Прикладна (технічна) механіка являє собою комплексну дисципліну, в якій викладаються основні положення про взаємодію твердих тіл, міцності матеріалів і методах розрахунку конструктивних елементів, а також вивчає прості і легко спостерігаються форми руху - механічні рухи і самі механізми і машини.
матеріали
З давніх часів будівельники й архітектори намагалися зводити міцні і надійні будівлі. При цьому для визначення розмірів споруди і його елементів користувалися емпіричними правилами. В одних випадках це призводило до аварій, в інших же вдавалося будувати цілком надійні споруди (збереглися до наших днів єгипетські піраміди, римські віадуки тощо).
Зазвичай вважають, що наука про міцність матеріалів виникла в XII столітті після виходу книги великого італійського вченого Г. Галілея «Бесіди і математичні докази двох нових галузей науки» (1638 рік), в якій були закладені основи опору матеріалів. На протяжений наступних двох століть багато видатних математики, фізики та інженери внесли вклад в розвиток теоретичних положень науки про міцність матеріалів: Я. Бернуллі було виведено і вирішено рівняння зігнутої балки при згині; Р.Гука відкритий закон про прямий пропорційності між навантаженням і переміщенням; Про Кулоном дано рішення з розрахунку підпірних стін; Л. Ейлер - рішення задачі про стійкість центральносжатих стрижнів і т.д. Однак ці положення, як правило, носили суто теоретичний характер і не могли бути застосовані на практиці.
У XIX столітті в зв'язку з бурхливим розвитком промисловості, транспорту і будівництва потрібні були нові розробки міцності матеріалів. Нав'є і Коші отримали повну систему рівнянь для вирішення просторової задачі ізотропного тіла; Сен-Венаном вирішена задача про косому вигині бруса з довільною формою поперечного перерізу; Клайперона був розроблений метод розрахунку нерозрізних балок за допомогою рівнянь трьох моментів; Брессо - методика розрахунку двошарнірної і безшарнірних арок; Максвеллом і Мором запропонований метод визначення переміщень і т.д.
Великий внесок у розвиток науки внесли і російські вчені. Д.І. Журавському належить теорія розрахунку мостових ферм, а також формула для визначення дотичних напружень при згині балки; А.В. Годолін розробив методи розрахунку товстостінних циліндрів; Х.С. Головін провів розрахунок кривого бруса; Ф.С. Есінскій вирішив задачу по визначенню критичних напружень при поздовжньому згині в непружної роботі матеріалу і т.д.
У XX столітті роль російських вчених в області розрахунку будівельних конструкцій стала провідною. А.Н. Криловим, І. Г. Бубновим і П.Ф. Папковича була створена загальна теорія розрахунку конструкцій, що лежать на грунтовому підставі. У працях видних учених С.П. Тимошенко, О.М. Динника, М.М. Давиденкова, С.В. Сересо, В.В. Болотіна, В.З. Власова, А.А. Ільюшина, І.М. Рабиновича, А.Р. Ржаніцина, А.Ф. Смирнова і багатьох інших були розвинені нові напрямки по створенню зручних методів розрахунку на міцність, стійкість і динамічні дії різних складних просторових споруд.
На сучасному етапі розвитку велика увага приділяється зближенню розрахункових схем і основних припущень з дійсними умовами експлуатації будівель і споруд. З цією метою проводяться дослідження з виявлення впливу на напружено-деформований стан конструкцій мінливого характеру параметрів міцності матеріалу, зовнішніх впливів, нелінійної зв'язку напруг і деформацій, великих переміщень і т.д. Розробка відповідних розрахункових методик проводиться з використанням спеціальних розділів математики. Всі сучасні методи розрахунку розробляються з використанням спеціальних розділів математики. Всі сучасні методи розрахунку розробляються з широким застосуванням електронно-обчислювальної техніки. В даний час створена велика кількість стандартних програм для ЕОМ, що дозволяють не тільки здійснити розрахунки різних споруд, але виробляти конструювання окремих елементів і виконувати робочі креслення.
Рух є способом існування матерії, її основним невід'ємним властивістю.
Під рухом в загальному сенсі розуміється не тільки переміщення тіл у просторі, а й теплові, хімічні, електромагнітні та будь-які інші зміни і процеси, включаючи нашу свідомість і думку.
механіка
Механіка вивчає найбільш просту і легко спостерігається форму руху - механічний рух.
