МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ Согласовано Инженерная школа ДВФУ (название Школы ДВФУ) Руководитель ОП _________ _Антоненко С. В._____ (подпись) (Ф.И.О. рук. ОП) «_02__»__09_______________2012_г. «__02__»____09___________2012_г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД) Теория пластичности и ползучести 151600.68 «Прикладная механика» Форма подготовки очная Название Школы: Инженерная Школа ДВФУ Название кафедры: механики и математического моделирования курс ___2____ семестр __3____ лекции _10__ (час.) практические занятия___44___час. лабораторные работы____0___час. всего часов аудиторной нагрузки____54___ (час.) самостоятельная работа ____54_____ (час.) контрольные работы (количество) зачет ___________ семестр экзамен___3______семестр Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (№ 540 от 9 ноября 2009 г. Министерства образования и науки Российской Федерации). Рабочая программа дисциплины обсуждена на заседании кафедры механики и математического моделирования__«_02_» _09____________2012_г. Заведующий кафедрой: Бочарова А.А. Составитель: Потянихин Д.А. Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования 2012 Оборотная сторона титульного листа РПУД I. Рабочая учебная программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 20. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ _Бочарова А.А._ (подпись) (и.о. фамилия) II. Рабочая учебная программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (и.о. фамилия) Лист 2 из 14 Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 3 из 14 2012 АННОТАЦИЯ При разработке рабочей учебной программы использованы: Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования образовательной программы 151600.68 № 540 от 9 ноября 2009 г. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ: научить математической постановке задач теории пластичности, анализу дифференциальных уравнений равновесия и движения и их решению, общим честным методам их интегрирования. НАЧАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Для освоения курса "Теории пластичности и ползучести" требуется знание следующих разделов прикладной математики: • курс лекций по линейной алгебре, • курс лекций по математическому анализу, • курс лекций по механике сплошных сред, • курс лекций по сопротивлению материалов, • курс лекций по теории упругости. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИЦИПЛИНЫ По окончанию изучения курса студент должен знать: тензорные характеристики интенсивность деформации и интенсивность напряжения, основные применяемые условия пластичности, теорию течения и деформационную теорию, основные теоремы теории пластичности, основные задачи теории пластичности, ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Разработал: Потянихин Д.А. Лист 4 из 14 2012 основные вариационные принципы теории пластичности, знать основы теории ползучести. уметь: записать полную систему уравнений равновесия и движения теории пластичности, определить типы граничных условий для задач теории пластичности, решать основные задачи теории пластичности. В ходе изучения дисциплины студент должен освоить следующие компетенции: - критически анализировать современные проблемы прикладной механики с учетом потребностей промышленности, современных достижений науки и мировых тенденций развития техники и технологий, ставить задачи и разрабатывать программу исследования, выбирать адекватные способы и методы решения теоретических, прикладных и экспериментальных задач, анализировать, интерпретировать, представлять и применять полученные результаты (ПК-3) - самостоятельно выполнять научные исследования в области прикладной механики для различных отраслей промышленности, топливноэнергетического комплекса, транспорта и строительства; решать сложные научно-технические задачи, которые для своего изучения требуют разработки и применения математических и компьютерных моделей, применения программных систем мультидисциплинарного анализа (CAEсистем мирового уровня) (ПК-5) - овладевать новыми современными методами и средствами проведения экспериментальных исследований по динамике и прочности, Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 5 из 14 2012 устойчивости, надежности, трению и износу