Здравствуйте, дорогие коллеги!

Рады приветствовать вас на страницах блога для профессионального общения педагогов ЛНР «Педагогический экспресс».
Здесь вы можете найти для себя полезную информацию, интересный материал для размышлений, новых друзей и единомышленников, поделиться своими разработками, обменяться опытом.
Мы рады также и всем, кто не работает в педагогической среде, но проявляет интерес к педагогике и воспитанию будущего поколения.
Будем рады вашим отзывам и предложениям по развитию блога.
Присоединяйтесь! Присылайте ваши материалы на указанный почтовый ящик: nmc-ro2016@yandex.ru

8 ноября 2018 г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА К ОТКРЫТОМУ УЧЕБНОМУ ЗАНЯТИЮ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА»


И.Л. Опанасенко

ГОУ СПО ЛНР «Луганский колледж строительства,
экономики и права», г. Луганск

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА К ОТКРЫТОМУ УЧЕБНОМУ ЗАНЯТИЮ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА»

 

Аннотация


Методическая разработка учебного занятия по дисциплине «Техническая механика» предназначена для проведения учебного занятия по теме «Основные положения сопротивления материалов».

Методическая разработка данного занятия составлена на основе рабочей программы дисциплины «Техническая механика» и включает план занятия, конспект учебного материала, презентацию, раздаточный материал и индивидуальные задания для студентов, видеоматериалы.

Ключевые слова
Методическая разработка, техническая механика, сопротивление материалов, план занятия, конспект

Номинация: «Организация методического обеспечения учебно-воспитательного процесса»

Автор: Опанасенко Игорь Леонидович, преподаватель ГОУ СПО ЛНР
«Луганский колледж строительства, экономики и права»

Рецензент: Худякова Валентина Константиновна, заведующая учебно-методическим кабинетом ГОУ СПО ЛНР «Луганский колледж строительства,
экономики и права»

Методическая разработка учебного занятия по дисциплине «Техническая механика» предназначена для проведения учебного занятия по теме «Основные положения сопротивления материалов».

Методическая разработка данного занятия составлена на основе рабочей программы дисциплины «Техническая механика» и включает план занятия, конспект учебного материала, презентацию, раздаточный материал и индивидуальные задания для студентов, видеоматериалы.

В данной методической разработке представлены методы реализации формирования общих и профессиональных компетенций, определенных темой.

Достоинством предлагаемого методического обеспечения является использование информационных технологий для оценки знаний и визуализации учебного материала.

Данная разработка может быть использована преподавателями дисциплины «Техническая механика» профессионального цикла технического профиля, работающими с применением компьютерных мультимедийных технологий и использующим методы вовлеченного обучения и студентами образовательных учреждений среднего профессионального образования, изучающими данную дисциплину.

1. ВВЕДЕНИЕ

В настоящий момент система профессионального образования изменяется, в связи с введением новых стандартов. В настоящее время формируется новая парадигма образования, основанная на компетентностном подходе, основу которой составляют понятия «компетенция» и «компетентность» и их соотношение друг с другом.

Специалисты среднего звена должны стать основным звеном в профессиональной деятельности, а образовательные учреждения (организации) среднего профессионального образования – ведущим производителем кадров.

Современный выпускник образовательного учреждения (организации) среднего профессионального образования должен обладать хорошо отработанными конкретными умениями и навыками, осознанностью принимаемых решений, быстротой и точностью выполнения действий, ответственностью и способностью к самоконтролю.

Соответственно от учреждений среднего профессионально образования, в настоящее время, требуется подготовить не просто специалиста, обладающего профессиональными знаниями и умениями, а мобильного профессионала, способного к самообразованию, освоению новых и перспективных технологий и профессий, способного приносить пользу обществу.

Это требует от современного преподавателя не только обеспечить студента определенным набором знаний, умений и навыков, но и способствовать его всестороннему развитию, воспитывать его коммуникативные и творческие способности.

Необходимо такое построение учебной деятельности, в котором нарастает самостоятельная, поисковая деятельность студентов, выполняются задания, ведущие от воспроизводящей деятельности к творческой.

Таким образом, учитывая требования Государственных стандартов образования, можно сделать вывод, что преподаватель общепрофессиональных дисциплин обязан создавать на своих занятиях такие педагогические условия, которые бы способствовали реализации принципа компетентностного подхода в учебно - воспитательном процессе.