Механічним рухом називається те, що відбувається з плином часу зміна положення матеріальних тіл відносно положення частинок одного і того ж матеріального тіла, тобто його деформація.
Не можна, звичайно, все різноманіття явищ природи звести тільки до механічного руху і пояснити їх на підставі положень однієї механіки. Механічний рух аж ніяк не вичерпує істоти різних форм руху, але воно завжди досліджено раніше всього іншого.
У зв'язку з колосальним розвитком науки і техніки стало неможливим в одній дисципліні зосередити вивчення безлічі питань, пов'язаних з механічним рухом різного роду матеріальних тіл і самих механізмів. Сучасна механіка являє собою цілий комплекс загальних і спеціальних технічних дисциплін, присвячених дослідженню руху окремих тіл і їх систем, проектування та розрахунку різних споруд, механізмів і машин і т.д.
Збори першокурсників відбудеться 30 червня о 13:00 за адресою: Волоколамське шосе, буд.4, Головний навчальний корпус, ауд. 460Б
Друзі! Ми раді вітати Вас в нашому Інституті!
Випускники нашого Інституту працюють на багатьох авіаційно-космічних підприємствах Росії.
Інститут загальноінженерної підготовки (Інститут № 9) здійснює підготовку за трьома напрямкамибакалаврату:
- 12.03.04
«Біотехнічні системи та технології»;
- 15.03.03
«Прикладна механіка»;
- 24.03.04
«Авіабудування».
однією спеціальності:
- 24.05.01
«Проектування, виробництво та експлуатація ракет і ракетно-космічних комплексів».
А також за напрямкамимагістратури:
- 15.04.03
«Прикладна механіка»;
- 24.04.03
«Авіабудування».
Навчання проводиться за наступними профілівпідготовки ( бакалаврат, термін навчання - 4 роки
):
- 12.03.04
«Інженерна справа в медико-біологічної практиці»(Кафедра № 903);
- 15.03.03
«Динаміка, міцність машин і конструкцій» (кафедра № 906);
- 15.03.03
- 24.03.04
«Комп'ютерний інжиніринг (CAE-технології) в авіабудуванні» (кафедра № 910Б);
спеціалізації (специалитет, термін навчання - 5,5 років
):
- 24.05.01
«Проектування конструкцій і систем радіотехнічних інформаційних комплексів» (кафедра № 909Б) - цільова підготовка(ПАТ «Радіофізика»);
програмами (магістратура, термін навчання - 2 роки
):
- 15.04.03
«Математичне моделювання в динаміці і міцності конструкцій» (кафедра № 902);
- 24.04.04
«Авіаційні матеріали та технології в медицині» (кафедра № 912Б);
Антенно-фідерні системи
Підготовка фахівців за напрямом підготовки «Проектування конструкцій і систем радіотехнічних інформаційних комплексів» здійснюється в країні з 1975 р тільки на кафедрі 909Б. Навчання ведеться по «системі фізтеху», що має найвищий авторитет в Росії і за кордоном. Кафедра 909Б базується разом з МФТІ на підприємстві ВАТ «Радіофізика» (м. Планерна). Воно є головним в антенностроеніі, співпрацює із зарубіжними фірмами. Провідні фахівці «Радіофізики» залучені до навчального процесу.
Студенти отримують спеціальну підготовку в області:
- інженерних задач міцності, теплообміну, радіотехніки, аеродинаміки і т.д .;
- використання ЕОМ і програмування;
- конструюванні антенних систем і їх механізмів;
- новітніх матеріалів, в тому числі нанотехнологій і їх випробувань;
- проектування радіотехнічних інтелектуальних систем.
Динаміка і міцність
Кафедри 902 і 906 готують висококваліфікованих інженерів-дослідників широкого профілю, здатних вирішувати сучасними методами складні завдання, що виникають під час розрахунків і випробуваннях на міцність технічних систем, об'єктів авіаційної та космічної техніки.
В процесі навчання використовується новий принцип підготовки фахівців, який дозволяє отримати:
- сучасне комп'ютерне освіту на основі безперервного навчання та самостійної роботи на сучасних ПЕОМ;
- посилену математичну підготовку в поєднанні з загальноінженерними знаннями;
- можливість розширювати свої знання в процесі науково-дослідної роботи студентів під керівництвом висококваліфікованих викладачів;
- можливість розширювати економічні знання за рахунок факультативного навчання.
