托木斯克理工大学机械系研究生入学考试题.doc

Междисциплинарный экзамен
Федеральное агентство по образованию

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО ЭКЗАМЕНА
по направлению магистерской подготовки
150900 – «Технология, оборудование и автоматизация
машиностроительных производств»

Томск 2010
ББК 4 484
Материалы междисциплинарного экзамена по направлению магистерской подготовки 150900 – «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств». – Томск: Изд. ТПУ. 1998. – 110 с.

В сборнике содержатся материалы междисциплинарного экзамена (МДЭ) для поступающих в магистратуру по программам «Динамика и акустика станочных систем» и «Технологическая оснастка машиностроительных производств» направления магистерской подготовки 150900 – «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств».

Материалы разработаны в соответствии с Комплексной программой развития Томского политехнического университета КПР – 2010.
Руководитель проекта – заведующий кафедрой «Автоматизация и роботизация в машиностроении», доц. Гольдшмидт М.Г.

©Томский политехнический университет, 2010.
Введение
Представленные в сборнике материалы МДЭ (ММДЭ) предназначены для оценки соответствия уровня подготовки специалистов требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования Российской Федерации.
Сборник содержит задания для проверки остаточных знаний по сопротивлению материалов, задания для междисциплинарного экзамена и комплексные контрольные задания
- Комплексное контрольное задание (ККЗ) – полидисциплинарное задание, представляющее собой техническую задачу, детализированную вопросами преимущественно из циклов специальных и общепрофессиональных дисциплин. ККЗ предназначено для оценки подготовки дипломированных специалистов (инженеров)
- Задание для междисциплинарного экзамена – задание по базовой для направления дисциплине естественно-научного цикла, имеющее междисциплинарный характер в том отношении, что ответы на вопросы задания предполагают применение методологии и аппарата математики, физики и возможно других дисциплин естественно-научного цикла.
- Задание для проверки остаточных знаний – задание по одной из дисциплин естественно-научного либо общеобразовательного циклов, предназначенное для проверки усвоения студентами базовых положений дисциплины и умения использовать полученные ранее – в предыдущих семестрах – знания при решении конкретных задач.
КМ подготовлены в Томском политехническом университете авторским коллективом:
Доц. Анфилофьев А.В., доц. Куприянов Н.А. – КМ для проверки остаточных знаний по сопротивлению материалов,
Доц. Шумский М.П., доц. Гольдшмидт М.Г. – задания для междисциплинарного экзамена бакалавров по направлениям.
Доц. Скворцов В.Ф., доц. Гольдшмидт М.Г. – комплексные контрольные задания по специальности.
Компьютерная верстка – Ст. преподаватель А.Г. Бригадин, уч. мастер С.Ф. Сизаск.
КМ, вошедшие в настоящий сборник, надлежит использовать в комплекте с частью 1 сборника КМ, содержащего материалы для проверки остаточных знаний по циклу естественно – научных дисциплин.