машин и приборов; обрабатывать, анализировать и обобщать результаты экспериментов (ПК-7) - принимать непосредственное участие в учебной и учебно- методической работе кафедр и других учебных подразделений по профилю направления, участвовать в разработке программ учебных дисциплин и курсов (ПК-8) - формулировать технические задания и применять программные системы компьютерного проектирования (CAD-системы) в процессе конструирования деталей машин и элементов конструкций с учетом обеспечения их прочности, жесткости, устойчивости, долговечности, надежности и износостойкости, готовить необходимый комплект технической документации в соответствии с ЕСКД (ПК-12) - проектировать машины и конструкции с учетом требований обеспечения их прочности, устойчивости, долговечности и безопасности, обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей машин (ПК-13) - разрабатывать технико-экономические обоснования проектируемых машин и конструкций, составлять техническую документацию на проекты, их элементы и сборочные единицы (ПК-14) - находить рациональные решения при создании конкурентоспособной продукции с учетом требований прочности, жесткости, устойчивости, долговечности, износостойкости, качества, стоимости, сроков исполнения и безопасности жизнедеятельности (ПК-16) - консультировать инженеров-расчетчиков, конструкторов, технологов и других работников промышленных и научно-производственных фирм по современным достижениям прикладной механики, по вопросам внедрения наукоемких компьютерных технологий (CAD/CAE-систем) (ПК-23) Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 6 из 14 2012 - проводить научно-технические экспертизы расчетных и экспериментальных работ в области прикладной механики, выполненных в сторонних организациях (ПК-24) I. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА МОДУЛЬ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕОРИИ ПЛАСТИЧНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ (5 час.) Тема 1. Введение. (1 час.) Задачи курса, его структура. Исторические сведения. Экспериментальные и физические факты развития неупругих деформаций в металлах и твердых сплавах Напряжения, деформации, скорости деформаций и их инварианты. Основные теоретические соотношения между напряжениями и деформациями за пределами упругости. Тема 2. Механические свойства твердых тел. (2 час.) Понятие простого деформирования. Условия нагружения. возникновения Схематизация пластических диаграмм деформаций. Анизотропные и сложные среды. Условия Сен-Венана, Хилла-Мизеса, Ишлинского для изотропного тела. Условие начала пластических деформаций для анизотропного тела. Тема 3. Методы экспериментального определения механических характеристик материала. (1 час.) Релаксация напряжений. Ползучесть при линейном напряженном состоянии. Первая и вторая стадии ползучести. Понятие о технических теориях ползучести. Теория течения. Теория старения. Теория упрочнения. Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 7 из 14 2012 Тема 4. Свойства поверхности нагружения (1 час.) Поверхность нагружения (поверхность пластичности). Постулат Друкера. Выпуклость поверхности нагружения и ассоциированный закон течения. Теория изотропного расширения, кинематическая и комбинированные теории. МОДУЛЬ 2. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПЛАСТИЧНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ (5 час.) Тема 1. Теория малых упругопластических деформаций. (1 час.) Теорема Ильюшина о простом нагружении. Теория пластического течения. Связь между теориями при простом нагружении. Тема 2. Система уравнений теории пластичности. (2 час.) Условия на границе, разделяющей упругую и пластическую зоны. Методы решения задач теории пластичности. Методы дополнительных напряжений, дополнительных деформаций и переменных параметров упругости. Вариационные принципы в теории малых упругопластических деформаций и их применение при решении задач. Анализ неустойчивости процессов деформирования. Тема 3. Энергетические теоремы и экстремальные принципы. (1 час.) Использование уравнения Ляме. Система уравнений Бельтрами. Общая характеристика современного состояния вопросов решения задач теории упругости. Тема 4. Теория и методы расчета предельного состояния различных элементов машиностроительных конструкций. (1 час.) Кинематическая и статическая теоремы и их применение к оценке предельных нагрузок элементов конструкций. Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 8 из 14 2012 II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА Занятие 1. Динамические задачи для жесткопластического тела. (2 час.) Упругопластическое деформирование сферического баллона и толстостенного цилиндра. Жесткопластический изгиб круглых пластин, нагруженных осесимметрично. Решение задачи об изгибе листа с помощью теории течения. Упругопластическое кручение призматических стержней. Занятие 2. Плоская деформация, линии скольжения и их свойства. (2 час.) Плоское напряженное состояние. (исследование и расчет) Занятие 3. Циклическое деформирование и приспособляемость элементов конструкций. (2 час.) Теория накопления рассеянного разрушения. Занятие 4. Ползучесть и релаксация. (2 час.) Кривые ползучести. Влияние температуры. Предел ползучести. Методы решения задач ползучести Занятие 5. Длительная прочность. (2 час.) Предел длительной прочности. Коэффициенты запаса по времени и напряжениям. Занятие 6. Технические теории ползучести. (2 час.) Теории старения, течения, упрочнения и структурных параметров. Теории наследственности в ползучести. Занятие 7. Установившаяся ползучесть. (2 час.) Методы решения. Примеры. Занятие 8. Неустановившаяся ползучесть. (2 час.) Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 9 из 14 2012 Методы решения. Примеры. Занятие 9. Методы расчета (2 час.) Методы расчета времени разрушения при ползучести элементов конструкций в условиях нестационарного силового и теплового воздействий. Занятие 10. Вязкоупругость. (2 час.) Механические модели деформируемых сред. Модели Максвелла, Фойгта, Кельвина. Занятие 11. Применение метода конечных элементов в задачах с физической нелинейностью. (2 час.) Методы начальных напряжений, начальных деформаций и переменных параметров упругости. Занятие 12. Упруго - пластическое равновесие цилиндрической трубы(несжимаемый материал). (2 час.) Разбор решения задач Занятие 13. Упруго - пластическое равновесие цилиндрической трубы(сжимаемый материал). (2 час.) Разбор решения задач Занятие 14. Упруго - пластическое равновесие кольцевого диска(несжимаемый и сжимаемый материал) (2 час.) Разбор решения задач Занятие 15. Упруго - пластическое равновесие сферического сосуда (несжимаемый материал). (2 час.) Разбор решения задач Занятие 16. Упруго - пластическое равновесие сферического сосуда (сжимаемый материал). (2 час.) Разбор решения задач Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 10 из 14 2012 Занятие 17. Упруго - пластическое состояние вращающегося диска. Жестко - пластическое состояние вращающегося диска. (2 час.) Разбор решения задач Занятие 18. Упруго - пластическое кручение стержней. (2 час.) Упруго - пластическое кручение стрежней различных поперечных сечений. Занятие 19. Жестко - пластическое кручение стержней различных поперечных сечений. (2 час.) Разбор решения задач Занятие 20. Плоское пластическое деформированное состояние. Линии скольжения. (2 час.) Разбор решения задач Занятие 21. Полная система уравнений в напряжениях и скоростях. (2 час.) Изучение материала. Занятие 22. Основные краевые задачи. (2 час.) Разбор решения задач III. КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА Вопросы к экзамену 1. Интенсивность касательных деформаций. 2. Интенсивность касательного напряжения. 3. Условия пластичности Треска - Сен- Венана, Мизеса, приведенного напряжения 4. Теория течения. Ассоциированный закон течения. 5. Деформационная теория пластичности. Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 11 из 14 2012 6. Основные соотношения М. Леви и Р. Мизеса. 7. Основные соотношения Г. Генки. 8. Постулат Друкера. 9. Теорема единственности задачи теории пластичности. 10. Экстремальные принципы для жестко - пластического тела. 11. Полная система уравнений равновесия для теории течения. 12. Полная система уравнений равновесия для деформационной теории. 13. Граничные условия и условия непрерывности на границе упругой и пластической 14. Упруго - пластическое равновесие цилиндрической трубы равновесие цилиндрической трубы (несжимаемый материал) 15. Упруго - пластическое (сжимаемый материал). 