Механика машин и прочностной анализ
Beschreibung: Дисциплина изучает принципы движения и взаимодействия частей машин и механизмов, а также методы анализа и синтеза их кинематических и динамических характеристик. Основной целью является формирование у студентов понимания работы механизмов, расчёта нагрузок, скоростей и ускорений, а также проектирования машин с учётом их функциональных и эксплуатационных требований.
Betrag der Credits: 5
Пререквизиты:
- Физика
Arbeitsintensität der Disziplin:
| Unterrichtsarten | Uhr |
|---|---|
| Vorträge | 15 |
| Praktische Arbeiten | 30 |
| Laborarbeiten | |
| AASAL (Autonomes Arbeiten der Schüler unter Anleitung des Lehrers) | 30 |
| SE (Studentisches Eigenarbeiten) | 75 |
| Endkontrollformular | экзамен |
| Form der Endkontrolle | письменный экзамен |
Komponente: Вузовский компонент
Zyklus: Базовые дисциплины
Цель
- Формирование у студентов понимания работы механизмов, расчёта нагрузок, скоростей и ускорений, а также проектирования машин с учётом их функциональных и эксплуатационных требований.
Задача
- Изучить основные законы и методы инженерной механики, необходимые для анализа движения, сил и нагрузок в деталях и узлах машин. Сформировать понимание взаимосвязи между внешними воздействиями и механическим поведением материалов, включая деформации, напряжения, усталостные явления и разрушение. Освоить методики расчёта статических и динамических нагрузок, действующих на элементы машин, с учетом реальных условий эксплуатации и технологических факторов. Научить применять методы прочностного анализа, включая классические аналитические методы, диаграммы, критерии прочности и устойчивости.
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- По завершении освоения дисциплины обучающийся должен уметь применять теоретические знания и методы инженерной механики для решения практических задач анализа и проектирования деталей и узлов машин, а именно: Выполнять расчёты внутренних усилий, напряжений, деформаций и перемещений элементов конструкций при различных видах нагрузок (растяжение/сжатие, изгиб, кручение, сложное напряжённое состояние). Использовать механические и прочностные критерии (Треска, Мизеса, Мора, Содди) для оценки безопасных напряжений и определения предельных условий работы элементов машин. Проводить расчёт статических и динамических нагрузок, включая циклические и ударные, с учётом особенностей реальных эксплуатационных режимов и окружающей среды.
Результат обучения: формирование суждений
- По завершении освоения дисциплины обучающийся должен уметь формировать обоснованные инженерные выводы и принимать технические решения, опираясь на расчётные данные, теоретические модели, нормативные требования и принципы безопасности, а именно: Критически оценивать результаты прочностных расчётов, выявлять возможные источники ошибок, допущений и погрешностей, а также давать аргументированные комментарии к полученным значениям. Сопоставлять различные конструкционные решения, анализируя их преимущества и недостатки с позиции прочности, жёсткости, ресурса, массы, технологичности и экономичности. Оценивать инженерные риски, связанные с выбором материалов, форм, размеров и режимов нагрузки, прогнозировать возможные последствия отказов и опасных состояний.
Результат обучения: коммуникативные способности
- По завершении освоения дисциплины обучающийся должен уметь эффективно представлять, аргументировать и обсуждать результаты инженерных расчётов, анализов и проектных решений, а именно: Грамотно и точно излагать техническую информацию в устной и письменной форме, используя корректную профессиональную терминологию, графики, таблицы, расчётные схемы и диаграммы. Подготавливать и оформлять инженерные отчёты, презентации и пояснительные записки, соответствующие установленным стандартам, нормам и требованиям профессиональной среды. Участвовать в профессиональных дискуссиях и командной проектной работе, демонстрируя умение слушать коллег, аргументировать свою позицию, корректно отстаивать технические решения и учитывать альтернативные подходы.