То есть, организация и проведение уроков дисциплины «Техническая механика» должны быть направлены на формирование у студентов общих и профессиональных компетенций, что поможет выпускнику колледжа проявить высокий профессионализм и компетентность, способность оперативно включаться в профессиональную деятельность сразу же после окончания учебного заведения.

Дисциплина «Техническая механика» относится к циклу общепрофессиональных дисциплин, наряду с другими служит основой для изучения специальных дисциплин, позволяет получить теоретические знания, формирует навыки постановки и решения прикладных задач, позволяет сформировать практические навыки для приобретения профессиональных знаний и умений, в т.ч. формирует теоретические знания о целях и задачах раздела «Сопротивление материалов», геометрической схематизации элементов конструкций, об упругих и пластических деформациях, возникающих в телах под действием внешних сил, а также вырабатывает практические навыки в определении основных видов внутренних силовых факторов в поперечном сечении бруса.

Последовательность изучения дисциплины, предусмотренная учебным планом, позволяет создать базу для изучения в дальнейшем таких дисциплин как: «Строительство железных дорог», «Железнодорожный путь», «Строительная техника».

Данная методическая разработка описывает методику проведения занятия по дисциплине «Техническая механика» с применением информационно-коммуникационной технологии (мультимедийной технологии) и методики вовлеченного обучения, опережающего задания.
Компьютерные технологии, в частности презентации, повышают интерес к изучаемой дисциплине, позволяют разнообразить формы проведения занятий, обеспечить наглядность, привнести зрелищность и наглядность.

Целью данного занятия является формирование знаний по изучаемым вопросам темы, систематизация, закрепление теоретических знаний по теме «Основные положения сопротивления материалов», формирование навыков в определении внутренних силовых факторов в поперечном сечении бруса, формирование умений анализировать и обосновывать полученные результаты расчетов, понимать их практическую значимость, формирование профессиональных качеств: самостоятельности, ответственности, точности, умения работать в должном темпе, которые в дальнейшем закрепляются и совершенствуются в процессе практического обучения, курсового и дипломного проектирования.

Для выполнения поставленных целей на занятии применяются разнообразные методы и формы обучения. На разных этапах занятия применяется авторская мультимедийная презентация (элементы информационно-коммуникационной технологии), видеофильм, методика обсуждения (вовлеченное обучение), самостоятельная работа студентов и опережающее задание, взаимное рецензирование ответов. Преподаватель готовит мультимедийную презентацию и использует ее на всех элементах урока, что позволяет обеспечить наглядность, повысить интерес, сконцентрировать внимание на рассматриваемых вопросах. В начале занятия, с целью актуализации знаний, проводится тестовый опрос с использованием программ автоматического тестирования.

Оценивание знаний и умений происходит на всех этапах урока.

Для закрепления изученного материала используются задания, в которых студентам предлагается заполнить пустые ячейки таблицы. Для проверки выполненного задания применяется взаимное рецензирование ответов студентов.

В конце занятия проводится анализ и оценка работы каждого студента, выдается домашнее задание и проводится краткая консультация по его выполнению.

1. ПЛАН ЗАНЯТИЯ

«__»______201 _г.                                                                                               группа ____________

Дисциплина: Техническая механика

Тема: Основные положения сопротивления материалов

Вид занятия: комбинированное

Цель

учебная: изучить основные понятия об упругих и пластичных деформациях, основных предположениях и гипотезах, относительно свойств материалов и характера деформаций;

воспитательная: содействовать воспитанию познавательной активності студентов, 
прививать любовь к избранной профессии;

развивающая: развивать познавательные процессы у студентов (память, язык, мышление, внимание, воображение, восприятие);
развивать у студентов умение правильно формулировать свои мысли;
развивать элементы творческой деятельности.

Методы: словесные: рассказ с демонстрацией учебной презентации, элементы беседы.

Материальное обеспечение****: мультимедийный проектор, компьютер, экран, ноутбуки.

Междисциплинарные связи: дисциплина «Техническая механика» является базой для изучения дисциплин «Строительная техника», «Железнодорожный путь», «Строительство железных дорог», и базируется на знаниях и умениях, которые студенты получили при изучении дисциплин: «Математика», «Физика», «Строительное материаловедение».

