструкции. Порядок их решения. Закон Гука-Неймана.

Обучаемый должен знать:

- соотношения между напряжениями и деформациями при центральном растяжении (сжатии); условия прочности и жесткости; принципы решения статически неопределимых задач.

Обучаемый должен уметь:

- проводить расчеты на прочность и жесткость статически определимых и неопределимых конструкций.

Тема 3. Механические свойства материалов. (12 часов).
Виды испытаний для определения механических характеристик материалов. Диаграмма растяжения (сжатия) материалов. Основные механические характеристики, определяемые по диаграмме растяжения (сжатия). Материалы хрупкие и пластичные. Диаграммы растяжения (сжатия) хрупких и пластичных материалов. Явление текучести. Понятие о наклепе. Диаграммы растяжения: истинная и условная. Влияние температуры и скорости деформации на механические свойства материалов. Понятие о ползучести и релаксации. Выбор допускаемого напряжения. Полимерные материалы.
Обучаемый должен знать:

- основные механические свойства пластичных и хрупких материалов, их характеристики; особенности разрушения материалов при различных условиях нагружения; принципы работы машин и приборов для испытаний материалов.

Обучаемый должен уметь:

- по результатам испытаний определять основные характеристики материала.


Тема 4. Основы теории напряженного состояния. (11 часов).
Виды напряженного состояния в точке тела. Двухосное напряженное состояние. Напряжения на наклонных площадках при плоском напряженном состоянии. Главные площадки и главные напряжения. Наибольшие касательные напряжения. Трехосное напряженное состояние. Обобщенный закон Гука. Объемная деформация. Удельная потенциальная энергия при 3-х-осном напряженном состоянии. Удельная потенциальная энергия изменения формы.
Обучаемый должен знать:

- виды напряженного состояния; соотношения между напряжениями и деформациями для различных типов напряженного состояния.

Обучаемый должен уметь:

- Определять напряжения в произвольных площадках; положение главных площадок и значение главных напряжений; определять значение наибольших касательных напряжений и положение площадок, по которым действуют эти напряжения; решать задачи с применением обобщенного закона Гука; определять величину потенциальной энергии для различных видов напряженного состояния.


Тема 5. Сдвиг. (2 часа).
Чистый сдвиг. Закон Гука при чистом сдвиге. Главные напряжения при чистом сдвиге. Потенциальная энергия при чистом сдвиге. Объемная деформация. Связь между тремя упругими постоянными E,G и µ. Практические расчеты на сдвиг, срез.
Обучаемый должен знать:

- Соотношения для напряжений и деформаций при чистом сдвиге и приближенные формулы для практических расчетов на срез.

Обучаемый должен уметь:

- Рассчитать на срез сварные, паяные, болтовые и подобные простейшие соединения.


Тема 6. Геометрические характеристики плоских сечений. (8 часов).
Статический момент площади сечения. Определение положения центра тяжести плоской фигуры. Осевые, полярный и центробежный моменты инерции плоской фигуры. Изменение осевых моментов инерции при параллельном переносе осей. Моменты инерции простейших фигур. Главные оси инерции. Определение положения главных осей и вычисление главных осевых моментов инерции плоских фигур. Момент сопротивления сечения. Понятие о радиусе инерции плоской фигуры. Обучаемый должен знать:

- Основные геометрические характеристики плоских фигур; формулы, отражающие изменение геометрических характеристик плоских фигур при изменении положения осей в прямоугольной системе координат.

Обучаемый должен уметь:

- Вычислять геометрические характеристики простых и сложных геометрических фигур.


Тема 7. Изгиб. (42 часа).
Понятие о деформации изгиба бруса. Понятие о прямом и косом изгибе бруса. Правила для определения внутренних усилий при изгибе. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов. Теорема о дифференциальной зависимости между M, Q и q. Чистый изгиб. Напряжения при чистом изгибе. Условие прочности. Потенциальная энергия при изгибе. Поперечный изгиб. Формула Журавского для касательных напряжений. Законы изменения нормальных и касательных напряжений по высоте поперечного сечения балки. Главные напряжения при изгибе. Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки. Определение линейных и угловых перемещений балки путем интегрирования дифференциального уравнения изогнутой оси балки. Напряжения при косом изгибе бруса. Определение положения нулевой линии при косом изгибе. Внецентренное растяжение и сжатие. Напряжения и положение нулевой линии при внецентренном растяжении и сжатии.

