книги / Методические указания по освоению дисциплины Строительная механика композитных конструкций для студентов бакалавриата по направлению 22.03.01 Материаловедение и технологии матер

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по освоению дисциплины «Строительная механика композитных конструкций» для студентов бакалавриата по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2017

Введение

Цель учебной дисциплины – приобретение знаний, умений и овладение навыками в следующих разделов механики: теория упругости анизотропного тела, статическая, кинематическая и физическая стороны задачи; виды расчетных схем, композитные фермы и балки; балочная теория тонкостенных композитных конструкций; теория изгиба ортотропных пластин; безмоментная теория композитных оболочек; общая теория цилиндрических оболочек; устойчивость и колебания композитных систем.

•формирование знаний об основных типах и характеристик современных компонентов композиционных материалов и способов их сочетания, тенденциях и направлениях развития композиционных материалов и композитных конструкций; возможности применения композитов в различных областях машиностроения и нахождения новых конструкторско-технологических решений, позволяющих повышать эффективность композиционных материалов в изделиях; основах микро- и макромеханики деформирования и разрушения композитов; теории и методах строительной механики композитных конструкций;

•формирование умения построения и использования математических моделей для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ; применять методы решения задач на определение оптимальных соотношений параметров различных систем, методы расчета на прочность элементов конструкций машин и аппаратов из композитов и проектирования их соединений, методы исследований и испытаний композиционных материалов и конструкций из них;

•формирование навыков ведения проектной деятельности в профессиональной сфере на основе системного подхода; постановки целей и формулирования задач, связанных с реализацией профессиональных функций, умеет использовать для их решения методы изученных им наук; исполнения схем, графиков, чертежей, диаграмм, номограмм и других профессионально значимых изображений; работы со специальной литературой и с другими

4

информационными данными (в том числе на иностранном языке) для решения профессиональных задач; работы с технологической документацией, технической литературой, научно-техническими отчетами, справочниками и другими информационными источниками;

Предметом освоения дисциплины являются следующие объекты:

тонкостенные и стержневые элементы конструкций из композитов;

анизотропные тела.

5

Методические указания студентам по освоению дисциплины

«Строительная механика композитных конструкций»

1Тема 1. Предмет и задачи курса. Обзор лите- [1, стр. 32-34] ратуры. Основные понятия и гипотезы теории изгиба анизотропных пластин. Перемещения и деформации тонкой пластины.

2Тема 2. Теория анизотропных оболочек, ос- [1, стр. 75-79] новные определения, описание геометрии оболочек, квадратичные формы и кривизны поверхности.

3Тема 3. Основные соотношения теории ани- [1, стр. 33-34] зотропных оболочек. Геометрические соотношения теории оболочек: модель Тимошенко, модель Кирхгоффа-Лява.

4Тема 4. Напряжения в анизотропной пласти- [1, стр. 34-38 ] не, понятие изгибной жесткости пластины и определение моментов. Уравнение прогиба тонкой анизотропной пластины.

5Тема 5. Условия на контуре пластины, ти- [1, стр. 38-45] пичные краевые условия. Изгиб анизотропной пластины по модели Тимошенко.

6Тема 6. Уточненная теория изгиба анизо- [1, стр. 45-52] тропных пластин (теория Амбарцумяна).

Расчет пластин с ребрами жесткости. Пластина на упругом основании. Уравнение движения пластины.

6

7

14Тема 14. Физические соотношения и уравне- [1, стр. 89-95] ния равновесия анизотропных оболочек вращения при осесимметричном нагружении. Особенности расчета оболочек вращения при неосесимметричном нагружении.

15Тема 15. Пологие оболочки, геометрические [1, стр. 95-97] параметры пологих оболочек. Геометрические соотношения пологих оболочек.

16Тема 16. Физические соотношения и уравне- [1, стр. 97-100] ния равновесия анизотропных пологих оболочек. Получение системы разрешающих уравнений пологой оболочки. Особенности использования гипотез Кирхгоффа-Лява при расчете пологих оболочек.