Отримана підготовка дає можливість з успіхом працювати не тільки в різних областях аерокосмічної промисловості, але і в інших галузях економіки. Фахівці в цій галузі готуються лише в кількох вузах СНД і світу.
Інженери в медицині
Медична промисловість потребує висококваліфікованих фахівцях, які поєднують передові методи дослідження, технології та матеріали з досить повним знанням анатомії та біології людини, біомеханіки, біохімії. Студенти отримують підготовку за фізико-математичного циклу, комп'ютерним технологіям, іноземної мови. Спеціальні дисципліни вивчаються як на кафедрах інституту, так і на базі великих науково-медичних центрів. Великі і глибокі знання в області високих технологій, матеріалів, суміжних галузей медицини забезпечать фахівця можливість успішно працювати на підприємствах різного профілю.
Нанотехнології в авіабудуванні
Кафедра 910Б - базова кафедрою Інституту Прикладної механіки Російської академії наук (ІПРІМ РАН).
В процесі навчання реалізується принцип гармонійного об'єднання фундаментального та інженерної освіти, який дозволяє випускнику:
- отримати посилену математичну підготовку в поєднанні з загальноінженерними знаннями;
- придбати сучасне комп'ютерне освіту на основі безперервного навчання та самостійної роботи на новітніх зразках комп'ютерної техніки;
- розширити свої знання понад обов'язкової програми за рахунок включення до навчальних планів науково-дослідної роботи під керівництвом висококваліфікованих фахівців на науковому та експериментальному обладнанні ІПРІМ РАН.
Комп'ютерний інжиніринг дозволяє створювати докладні комп'ютерні моделі складних машин і механізмів, проводячи їх глибокий аналіз з урахуванням реальних умов експлуатації.
Федеральне агентство з освіти
Російський хіміко-технологічний університет ім. Д.І. Менделєєва
ПРИКЛАДНА МЕХАНІКА
Затверджено Редакційним радою університету як навчальний посібник
Москва 2004
УДК 539.3 ББК 34.44; -04 * 3,2); 30/33 * 3,1): 35 П75
рецензенти:
Доктор фізико-математичних наук, професор Російського хіміко-технологічного університету ім. Д.І. Менделєєва
В.М. Аристов
Доктор технічних наук, професор Російського хіміко-технологічного університету ім. Д.І. Менделєєва
В.С. Осіпчік
Кандидат технічних наук, доцент Московського державного університету інженерної екології
В.Н. Фролов
Прикладна механіка /С.І. Антонов, С.А. Кунавін,
П75 Е.С. CоколовБородкін, В.Ф.Хвостов, В.Н.Чечко, О.Ф. Шльонський, Н.Б. Щербак. М .: РХТУ ім. Д.І. Мен-
делеева, 2004. 184 c. ISBN 5 - 7237 - 0469 - 9
Наведено загальні принципи виконання розрахунків на міцність елементів основних конструкцій хімічного обладнання. Містяться відомості, необхідні для виполнентя домашніх завдань по курсу прикладної механіки.
Посібник призначений для студентів денного, заочного та вечірнього навчання.
УДК 539.3 ББК 34.44; -04 * 3,2); 30/33 * 3,1): 35
ВСТУП
Прогрес в хімічній технології не можна уявити поза розвитку хімічного машинобудування, яке базується на законах механіки. Закони та математичні моделі механіки дозволяють оцінювати можливості експлуатованого і знову проектованого обладнання будь-якого хімічного виробництва, будь то виробництво силікатних і полімерних матеріалів і виробів, порохів або матеріалів квантової електроніки.
Хімік-технолог повинен знати і розуміти закони механіки настільки, щоб вести ділову розмову на одній мові з інженероммеханіком, зайнятим безпосереднім проектуванням, не вимагати від нього неможливого, в співдружності з ним шукати оптимальні рішення, домагаючись найбільшої ефективності проектованого обладнання.
Важливим етапом в справі підготовки хіміка-технолога є формування інженерного мислення. Значний внесок у цей важливий процес вносить дисципліна "Прикладна механіка". В курсі прикладної механіки в повній мірі використовуються відомості, отримані студентами при вивченні загальнонаукових та інженерних дисциплін таких, як вища математика, фізика, обчислювальна математика та ін.
Прикладна механіка є комплексною дисципліною. Вона включає в себе в тому чи іншому обсязі основні положення курсів "Теоретична механіка", "Опір матеріалів" і "Деталі машин".