Литература:
  1. Мовнин М.С. и др. Руководство к решению задач по технической механике. Учебное пособие для техникумов. М., «Высшая школа», 2007.
  2. Сетков В.И. Техническая механика для строительных специальностей - М.: Издательский центр «Академия», 2010
  3. Техническая механика: Учеб. Для техникумов/ Л.П. Портаев, А.А. Петраков, В.Л. Портаев; Под редакцией Л.П. Портаева. – М.: Стройиздат.
2. СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ
  1. Организационный момент.(приложение 3, слайд 1)
  2. Актуализация опорных знаний студентов.
    2.1. Выполнение тестовых заданий. (слайды 2, 3)
  3. Мотивация учебной деятельности, постановка цели и задачи занятия.(слайд 4)
  4. Изучение нового материала: (слайды 5–57)
    4.1. История развития сопротивления материалов.
    1. 1.1. Выступление студента с докладом.
    4.2. Цели и задачи раздела “Сопротивление материалов”.
    4.3. Понятие об упругих и пластичных деформациях.
    4.4. Основные предположения и гипотезы о свойствах материалов и характере деформаций.
    4.5. Геометрическая схематизация элементов конструкций.
    4.6. Внутренние силовые факторы в поперечном сечении бруса.
  5. Обобщение изученного материала. (слайды 58–61)
    5.1. Заполнение таблиц.
  6. Итоги занятия. (слайды 62, 63)
  7. Домашнее задание: (слайд 64)
    7.1. Техническая механика: Учеб. Для техникумов/ Л.П. Портаев, А.А. Петраков, В.Л. Портаев; Под редакцией Л.П. Портаева. – М.: Стройиздат. – 464с. [стр.193-202]
3. КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЯ

(Приложение 3, слайд 4, 5,6)

«Сдал СОПРОМАТ – можно жениться» – эту фразу знает любой студент технических ВУЗов, в программе обучения которых стоит учебный курс «Сопротивление материалов». Испокон века слагаются «правдивые» легенды о необычайной сложности и трудности изучения этого курса, хотя при ближайшем рассмотрении оказывается все не так сложно, если… Если хотя бы чуточку приложить усилия в изучении этой дисциплины, один раз понять и не запускать.

Однако, «от сессии до сессии живут студенты весело», и, как правило, изучение курса «Сопротивление материалов» зачастую вызывает определенные трудности. Почему? Масса новых терминов, формул, понятий, способов и приемов описания состояния конструкций, которые до этого момента никогда не встречались, могут сбить с толка любого человека, какая бы «светлая» голова у него не была. Изучение курса «Сопротивление материалов» на первом этапе сродни с изучением иностранного языка.

3.1. История развития сопротивления материалов

(Слайд 7)

Наука о сопротивлении материалов имеет свою историю. Начало развития сопротивления материалов как науки обычно относят к первой половине XVII в. и связывают с именем знаменитого физика, математика и астронома Галилео Галилея (1564—1642). Он впервые поставил вопрос о необходимости проведения аналитических расчетов для оценки сопротивляемости стержней действию внешних сил.
В 1676 г. Р.Гук (1635— 1703) установил пропорциональную зависимость между усилием и удлинением при растяжении. Эта зависимость известна под названием закона Гука, который имеет исключительную важность в сопротивлении материалов. Развитию этой науки в XVIII в. в большей степени способствовали успехи высшей математики и механики; особую важность имели работы Л. Эйлера (1707 —1783) и Ж. Л. Лагранжа (1736 —1813).
(выступление студента с докладом и презентацией)

3.2. Цели и задачи раздела “Сопротивление материалов”.

(Слайд 8)

Сопротивление материалов — наука об инженерных методах расчета на прочность, жесткость, устойчивость и экономичность элементов конструкций.

Отдельные части машин и механизмов под действием нагрузок изменяют свою форму и размеры. Для нормальной работы машин такие изменения размеров, называемые деформациями, не должны превышать определенного значения.

Чтобы рассмотреть взаимодействие реальных упругих элементов машин (вместо абсолютно твердых тел), следует изучить состояние деформированных тел и установить зависимости между нагрузками и деформациями.

Выбрать рациональную форму и размеры элементов конструкции из условия их надежной работы позволяет наука сопротивление материалов.

(Слайд 9)

Способность конструкции выдерживать заданные нагрузки без разрушения или появления в ней остаточных пластических деформаций называется прочностью.

(Слайд 10)

Способность детали воспринимать заданные внешние нагрузки, не изменяя свои первоначальные формы и размеры называется жесткостью детали.

Однако, чтобы гарантировать нормальную работу ряда деталей, может оказаться недостаточным проведение расчетов лишь на прочность и жесткость, а потребуется дополнительная проверка устойчивости первоначальной формы равновесия.