8

Библиографический список

Основная литература

1.Лекции по механике конструкций из композиционных материалов / А.А. Чекалкин, А.А. Паньков.— Пермь : Изд-во ПГТУ, 1999 .— 151 с.

2.Строительная механика в примерах и задачах : учебное пособие / Л. В. Старцева, В. Г. Архипов, А. А. Семенов .— Москва

: Изд-во АСВ, 2014 .— 221 с.

3.Строительная механика : учебник для вузов / А. В. Дарков, Н. Н. Шапошников .— 12-е изд., стер .— Санкт-Петербург [и

др.] : Лань, 2014 .— 655 с.

4.Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов / Н. А. Алфутов, П. А. Зиновьев, Б. Г. Попов.— Москва : Машиностроение, 1984 .— 263 с.

5.Общая теория анизотропных оболочек / С. А. Амбарцумян.— Москва : Наука, 1974 .— 446 с.

6.Вариационные методы в теории пластин и оболочек : учебное пособие / Г. Л. Колмогоров,Т. Е. Мельникова, В. Р. Кулиев ; Пермский государственный технический университет.— Пермь : Изд-во ПГТУ, 2000 .— 36 с.

7.Композиционные материалы : справочник / В. В. Васильев [и др.] ; Под ред. В. В. Васильева .— Москва : Машиностроение, 1990 .— 510 с.

Дополнительная литература

8.Babushkin A.V., Sokolkin Yu.V., Chekalkin A.A. Fatigue resistance of structurally inhomogeneous powdered materials in a complex stress-strain state//Mechanics of Composite Materials. - 2014. -Vol. 50, № 1. -Р. 1-8.

9.Efimik V.A., Chekalkin A.A. Analysis of the dynamic behavior of sound-absorbing structures by the method of finite elements and a technique of assessment of the efficiency of noise absorp-

9

tion//Mechanics of Composite Materials. -2015. -Vol. 51, № 1. - Р. 99-114.

10.Features of powder material deformation with cyclic loading / V.N. Antsiferov, A.V. Babushkin, Yu.V. Sokolkin, A.A. Shatsov, A.A. Chekalkin//Powder Metallurgy and Metal Ceramics. -2001. - Vol. 40, № 11-12. -Р. 569-572.

11.Long-term durability of glass-fiber-reinforced composites under

operation in pulp and reactant pipelines/A.A. Chekalkin, A.V. Babushkin, A.G. Kotov, S.E. Shakleina//Mechanics of Composite Materials. -2003. -Vol. 39, № 3. -Р. 273-282.

12.Postnykh A.M., Chekalkin A.A., Khronusov V.V. Structuralstatistical model of the reliability and durability of the fiber composite//Mechanics of Composite Materials. -1991. -Vol. 26, № 5. - Р. 633-637.

13.Sokolkin Yu.V., Chekalkin A.A., Babushkin A.V. Structure analysis, fatigue testing, and lifetime prediction of composite steels//Mechanics of Composite Materials. -1998. -Vol.34, №3. - P.269-278.

14.Sokolkin Yu.V., Chekalkin A.A., Kotov A.G. A structural multiscale approach to the design of spatially reinforced carboncarbon composites//Mechanics of Composite Materials. -1995. - Vol. 31, № 2. -Р. 143-148.

15.Sokolkin Yu.V., Kotov A.G., Chekalkin A.A. Structural multistage model of the bearing capacity of carbon-carbon laminate shells//Mechanics of Composite Materials. -1994. -Vol. 30, № 1. - Р. 55-60.

16.Sokolkin Yu.V., Postnykh A.M., Chekalkin A.A. Probabilistic model of the strength, crack resistance and fatigue life of a unidirectionally reinforced fibrous composite//Mechanics of Composite Materials. -1992. -Vol. 28, № 2. -Р. 133-139.

17.Анциферов В.Н., Соколкин Ю.В., Чекалкин А.А., Бабушкин А.В. Численная модель циклической долговечности порошкового материала // Порошк. металлургия. -1994. -№ 5-6. -

С. 112–118.

10