В процесі вдосконалення навчального процесу колективом кафедри механіки розроблений нетрадиційний підхід до викладу курсу "Прикладна механіка": матеріал входять до нього дисциплін (теоретичної механіки, опору матеріалів, деталей машин)
розглядається як єдине ціле, забезпечено єдиний підхід до викладу матеріалу, здійснено об'єднання органічно споріднених розділів дисциплін. По можливості розділи опору матеріалів мають прямий вихід на відповідні розділи деталей машин хімічних виробництв. Теоретична механіка представлена тільки тими розділами, які активно використовуються при вивченні інших тем справжньою дисципліни, а також необхідні інженеру-технологу для розуміння механічних процесів в хімічній технології.
В курс додатково включені відомості про основні конструкційних матеріалах, трубопроводах, ємнісний апаратурі загального призначення і механічних процесах хімічної технології. Курс забезпечений підручником, спеціально підготовленим для студентів з урахуванням особливостей викладання "Прикладної механіки" в хіміко-техно- логічному вузі. Однак хоч як мене був необхідний підручник, у зв'язку з мінливими навчальними планами університету, з метою посилення загальтехнічної підготовки інженерів-технологів в курс "Прикладна механіка" викладачами можуть вводитися додаткові розділи і змінюватися методика лекційного матеріалу і семінарських занять.
Таким чином, студентам слід більш покладатися не так на підручник, а на аудиторні заняття, що дозволить їм на більш ранній стадії ставати не тільки виконавцями, а й організаторами виробництва.
Перенесення розроблених в лабораторіях технологій в масштаб промислового виробництва, забезпечення ефективного використання технологічного устаткування, участь в розробці технічних завдань на створення нових машин і апаратів, механічні випробування нових матеріалів - все це передбачає наявність солідних знань в області механіки у хіміків-технологів.
Інженер-технолог, вивчив механіку, найбільш тонко відчуває особливості технологічного процесу і може задати оптимальну конструкцію проектованого пристрою або апарату, що в підсумку визначає продуктивність і якість виробленої продукції. Наприклад, правильно розраховані температурні поля стінок і створена відповідно до цих та механічними розрахунками конструкція робочої камери плазмохімічного реактора з жароміцних матеріалів дозволяє збільшити продуктивність реактора в кілька разів.
Про те, що алмаз і графіт мають один і той же склад, хімікам було відомо вже давно, як і можливість їх взаємного перетворення. Але тільки спільні зусилля інженерів-механіків і інженерів - технологів і новітні досягнення в області створення спеціального пресового обладнання дозволили звичайний графіт перетворити в штучні алмази.
На закінчення слід додати відомості про академічної мобільності як учня, так і дипломованого фахівця, іншими словами про можливість зміни своєї спеціальності в силу тих чи інших причин або можливості навчання за іншим профілем. Механіка і, зокрема, прикладна механіка складають основу навчальної підготовки фахівців за багатьма іншими спеціальностями. Тому вивчення механіки дозволить випускнику РХТУ ім. Д. І. Менделєєва працювати в інших областях техніки і з успіхом підвищувати свою кваліфікацію.
СПИСОК ПОЗНАЧЕНЬ
R, F - вектори сили, Н.
Fx, Fy, Fz, Rx, Ry, Rz, Qx, Qy, Qz , - проекції сили на осі x, y, z, Н. i, j, k - поодинокі орт.
M o (F) - вектор моменту сили F відносно центра О, .Hм. σ, τ - нормальне, дотичне напруження, Па.
ε, γ - лінійна, кутова деформації, радіан .. σ х, σ y, σ z - проекції напруг на осі x, y, z. ε x, ε y, ε z - проекції деформацій на осі x, y, z.
Δl, Δ a - абсолютні деформації відрізків l і a, м.
Е - модуль пружності першого ряду (модуль Юнга), Па. G - модуль пружності другого ряду (модуль зсуву), Па.
μ - коефіцієнт поперечного звуження (Пуассона), безрозмірний. А - площа поперечного перерізу, м2 [σ], [τ] - допустиме нормальне і дотичне напруження, Па U - потенційна енергія, Н.м
W - робота сили, Нм
u - питома потенційна енергія, Нм / м3
σ в - межа міцності, тимчасовий опір, Па σ т - межа плинності, Па.
σ y - межа пружності, Па.
σ ПЦ - межа пропорційності, Па. ψ - відносне залишкове звуження. δ - відносне залишкове подовження. n-коефіцієнт запасу міцності, Па.