(Слайд 11)

Так, тонкий длинный стержень, размеры которого были выбраны из условия прочности и жесткости, при действии на него осевой сжимающей нагрузки до некоторого значения остается прямолинейным, но при увеличении нагрузки до некоторого значения, называемого критическим, вдруг внезапно искривляется -теряет устойчивость. Первоначальная прямолинейная форма равновесия становится неустойчивой, возникает новая устойчивая форма равновесия — криволинейная.

Если при этом стержень не разрушится, то в нем возникнут недопустимо большие перемещения, способные нарушить работоспособность всего узла, в состав которого входит этот стержень. Следовательно, перед сопротивлением материалов возникает еще одна задача — проверка устойчивости элементов сооружений (конструкций).

(Слайд 12)

Итак, из вышеизложенного, цель сопротивления материалов как науки — создание надежных расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов различных машин и сооружений.
(просмотр видеофрагмента)
Сопротивление материалов тесно связано с материаловедением и теоретической механикой и базируется на основных законах и теоремах теоретической механики и, в первую очередь, широко использует уравнения равновесия различных систем сил, полученные в статике для абсолютно твердого тела.
(Слайд 13)

Однако следует отметить и их принципиальное отличие: в теоретической механике для упрощения решения задач все тела принимаются абсолютно твердыми; в сопротивлении материалов, как это и есть на самом деле, — деформируемыми, т.е. способными изменять первоначальную форму и размеры при действии на них внешних сил.

В теоретической механике рассматривается замена одной системы сил на другую, эквивалентную первой, рассматриваются условия равновесия различных систем сил, изучаются законы движения тел, но никогда не ставится вопрос о целостности рассматриваемого тела под действием приложенных к нему сил, т.е. о его прочности. Вопрос оценки прочности тела может быть решен только методами сопротивления материалов.

(Слайд 14)

При расчете элементов на прочность, жесткость или устойчивость некоторые положения теоретической механики оказываются неприменимыми. Например, нельзя переносить силу вдоль линии ее действия, заменять действующие на тело внешние силы их равнодействующей или эквивалентной системой сил, а также перемещать пару сил в плоскости действия пары.

3.3. Понятие об упругих и пластических деформациях.

(Слайд 15)

Все реальные тела под воздействием внешних сил в большей или меньшей степени деформируются, т.е. изменяют первоначальную форму и размеры.

(Слайды 16, 17)

Деформации, полностью исчезающие после снятия нагрузок, называются упругими, а остающиеся — пластическимиилиостаточными.

(Слайд 18)

Материал считается абсолютно упругим, если после прекращения действия на него внешних сил полностью исчезают вызванные ими деформации. Как правило, возникновение пластических деформаций является недопустимым, а потому рассматривается как выход из строя детали.

Для создания достаточно простых и удобных для инженерной практики расчетов используются допущения и гипотезы о свойствах материалов и характере деформации.

3.4. Основные предположения и гипотезы о свойствах материалов
и характере деформаций.

(Слайды 19,20)

К основным допущениям о свойствах материалов относятся следующие:

(Слайд 21)
  1. Гипотеза изотропности. Сплошная среда является изотропной, т. е. физико-механические свойства материалов во всех направлениях одинаковы.
(Слайд 22)
  1. Гипотеза сплошности и однородности материала. Предполагается, что материал полностью заполняет весь объем без каких-либо пустот и его свойства не зависят от выделенного из тела объема, т.е. материал во всех точках обладает одинаковыми свойствами.
Материалы, не обладающие указанным свойством, называются анизотропными. Анизотропно дерево, бумага, фанера, железобетон, кирпичная кладка.

В настоящее время широкое распространение получили анизотропные композиционные материалы, состоящие из двух компонентов — наполнителя и связующего. Наполнитель состоит из уложенных в определенном порядке высокопрочных нитей — матрицы, что и определяет значительную анизотропию композита. Композиционные материалы имеют высокую прочность при значительно меньшей, чем металлы, массе.

У изотропных материалов и сплавов благодаря наличию в теле большого количества беспорядочно расположенных кристаллов свойства всей массы в различных направлениях выравниваются. Допущение об изотропности хорошо подтверждается практикой для большинства материалов.

(Слайд 23)
  1. Гипотеза идеальной упругости. До определенных пределов нагружения материал является идеально упругим, т.е. после снятия нагрузки деформации полностью исчезают. При больших нагрузках все материалы перестают обладать этим свойством, а потому данная гипотеза становится неприменимой.
(Слайд 24)

Гипотезы и допущения, связанные с характером деформаций.