Обучаемый должен знать:

- Должны знать правила определения внутренних усилий при изгибе, правила построения эпюр внутренних усилий; различие между плоским (прямым) и косым изгибом; формулы для вычисления нормальных и касательных напряжений; условие прочности при изгибе; дифференциальное уравнение упругой кривой и методы его решения. формулы для вычисления нормальных напряжений при косом изгибе и внецентренном растяжении.

Обучаемый должен уметь:

- Должны уметь проводить расчеты на прочность при чистом, поперечном изгибе, косом изгибе и внецентренном растяжении; определять угловые и линейные перемещения; определять положение нулевой линии при косом изгибе и внецентренном растяжении; определять положение наиболее нагруженных точек.
Тема 8. Кручение. (19 часов).
Чистое кручение вала круглого поперечного сечения. Правила определения внутренних усилий при кручении. Определение касательных напряжений при кручении вала круглого поперечного сечения. Определение углов поворота сечений вала при кручении. Условие прочности при кручении. Условие жесткости при кручении. Потенциальная энергия упругой деформации при кручении. Главные напряжения при кручении. Определение напряжений при кручении бруса прямоугольного сечения. Определение угловых перемещений при кручении бруса прямоугольного сечения.
Обучаемый должен знать:

- Правила определения внутренних усилий при кручении; формулы для определения касательных напряжений и углов поворота при кручении бруса круглого и прямоугольного сечений, уравнение прочности и жесткости при кручении.

Обучаемый должен уметь:

- Проводить расчеты на прочность и жесткость при кручении; определять размеры поперечных сечений, угловые перемещения.


Тема 9. Определение перемещений при произвольной нагрузке (4 часа).

Понятие о действительной и возможной работе внешних и внутренних сил. Теорема о равенстве возможных работ. Интеграл Мора. Правила определения линейных и угловых перемещений. Графический метод вычисления интеграла Мора (правило Верещагина).


Обучаемый должен знать: правила определения линейных и угловых перемещений с помощью интеграла Мора и правила верещагина.

Обучаемый должен уметь: определять линейные и угловые перемещения в балках.



Тема 10. Сложное сопротивление. Расчет на прочность по теориям прочности. (4 часа).
Назначение теорий прочности. Понятие об эквивалентном напряжении. Теория прочности наибольших касательных напряжений. Теория прочности удельной энергии формоизменения. Расчет вала круглого поперечного сечения при одновременном действии изгибающего и крутящего моментов по теории наибольших касательных напряжений и энергии формоизмене- ния. Особенности расчета бруса прямоугольного сечения по теориям прочности при совместном действии изгиба и кручения.
Обучаемый должен знать:

- Назначение гипотез (теорий) прочности, основные предпосылки для их построения, основные уравнения прочности для плоского напряженного состояния.

Обучаемый должен уметь:

- Выполнять практические расчеты на прочность при сложном напряженном состоянии с использованием гипотез прочности.


Тема 11. Устойчивость сжатых стержней (2 часа).

Формула Эйлера для определения величины критической силы. Влияние способа закрепления стержня на величину критической силы. Пределы применимости формулы Эйлера. Формула Ясинского. Решение прямой и обратной задачи.


Обучаемый должен знать: методику решения задач на устойчивость

Обучаемый должен уметь: находить величину критической силы или критического напряжения по формуле Эйлера или по формуле Ясинского.



Тема 12. Напряжения и деформации при динамических нагрузках. (18 часов).
Виды динамических нагрузок. Учет сил инерции при расчетах на прочность. Напряжения и деформации при ударной и мгновенно приложенной нагрузке. Колебания. Определение частоты собственных колебаний. Вынужденные колебания. Определение напряжений и деформаций. Резонанс.
Обучаемый должен знать:

- упрощенные методы расчета напряжений и деформаций при динамических нагрузках;

Обучаемый должен уметь:

- применять полученные знания для определения напряжений и деформаций при динамических нагрузках;

- определять частоту собственных колебаний для системы с одной степенью свободы (резонансная частота).
Тема 13. Усталостная прочность материалов. (4 часа).
Понятие об усталостной прочности материалов при циклических нагрузках. Основные характеристики цикла. Понятие о пределе выносливости. Кривая усталостной прочности. Коэффициент запаса прочности. Влияние концентрации напряжений, размеров детали, состояния ее поверхности на коэффициент запаса усталостной прочности.
Обучаемый должен знать:

- причины приводящие к "усталости" материалов при циклических нагрузках;

- факторы влияющие на усталостную прочность материалов;

- определение предела выносливости (усталостной прочности) материала.