S x, S y - статичні моменти щодо осей х, у, м3. J x, J y - моменти інерції щодо осей х, у, М4. J p - полярний момент інерції, М4.
φ - кут закручування, радий.
θ - погонний відносний кут закручування, рад / м.
[Θ] - допустимий відносний кут закручування, рад / м. W p - полярний момент опору, м3.
q - інтенсивність розподіленого навантаження, Н / м. ρ - радіус кривизни пружної лінії, м.
W x - осьовий момент опору, мз. σ 1, σ 2, σ 3 - головне напруга, Па.
σ екв - еквівалентний напруга, Па.
τ max - максимальне дотичне напруження, Па. P кр - критична сила, Н.
μ ін - коефіцієнт приведення довжини. i - радіус інерції, м.
λ - гнучкість, безрозмірна.
К - динамічний коефіцієнт. ω - частота обертання, с-1.
σ a, σ m - амплітудне і середнє напруження циклу, Па.
σ max, σ min - максимальне та мінімальне напруження циклу, Па.
σ -1 - межа втомної міцності при симетричному циклі навантаження (межа витривалості), МПа ..
n σ n τ - коефіцієнт запасу втомної міцності по нормальних і дотичних напруг, Па.
g - прискорення сил земного тяжіння, м / с2. F ст - статичний прогин, м.
β - відношення маси стрижня до маси падаючого вантажу, безрозмірне. δ 11 - переміщення, викликане одиничною силою, в напрямку дії
одиничної сили, м / Н.
Ω - частота вимушених коливань, с-1.
1. СТАТИКА ТВЕРДОГО ТІЛА
1.1. Основні поняття
Статикою називають розділ механіки, в якому вивчають відносна рівновага матеріальних тіл при впливі доданих до них сил. Розглядаються абстрактні тіла, для яких фізична структура і хімічні властивості не мають значення. Тіла вважають абсолютно твердими, тобто що не змінюють під навантаженням свою форму і розміри, що не піддаються руйнуванню. Відстані між двома будь-якими точками в таких тілах залишаються незмінними.
Основним завданням статики є визначення сил, діючих на елементи конструкцій машин і апаратів.
Сила є кількісна міра механічної взаємодії тіл. Сила величина векторна, і може бути спроектована на координатні осі х, у, (рис.1.1) і представлена як:
F = Fx i + Fy G j + Fz k,
де i, j, k - одиничні орти. модуль сили
F = (F x) 2 + (F y) 2 + (F z) 2,
де: F x, F y, F z - проекції сили F на координатні осі. Розмірність сили - ньютон [H].
Якщо система сил не викликає зміни кінематичного стану тіла (його руху), говорять, що тіло перебуває в стані
статичної рівноваги (або спокою), а прикладена система сил є врівноваженою.
Сила, механічний вплив якої еквівалентно даній системі сил, називається рівнодіюча. Сила, яка доповнює цю систему до рівноваги, називається врівноважує.
1.2. аксіоми статики
1.
Вільне тіло знаходиться в рівновазі під дією двох сил тільки в тому випадку, якщо ці сили рівні за модулем, діють по одній прямій і направлені в протилежні сторони. Очевидне наслідок: одна сила не забезпечує рівноваги тіла.
2.
Рівновага тіла не порушиться, якщо до нього додати або відняти врівноважену систему сил.
Слідство: сила є ковзним вектором, тобто може бути перенесена в будь-яку точку по лінії її дії.
3. Рівнодіюча двох сходяться сил є діагональ паралелограма, побудованого на цих силах як на сторонах (рис.1.2).
4. Тіла взаємодіють між собою силами, рівними і протилежно спрямованими.
1.3.
Поняття про момент сили
В тих випадках, коли сила створює на тіло повертає ефект, кажуть про момент сили. Мірою такого впливу є момент сили.Момент сили F відносно цента O (рис.1.3.) Являє собою векторний добуток
Μ 0 (F) = r x FG.
Модуль цього вектора
Μ 0 (F) = F r sin α = F h,
де h - плече сили F відносно центра О, яка дорівнює довжині перпендикуляра, опущеного з центра на лінію дії сили, r - радіус-вектор точки прикладання сили (рис.1.3). Розмірність моменту [Н м]. Вектор М 0 (F) діє перпендикулярно площині, що проходить через лінію дії сили і центр 0. Напрям його визначається правилом "бу-
Завантаження ...