(Слайд 25)
  1. Гипотеза малости деформаций. Перемещения, возникающие в упругих телах под воздействием внешних сил, малы по сравнению с размерами тела.
Эта гипотеза позволяет при составлении уравнений равновесия не учитывать изменения в расположении сил. Указанное допущение носит название принципа начальных размеров.

(Слайд 26)
  1. Гипотеза линейности деформаций. Перемещения точек упругого тела прямо пропорциональны действующим нагрузкам. Суть допущения покажем на примере (рис. 1.5). Тела, для которых справедлива эта гипотеза, называются линейно деформируемыми.

(Слайд 27)
  1. Принцип независимости действия сил. Результат действия на тело системы сил не зависит от порядка приложения внешних сил и равен сумме результатов действия каждой силы в отдельности.

Указанный принцип суперпозиций справедлив лишь для линейно деформируемых тел.

3.5. Геометрическая схематизация элементов конструкций.

(Слайд 28)

Приступая к расчету, необходимо выделить самое существенное для рассматриваемого элемента, отбросив частности, несущественные для решения, но значительно его усложняющие, т.е. создать расчетную схему элементов.

(Слайд 29)

Расчетной схемой называется реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей.

(Слайд 30)

Можно привести примеры различных тел, ничем не напоминающих друг друга по внешнему виду, но рассчитываемых по одной геометрической схеме. Например, стенки и днища баков, фюзеляж и крылья самолетов, купола зданий рассчитываются по схеме «оболочка».

(Слайд 31)

Схематизируются и виды закрепления реальных тел. К наиболее распространенным видам закрепления относятся шарнирно-подвижная и шарнирно-неподвижная опоры, а также жесткая заделка.

Вопрос о видах закрепления подробно рассматривается в теоретической механике, здесь мы лишь вспомним, что шарнирно-подвижная опора дает одну реакцию, направленную перпендикулярно плоскости, по которой эта опора может перемещаться. Шарнирно-неподвижной опоре присуща одна, неизвестная, как по величине, так и по направлению, реакция, которую всегда можно заменить двумя ее составляющими. В защемлении возникают две неизвестные составляющие силы реакции и реактивный момент.

Специалисту, занимающемуся вопросами прочности элементов конструкций, приходится иметь дело с большим многообразием различных по форме, внешнему виду и габаритным размерам реальных тел. По геометрическим признакам все реальные тела могут быть отнесены к таким расчетным схемам: брус, оболочка, пластина и массивное тело. Чтобы рассчитываемый элемент отнести к одной из указанных схем, необходимо знать геометрические признаки каждой из них.

(Слайды 32, 33)

Брус — тело, один размер которого — длина — значительно больше двух других — ширины и толщины. По виду оси брусья могут быть прямыми (рис. 1.7, а) и кривыми (рис. 1.7, б). Если сечение бруса остается неизменным по длине, то он носит название бруса постоянного сечения. Если сечение изменяется по длине бруса, то он называется брусом переменного сечения.

Брус с прямолинейной осью часто называют стержнем.

(Слайды 34, 35)

Оболочка, пластина — тело, один размер которого — толщина — значительно меньше двух других — радиуса кривизны и длины (рис. 1.8, а, б).

(Слайды 36, 37)

Массив — конструктивный элемент, все три измерения которого — величины одного порядка (подпорные схемы, плотины).

3.6. Внутренние силовые факторы в поперечном сечении бруса.

(Слайд 38)

Если твердое тело рассматривается изолированно от окружающих его твердых тел и силовых полей, то действие последних на это твердое тело заменяется силами, которые называются внешними.

(Слайд 39)

Внешние усилия подразделяются по характеру приложения в пространстве
  1. на объемные (массовые): силы веса, центробежные силы и др.,
  2. поверхностные: давление жидкости или газа, контактное взаимодействие твердых тел.
Однако при создании расчетных схем в систему внешних усилий вносятся статически эквивалентные изменения, упрощения и вводятся понятия:
  1. сосредоточенная сила — равнодействующая распределения нагрузки, приложенной на относительно небольшой части поверхности твердого тела;
  2. погонная нагрузка, или нагрузка, распределенная по линии, – результат приведения поверхностных или объемных сил к характерной линии;
  3. сосредоточенный момент, или сосредоточенная пара сил.
Внешние усилия подразделяются по характеру приложения во времени на следующие виды:
  1. статические — медленно возрастающие до определенного значения и остающиеся затем неизменными;
  2. динамические — характеризующиеся кратковременностью действия или кратковременностью нарастания (убывания);
  3. циклические, или повторно-переменные.
(Слайд 40)

Под внутренними усилиями в курсе сопротивления материалов понимаются изменение усилий с которыми частицы твердого тела взаимодействуют друг с другом в результате приложения внешних сил.