Обучаемый должен уметь:

- вычислять коэффициент запаса усталостной прочности при простейших видах нагружения деталей конструкций.


Тема 14. Пластинки и оболочки. (4 часа).
Расчет тонкостенных оболочек и сосудов. Основные положения теории оболочек. Формула Лапласса. Примеры расчета оболочек (цилиндрической, конической и сферической). Изгиб пластин. Основные определения и гипотезы. Изгиб пластин по цилиндрической поверхности. Цилиндрическая жесткость пластин. Дифференциальное уравнение изгиба пластин. Граничные условия. Круглая пластинка.

Обучаемый должен знать:

- основные положения теории тонкостенных оболочек и пластин;

- формулы Лапласса для определения напряжений в осесимметричной оболочке;

Обучаемый должен уметь:

- определять окружные и меридианные напряжения в тонкостенных оболочках, находящихся под воздействием давления.


Понедельный план проведения занятий лекционных и практических.


недели

Вид
занятий


Тема занятий

Кол-во часов

Тек конт по КП

1.


Л1

Основные понятия, определения и допущения. Метод разреза. Понятие о напряжении.

2




Л2

Центральное растяжение (сжатие). Внутренние силы напряжения. Условие прочности. Допускаемое напряжение. Деформации: продольная, поперечная. Закон Гука. Коэффициент Пуассона..

2




2.

Л3

Определение перемещений при растяжении (сжатии). Энергия упругой деформации. Напряжения в наклонных площадках.

2




У1

Построение эпюр внутренних усилий при растяжении (сжатии), расчет на прочность.

2




3.

Л4

Статически неопределимые задачи и их решение. Учет влияния температуры, неточности изготовления элементов сооружения при решении статически неопределимых задач

2




Л5

Механические свойства материалов. Диаграмма растяжения пластичных и хрупких материалов. Явление текучести, наклепа. Выбор допускаемых напряжений для материалов.

2




4.

Л6

Основы теории напряженного состояния. Виды напряженного состояния. Плоское напряженное состояние.

2




У2

Решение статически неопределимых задач при растяжении (сжатии).

2




5.

Л7

Главные площадки, главные напряжения. Наибольшие касательные напряжения. Обобщенный закон Гука.

2




Л8

Объемная деформация. Потенциальная энергия при 3-осном напряженном состоянии, энергия изменения формы.

2




6.

Л9

Сдвиг. Закон Гука. Связь между тремя упругими константами. Потенциальная энергия деформации. Практические расчеты на срез и сдвиг.

2




У3

Решение задач на плоское напряженное состояние и обобщенный закон Гука.

2

РГР-1

7.


Л10

Геометрические характеристики плоских фигур. Статический момент площади. Моменты инерции плоских фигур. Понятие о главных и центральных осях инерции. Изменение осевых моментов инерции при параллельном переносе осей.

2




Л11

Моменты инерции простейших фигур. Изменение моментов инерции при повороте осей. Понятие о радиусе инерции.

Понятие о деформации изгиба. Чистый и поперечный изгиб. Внутренние силы при изгибе. Зависимость между M, Q, q.



2




8.

Л12

Чистый изгиб. Напряжения при чистом изгибе. Условие прочности. Поперечный изгиб. Формула Жуковского для .

2




У4

Геометрические характеристики плоских фигур.

2




9.


Л13

Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки и его решение. Потенциальная энергия при изгибе балки.

2




Л14

Косой изгиб. Нормальные напряжения при косом изгибе. Нулевая линия. Условие прочности. Внецентренное растяжение и сжатие. Нулевая линия. Условие прочности.

2




10.

Л15

Кручение вала круглого поперечного сечения. Внутренние усилия, напряжения и деформации при кручении. Условие прочности. Главные напряжения. Основы теории кручения бруса круглого и некруглого сечений.

2




У5

Построение эпюр внутренних усилий в балках.

2




11.

Л16

Действительная и возможная работа внешних и внутренних сил. Теорема о равенстве возможных работ.

2




Л17

Интеграл Мора для определения перемещений. Вычисление интеграла Мора по правилу Верещагина.

2




12.