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- По завершении изучения дисциплины обучающийся должен демонстрировать способность к самостоятельному приобретению, обновлению и применению профессиональных знаний, а именно: Самостоятельно находить, анализировать и критически оценивать учебно-научные, нормативно-технические источники, базы данных, публикации и результаты исследований, связанные с механикой машин и прочностным анализом. Использовать современные цифровые инструменты и программные средства обучения (моделирование, симуляторы, библиотеки МКЭ, инженерные базы знаний) для расширения компетенций и выполнения расчётов. Способность выявлять собственные пробелы в знаниях и формировать индивидуальные образовательные цели, корректируя траекторию обучения на основе результатов самооценки.
Lehrmethoden
1. Лекционно-семинарско-зачетная система; обучение в сотрудничестве (командная, групповая работа); информационно-коммуникационные технологии; технология проектного обучения; исследовательский метод обучения.
Bewertung des Wissens der Studierenden
| Period | Art der Aufgabe | Gesamt |
|---|---|---|
| 1 Bewertung | Выдается индивидуальное задание каждому студенту на рейтинг | 0-100 |
| 2 Bewertung | Выдается индивидуальное задание каждому студенту на рейтинг | 0-100 |
| Endkontrolle | экзамен | 0-100 |
Die Bewertungspolitik der Lernergebnisse nach Arbeitstyp
| Art der Aufgabe | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Exzellent | Gut | Befriedigend | Ungenügend | |
| Академическая политика НАО «ВКТУ имени Д. Серикбаева» | «Отлично» (90–100%) — студент владеет полным объемом знаний, умеет применять теорию для решения практических задач, выполняет расчеты без ошибок, проявляет самостоятельность и инициативу. | «Хорошо» (70–89%) — материал усвоен в достаточном объеме, допущены незначительные ошибки в расчетах и выводах, студент способен к самостоятельной работе. | «Удовлетворительно» (50–69%) — знания ограничены, допускаются ошибки при решении расчетных задач, требуется помощь преподавателя. | «Неудовлетворительно» (менее 50%) — материал не усвоен, задания не выполнены, студент не способен к самостоятельному применению знаний. |
Bewertungsbogen
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Введение в дисциплину, ее цели и задачи. Связь с инженерными науками и машиностроением.
- Основы теоретической и прикладной механики в машинной инженерии.
- Материалы в машиностроении и их механические свойства: прочность, пластичность, вязкость, усталость.
- Типы нагрузок и напряжённые состояния элементов машин.
- Методы определения деформаций и перемещений в конструктивных элементах.
- Расчёт на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.
- Сложное напряжённое состояние и критерии прочности (Треска, Мизеса, Мора и др.).
- Усталостная прочность и долговечность деталей машин. Циклические нагрузки.
- Стабильность и устойчивость конструктивных элементов (потеря устойчивости, критическая сила).
- Динамика машин: вибрации, ударные нагрузки и методы демпфирования.
- Расчёт и анализ соединительных элементов (болтовых, сварных, клеевых, шпоночных, шлицевых).
- Прочностной анализ зубчатых и цепных передач, валов и осей.
- Методы расчётного проектирования: аналитические, табличные и графические методы.
- Введение в численные методы прочностного анализа (МКЭ). Основы работы с CAE-системами.
- Оптимизация конструкции деталей машин: повышение надежности, снижение массы и стоимости.
Основная литература
- Основы прочности материалов — Н.М. Беляев, Изд-во «Мир», 1979.
- Mechanics and Strength of Materials — V. Dias da Silva, Springer, 2006
- A Textbook of Strength of Materials — R.S. Khurmi, S.Chand Publishing, 2014.
- Теория механизмов и механика машин (8-е издание) — Гл. ред. коллектив. — Москва: [изд-во не указано], 2022. ISBN 978-5-7038-5775-4.
Дополнительная литература
- Колобов В. А., Калашников А. В. «Исчерпывающий справочник по прочности материалов». — Санкт-Петербург: Наука, 2008. — 576 с.
- Сафронов Е. В., Кузнецов И. Н. «Усталостная прочность деталей машин». — Москва: Машиностроение, 2002. — 412 с.
- Гуревич Г. М. «Деформирование и разрушение материалов». — Москва: Металлургия, 1986. — 445 с.