Обнаружить возникающие в нагруженном теле внутренние силы можно, применив метод сечений. Суть этого метода заключается в том, что внешние силы, приложенные к отсеченной части тела, уравновешиваются внутренними силами, возникающими в плоскости сечения и заменяющими действие отброшенной части тела на оставленную.

(Слайды 42– 44)

Стержень, находящийся в равновесии, рассечем на две части І и ІІ. В сечении возникают внутренние силы, уравновешивающие внешние силы, приложенные к оставленной части. Это позволяет применить к любой части тела І или ІІ условия равновесия, дающие в общем случае пространственной системы сил шесть уравнений равновесия:

(Слайд 45)

Эти уравнения позволяют отыскать составляющие главного вектора и главного момента внутренних сил упругости.

(Слайд 46)

Внутренними силовыми факторами, действующими в поперечных сечениях бруса, называются проекции R и М на оси х, у, z декартовой системы координат, начало которой расположено в центре тяжести поперечного сечения бруса.

Наименование внутренних силовых факторов:

(Слайд 47)
  1. проекция R на продольную ось бруса х называется продольной силой и обозначается Nx;
(Слайд 48)
  1. проекция R на одну из главных центральных осей инерции сечения (у или z) называется поперечной силой и обозначается QY или QZ;
(Слайд 49)
  1. проекция М на продольную ось бруса называется крутящим моментом и обозначается Мх (иногда Mk);
(Слайд 50)
  1. проекция М на одну из главных центральных осей инерции сечения (у или z) называется изгибающим моментом и обозначается МY или МZ
Правила определения численных значений внутренних силовых факторов.

(Слайд 51)
  1. Продольная сила NX, действующая в данном поперечном сечении, числено равна алгебраической сумме проекций всех внешних сил, действующих по одну сторону от данного сечения, на продольную ось бруса.
  2. Поперечная сила QZ или QY, действующая в данном поперечном сечении, числено равна алгебраической сумме проекций всех внешних сил, действующих по одну сторону от данного сечения, на одну из главных центральных осей инерции сечения.
  3. Крутящий момент МX, действующий в данном поперечном сечении, числено равен алгебраической сумме моментов всех внешних сил, действующих по одну сторону от данного сечения, относительно продольной оси бруса.
  4. Изгибающий момент MY, или МZ действующий в данном поперечном сечении, числено, равен алгебраической сумме моментов всех внешних сил, действующих по одну сторону от данного сечения, относительно одной из главных центральных осей инерции сечения.
В частных случаях отдельные внутренние силовые факторы могут быть равны нулю. Так, при действии на стержень системы внешних сил в продольной плоскости в его сечениях могут возникнуть только три силовых фактора: изгибающий момент М и две составляющие главного вектора этой системы — поперечная сила Q„ и продольная сила N. Соответственно, для этого случая можно составить только три уравнения равновесия:

(Слайд 52)

Для каждого из силовых факторов характерен свой вид деформации бруса.

(Слайды 53-57)

Продольной силе N –растяжение, сжатие.

Поперечной силе Qх, Qу–сдвиг по направлению осей х и у.

Изгибающему моментуМх, Му–изгиб в соответствующих плоскостях уОz или хОz.

Крутящий момент Mz вызывает кручение бруса.

Сложная деформация возникает при одновременном действии нескольких силовых факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время на первое место выходят умения приобретать и эффективно использовать знания, следовательно необходимо овладевать способами их обновления и пополнения.

Актуальностью данной разработки является то, что в ней предлагаются способы обновления и пополнения новых знаний, развития коммуникативных навыков.

В методической разработке описан опыт работы по использованию форм и методов обучения для достижения учебных, развивающих и воспитательных целей, развития познавательного и творческого потенциала личности.

Предлагаемый материал универсален и может быть применен для проведения занятий в группах разной профессиональной направленности.

Привлекательность предложенного материала заключается в комплексном использовании традиционных и инновационных технологий проведения занятий: информационно-коммуникационной технологии (мультимедийной технологии), методики вовлеченного обучения, опережающего задания, взаимное рецензирование ответов студентами.

Но какое бы занятие мы не проводили, каких бы студентов мы не обучали, сильных или слабых, основной задачей преподавателя остаётся нравственное воспитание студентов, расширение их кругозора, развитие эстетических, творческих, коммуникативных его способностей, т.е. формирование личности, способной адаптироваться в современной жизни, быть полезной в обществе.