Л18

Назначение теорий прочности. Теории прочности наибольших касательных напряжений и удельной энергии формоизменения. Теория прочности Мора.

2




У6

Расчеты на прочность и жесткость при изгибе.

2




13.

Л19

Расчет бруса круглого поперечного сечения при сложном сопротивлении.

2




Л20


Формула Эйлера для определения величины критической силы. Влияние способа закрепления стержня на величину критической силы. Пределы применимости формулы Эйлера. Формула Ясинского. Решение прямой и обратной задачи.

2




14.

Л21

Напряжения и деформации при динамических нагрузках. Учет сил инерции в расчетах на прочность и жесткость.

2

РГР-2

У7

Расчеты на прочность и жесткость при кручении.

2

КР-1

15.

Л22

Напряжения и деформации пи действии ударных нагрузок.

2




Л23

Напряжения и деформации при колебаниях конструкций. Определение частоты собственных колебаний. Вынужденные колебания. Резонанс.







16.

Л16

Понятие об усталостной прочности материалов при циклических нагрузках. Основные характеристики цикла. Понятие о пределе выносливости. Кривая усталостной прочности.

2




У8

Расчет на прочность по теориям прочности.

2




17.

Л17

Коэффициент запаса прочности. Влияние концентрации напряжений, размеров детали, состояния ее поверхности на коэффициент запаса усталостной прочности.

2







Расчет тонкостенных оболочек. Формула Лапласа. Примеры расчетов.

2




18.




Пластинки. Изгиб пластинки по цилиндрической поверхности.

2




У9

Определение напряжений и деформаций при динамических нагрузках.

2










Всего:

72





Лабораторный практикум.


№п/п

№ раздела дисциплины

1.1Наименование лабораторных работ


1.

2, 3

Испытание металлов на прочность при растяжении

2.

2

Растяжение стального образца в пределах упругости

3.

3

Определение коэффициента поперечной деформации

4.

7

Опытная проверка теории поперечного изгиба

5.

8

Испытание на кручение стержня круглого сечения

6.

12

Определение частоты собственных колебаний балки




  1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.


6.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература:

  1. Сурин В.М. Прикладная механика: Учебное пособие. – Мн.: «Новое знание», 2005. – 388 с.

2. Тимофеев В.Н., Погалов А.И., Угольников С.В., Панкратов О.В., Андрианов А.М. Прикладная механика микросистем: Учебное пособие. – М.: МИЭТ, 2006.
б) дополнительная литература:

1) А.В. Александров, В.Д. Потапов, Б.П. Державин Сопротивление материалов. Учебное пособие для вузов. 2-е издание . М. Высшая школа. 2001 г 560 с.

2) Г.М. Ицкович Руководство к решению задач по сопротивлению материалов: Учебное пособие – 3-е издание перераб. и доп. – М. Высшая школа, 2001 г. -592 стр.

3) И.А. Аркуша Прикладная механика. М. Высшая школа, 2003 г. 352 с.

4) В.А. Копнов Сопротивление материалов. Руководство для решения задач, выполнения лабораторных работ и расчетно-графических работ. –М.: Высшая школа 2003 г., 351 с.

3) Виноградов А.Н., Ершов В.С. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Прикладная механика" изд-во МИЭМ, 2004 г. 39 с.


6.2. Средства обеспечения дисциплины

1. "Механика материалов" - обучающая компьютерная программа.

2. АПМ WinMachine - комплекс компьютерных программ для расчетов конструкций.

3. Тетрадь для лабораторных работ по курсу "Прикладная механика" (сопротивление материалов) изд-во МИЭМ, 2005. - 19 с.


7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лаборатория механических испытаний кафедры Технологических систем электроники.

Разрывные испытательные машины ИМ-4А, ИМ-4Р

Машина для проведения испытаний на кручение.

Установка для определения частоты собственных колебаний балки.

Тензометры механические рычажные.

Электротензометры.

Автоматический измеритель деформаций АИД-1м с коммутатором.
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
8.1. Перечень контрольных работ
КР 1. Теория кручения.
8.2. Перечень расчетно-графических работ
РГР 1. Статически неопределимые задачи на растяжении - сжатии;

РГР 2. Построение эпюр внутренних усилий для балок, расчет на прочность при изгибе. Построение эпюр нормальных и касательных напряжений в сложных сечениях.



Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 210107 – Электронное машиностроение.
Программу составил доцент, к.т.н. _______________ Ершов В.С.