16. Упруго - пластическое равновесие кольцевого диска (несжимаемый материал). 17. Упруго - пластическое равновесие кольцевого диска (сжимаемый материал). 18. Упруго - пластическое равновесие сферического сосуда (несжимаемый материал). 19. Упруго - пластическое равновесие сферического сосуда (сжимаемый материал). 20. Упруго - пластическое состояние вращающегося диска 21. Жестко - пластическое состояние вращающегося диска. 22. Упруго - пластическое кручение стержней. Основные определения. 23. Упруго - пластическое кручение стержней эллиптического сечения. 24. Упруго - пластическое кручение стержней круглого сечения. 25. Плоская теория пластичности. Линии скольжения. Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 12 из 14 2012 26. Свойства линий скольжения. 27. Полная система уравнений равновесия плоской теории упругости. 28. Основные краевые задачи плоской теории упругости. 29. Упруго - пластическое растяжение плоскости с круговым отверстием. 30. Решения Прандтля о вдавливании плоского штампа. 31. Решения Хилла о вдавливании плоского штампа. 32. Давление на полуплоскость выпуклого и вогнутого штампов. 33. Внедрение в полуплоскость клинообразных штампов. 34. Основные определения теории ползучести. 35. Основные соотношения теории вязко - пластичности. IV. ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ Не предусмотрены учебным планом V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Основная литература 1. Сапунов В.Т. Основы теории пластичности и ползучести. Издательство: МИФИ. 2010. 2. А. В. Александров, В. Д. Потапов. Сопротивление материалов. Основы теории упругости и пластичности. Издательство: Высшая школа. 2008. - 400 с. 3. А. Ю. Ишлинский, Д. Д. Ивлев. Математическая теория пластичности. Издательство: ФИЗМАТЛИТ. 2011. - 704 с. 4. А. Е. Саргсян. Сопротивление материалов, теории упругости и пластичности. Основы теории с примерами расчетов. Издательство: Высшая школа. 2004. - 288 с. Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 13 из 14 2012 5. Горшков А.Г. и др. Теория упругости и пластичности. М.: Издательство: Физматлит. 2005. - 416 с. 6. Прикладная теория пластичности. М.: Издательство: Политехника. 2009. - 376 с. 7. Проблемы теории пластичности и геомеханики. Издательство: М: Наука. – 2006. - 391 с. Дополнительная литература 1. В. К. Новацкий. Волновые задачи теории пластичности. Издательство: ЁЁ Медиа. – 2012 г. - 356 с. 2. А. В. Александров, В. Д. Потапов. Основы теории упругости и пластичности. Издательство: М: Высшая школа – 2004. - 400 с. 3. Сопротивление материалов с элементами теории упругости и пластичности: учебник. Издательство: М: АСВ. – 2006. - 424 с. 4. Кожаринова Л.В. Основы теории упругости и пластичности. Издательство: Ассоциация строительных вузов (АСВ). 2010. - 248 с. 5. Андреев В.И., Горшков А.А.Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности Учебник / Г.С. Варданян, В.И. Андреев, А.А. Горшков, Под ред. Г.С. Варданян, Н.М. Атаров. - 2-e изд., испр. и доп. (Высшее образование)., (Гриф). Издательство: М: Инфра-М – 2011. - 534 с. 6. М. Д. Подскребко Сопротивление материалов. Основы теории упругости, пластичности, ползучести и механики разрушения. Издательство: Высшая школа. 2009. - 672 с. Разработал: Потянихин Д.А. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД «Теория пластичности и ползучести» Идентификационный Контрольный экземпляр находится на номер: кафедре механики и математического УМКД_10(54)_151600.68_.М.2.Б.1- моделирования Лист 14 из 14 2012 Интернет-ресурсы 1. Радаев В.Н. Пространственная задача математической теории пластичности: Учебное пособие. - Самара: Изд-во "Самарский университет", 2005. - 142 с. http://window.edu.ru/resource/883/46883 2. Терентьев, В. Ф. Теория и практика повышения надежности и работоспособности конструкционных металлических материалов: учебное пособие / В. Ф. Терентьев, А. Г. Колмаков, Ю. А. Курганова. - Ульяновск : УлГТУ, 2010. - 268 с. http://window.edu.ru/resource/457/74457 3. Пачурин Г.В., Шевченко С.М., Дубинский В.Н., Власов О.В. Микромеханизмы высокотемпературной усталости и ползучести металлов и сплавов: Учебное пособие. - Н. Новгород: НГТУ, 2006. - 131 с. http://window.edu.ru/resource/385/78385