ЛИТЕРАТУРА
  1. Мовнин М.С. и др. Руководство к решению задач по технической механике. Учебное пособие для техникумов. М., «Высшая школа», 2007.
  2. Педагогика и психология высшей школы [электронный ресурс]: [Учебное пособие / Отв. ред. М.В.Буланова-Топоркова].–РнД, 2002.-544 с.
  3. Полат Е.С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования / Е.С. Полат. – М.:Академия, 2001. – 272 с.
  4. Сетков В.И. Техническая механика для строительных специальностей – М.: Издательский центр «Академия», 2010
  5. Техническая механика: Учеб. Для техникумов/ Л.П. Портаев, А.А. Петраков, В.Л. Портаев; Под редакцией Л.П. Портаева. – М.: Стройиздат.
  6. Фокин Ю.Г. Преподавание и воспитание в высшей школе: методология, цели и содержание, творчество [Электронный ресурс]: Учебн. Пособие для студ. Высш. учебн. заведений / Ю.Г.Фокин. – М.: Академия, 2002. –224 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Задания для актуализации опорных знаний

Дисциплина «Техническая механика и основами сопротивления материалов»
Тема: «Статика»

Вариант № 1

Дисциплина «Техническая механика и основами сопротивления материалов»
Тема: «Статика»

Вариант № 2

Приложение 2

Карточки для выполнения заданий для актуализации опорных знаний


Приложение 4

Доклад студента

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
План
  1. Начало развития науки «Сопротивление материалов».
  2. «Сопротивление материалов» в XVIII-XX веках.
  3. Современные тенденции развития науки «Сопротивление материалов».
1. Начало развития науки «Сопротивление материалов».

Начало развития сопротивления материалов как науки относят к 1638 г. и связывают с именем Галилео Галилея, знаменитого итальянского ученого. Он был профессором математики в Падуе, жил в период распада феодального строя, развития торгового капитала, налаживание международных морских связей, зарождения горной и металлургической промышленности.
Новая экономика того времени поставила целью решения ряда новых технических проблем.

Оживление внешнеторговых отношений обусловило задачу увеличения грузоподъемности судов, а это повлекло необходимость изменения их конструкции. Время встал вопрос реконструкции и создания новых внутренних водных путей, включая развитие каналов и шлюзов. Эти технические задачи не могли быть решены простым копированием существующих ранее конструкций судов и сооружений, Оказалось, что необходимо научиться путем расчета оценивать прочность элементов конструкции в зависимости от их размеров и величины действующих на них нагрузок.

Значительная часть работ Галилея была посвящена решению задач о зависимости между размерами балок и других стержней с теми нагрузками, которые могут выдержать эти элементы конструкции. Он указал, что полученные им результаты могут «принести большую пользу при сооружении крупных судов, особенно при укреплении палуб и покрытий, поскольку в таких сооружениях легкость имеет огромное значение». Исследования Галилея опубликованы в его книге “Discorsi e Dimostrazionimatematiche” (1638, Лейден, Голландия).

Дальнейшее развитие сопротивления материалов происходил параллельно с развитием техники строительства и машиностроения, которая связала его с целым рядом работ выдающихся ученых-математиков, физиков и инженеров, в том числе и отечественных.

Следует привести и негативный пример, который довольно сильно повлиял на развитие сопротивления материалов. И. Ньютон, которому обязаны бурным развитием математика и механика в целом, в связи с личной неприязнью к Р. Гуку, сделал многое для того, чтобы сопротивление материалов - область науки, которой плодотворно занимался Гук, считалась недостойной внимания выдающихся умов того времени . Это было причиной того, что механика твердого деформируемого тела, в частности сопротивление материалов, были заторможены в своем развитии лет на полтораста.

2. «Сопротивление материалов» в XVIII XX веках.

Большой вклад в науку о сопротивлении материалов в XVIII веке внес действительный член Петербургской Академии наук Леонард Эйлер, что решил задачу об устойчивости сжатых стержней.

В XIX веке мировую известность получили работы Д.И. Журавского и Х.С. Головина. В связи с проектированием и сооружением мостов на Николаевской железной дороге, строившейся между Петербургом и Москвой, Д.И. Журавский решил ряд важных и интересных вопросов, связанных с прочностью балок при их изгибе. Х.С. Головин впервые правильно решил задачу о прочности кривых стержней. Обогатили мировую науку работы Ф.С. Ясинского по устойчивости элементов конструкций, вызванные необходимостью изучения причин разрушения мостов. Профессор Н.А. Белелюбский организовал и долго руководил крупнейшей в мире лабораторией по испытаниям материалов в Петербургском институте инженеров путей сообщения. Он в течение многих лет работал председателем международного общества по испытаниям материалов. Конец IX века был ознаменован появлением первых научных работ одного из выдающихся ученых в области механики - С.П. Тимошенко.

С начала XX века роль отечественных ученых в сопротивлении материалов стала ведущей.

Профессор И.Г. Бубнов основал современную науку о прочности корабля. Академик А.Н. Крылов, кроме дальнейшего развития работ о расчете корабля, провел важные исследования в области динамических расчетов. Профессор Н.П. Пузыревский создал новую методику расчета балок на упругом основании. Из многочисленных трудов академика Б.Г. Галеркина достаточно вспомнить работы, посвященные развитию вариационных методов механики, общем решению пространственной задачи теории упругости и расчета плит. Многим вопросам расчета на прочность касались и работы С.П. Тимошенко. Академик А.Н. Дынник опубликовал ряд капитальных работ, посвященных устойчивости элементов конструкций. Проф. М.М. Герсеванов плодотворно работал в области механики грунтов, решал задачи прочности и устойчивости оснований и фундаментов сооружений и машин. Профессора П.Ф. Папкович и Ю.А. Шиманский возглавили школу ученых, которая занималась вопросами прочности кораблей. Профессор Н.Н. Давиденков совместно со своими учениками создал новую теорию, объясняющую причины разрушения материалов. Большое значение имеют и его работы по вопросам динамической прочности и разрушения при ударе. Усилиями наших инженеров разработана новая теория расчета железобетонных конструкций, которые отражают истинный характер работы этих конструкций и при обеспеченной прочности дает значительную экономию материалов. Академик М.И. Мусхелишвили развил современные методы теории функций комплексного переменного и теории сингулярных интегральных уравнений и применил их к решению ряда проблем. Профессор В.3. Власов создал новую оригинальную теорию расчета тонкостенных оболочек и тонких стержней, имеют широкое применение в различных конструкциях. Большой вклад в развитие механики твердого деформируемого тела сделали академики А.Д. Коваленко (термопружнисть и термопластичность), Г.М.Савин (теория пластин и оболочек, концентрация напряжений), Г.С.Писаренко, Я.С. Пидстригач и другие.

Научная школа, которую они создали, является одной из крупнейших школ механиков в мире.

3. Современные тенденции развития науки «Сопротивление материалов».

Одна из важнейших задач Сопротивление материалов - установление причин и характера разрушения материалов, требующее всестороннего теоретического и экспериментального изучения процессов, происходящих в микрообъёмах тела, в частности характера возникновения и развития трещин. Установлено существование таких (предельных) напряжений, превышение которых влечёт за собой прогрессирующий рост уже появившихся трещин, приводящий в конечном счёте к разрушению тела. Если напряжения меньше указанного предела, то тело, имеющее трещины, находится в состоянии трещиноустойчивости.

В некоторых случаях под действием нагрузки разрушения в микроэлементах распространяются на весь объём тела (особенно при высоких температурах). Исследование этих вопросов требует создания нового важного раздела механики деформируемого тела - механики разрушения. Ещё недостаточно изучен ряд вопросов т. н. усталостной прочности материалов, в частности прочность элементов (деталей) машин при их длительном циклическом нагружении.

В связи с появлением новых конструкционных материалов(например, пластмасс, лёгких сплавов) возникла необходимость создания теорий прочности, отражающих специфические свойства этих материалов. Современные технологические процессы (например, с применением высоких давлений) позволяют получать материалы с весьма высокой прочностью, поведение которых под нагрузкой недостаточно изучено и требует целенаправленных исследований.

Литература
  1. Беляев Н. М. Дмитрий Иванович Журавский. // Люди русской науки. - М.: ОГИЗ ГИТТЛ, Т.ІI, 1948.
  2. Григорьян А. Т. Механика от античности до наших дней. - М.: Наука, 1974.
  3. Григорьян А. Т. Очерк развития механики в СССР. - М.: Русский язык, 1979.
  4. Тимошенко С. П. История сопротивления материалов с краткими сведениями из истории теории упругости и теории сооружений. - М.: Гостехиздат, 1957.

Приложение 6


Приложение 7



Иллюстративный материал






Комментариев нет :

Отправить комментарий