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

контрольные задания для проверки остаточных знаний
Пояснительная записка
к контрольным заданиям для проверки остаточных знаний
по дисциплине «Сопротивление материалов»
для студентов, обучающихся по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Назначение – проверка остаточных знаний и навыков в решениях задач по «Сопротивлению материалов».
1. Контроль проводится по прилагаемым контрольным заданиям в течение двух учебных часов (90 мин.). Задание включает два вопроса – первый имеет понятийный характер, второй – задача, тематически связанная с первым вопросом.
2. Ответы на вопросы должны быть изложены письменно с пояснением всех используемых буквенных обозначений, как общепринятых, так и вводимых, если это необходимо при ответах на вопросы.
3. Допускается для ответов на вопросы привлекать учебную, специальную литературу, конспекты лекций.
4. Студент должен быть оповещен за неделю о дне проведения и условиях контроля и ознакомлен с типовым вариантом контрольного задания и образцом ответа.
Основные обозначения:
Для стержневых конструкций система координатных осей привязана к оси стержня: Х – ось стержня, Z, Y - оси в плоскости его поперечного сечения, Z - перпендикулярна плоскости листа, который перед Вами.
E – нормальный модуль упругости,
G – модуль сдвига,
m - коэффициент Пуассона и коэффициент приведения длины стержня при расчетах на продольный изгиб,
s - нормальное напряжение,
t - касательное напряжение,
e - линейная деформация,
g - угловая деформация (угол сдвига).
Принято напряжения и деформации показывать с индексами, указывающими их ориентацию в принятой системе координатных осей, а также смысловое значение.
Например:
sX, tXY – нормальное напряжение на площадке с нормалью Х, касательное напряжение на площадке с нормалью X по направлению Y,
s1 – первое главное напряжение,
sэкв – эквивалентное напряжение,
sТ, sb – предел текучести, предел прочности (временное сопротивление),
s0,2 – условный предел текучести,
[s] - допускаемое напряжение,
А – площадь поперечного сечения
J – момент инерции поперечного сечения,
W – момент сопротивления поперечного сечения.
Принято моменты инерции и моменты сопротивления сопровождать индексами, имеющими смысловое значение.
Например:
Jz, Wz – соответствующие геометрические характеристики относительно оси z,
D- линейное или угловое перемещение поперечного сечения в системе под нагрузкой (зазор),
d - линейное или угловое перемещение в системе под действием единичной нагрузки, податливость.
Принято перемещение сопровождать индексами, имеющими смысловое значение.
Например:
DiP- перемещение по направлению i (i=1,2...) от нагрузки P, направление i может быть линейное или угловое,
DL - изменение длины стержня L,
Dt - изменение температуры,
R - опорная реакция (V, H – её вертикальная и горизонтальная составляющие),
P - сосредоточенная нагрузка (сила),
q - распределённая нагрузка,
M - сосредоточенный момент.
Принято момент сопровождать индексами, имеющими смысловое значение.
Например:
Mz, My - изгибающие моменты (Mи) относительно осей X, Y,
Mx - крутящий момент (Мк),
N, T - нормальная и поперечная сила в сечении (внутренние силовые факторы).

Литература:

1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учебник для втузов. – М.: Наука, 1976-1986.
2. Беляев НМ. Сопротивление материалов. – М.: ГИТТЛ, 1979.
сопротивление материалов
Контрольное задание №1
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Понятие надёжности конструкций в "Сопротивлении материалов". Показатель надёжности.
P=60kH,
L=1м,
d=30мм,
c=120мм,

предел текучести:
sТ=240МПа,
предел прочности:
sвс=80МПа.
дерево
сталь

2. Определить запас прочности для конструкции.

сопротивление материалов
Контрольное задание №2
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Экономичность конструкций и пути её достижения в "сопротивлении материалов"?
P=3kH,
h=30мм,
b=50мм.

2. Сравнить сопротивление стержня при двух ориентациях сечения под нагрузку. Дать рекомендации по снижению расхода материала изменением формы сечения.
сопротивление материалов
Контрольное задание №3
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Разновидности внешних воздействий на элементы конструкций и их параметры?
P=500H,
d=20мм,
L=0,5м,
n=300об/мин,
Dt=20°C,
E=2,1×105МПа,
a=1,25×10-51/с.
2. Определить максимальное напряжение и увеличение длины стержня равномерно вращающегося с грузом Р при возрастании температуры среды. Вес стержня не учитывать.

сопротивление материалов
Контрольное задание №4
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Жёсткость материала, стержня, конструкции. Условие жесткости.
d=40мм,
L=0,5м,
d=0,01мм,
Е=2×105МПа.
2. Определить радиальную составляющую силы резания при допуске на форму (отклонение от цилиндричности) d.

сопротивление материалов
Контрольное задание №5
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Пластичные и хрупкие конструкционные материалы, характеристики их свойств?
b=30мм,
предел текучести:
sТ=240МПа,
предел прочности:
sвp=240МПа,
sвс=750МПа.

2. Определить допускаемую нагрузку для стержня из стали (коэффициент запаса n=2) и из чугуна (n=5).

сопротивление материалов
Контрольное задание №6
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Содержание проектного и поверочного расчётов на прочность при растяжении-сжатии, сдвиге (срезе), кручении, изгибе?
h=40мм,
b=15мм,
d=15мм,
D=8cм,
[s]=160МПа,
[t]=80МПа.

2. Какое давление q можно получить в цилиндре при помощи рычага (L=1м)?
сопротивление материалов
Контрольное задание №7
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Монтажные и температурные напряжения.
2. Определить напряжения в стержнях при изменении температуры.

d=20мм,
L1=100мм,
L2=50мм,
aс=1,25 1/°С,
aм=1,65 1/°С,
Ес=2×105МПа,
Ем=1×105МПа.

сопротивление материалов
Контрольное задание №8
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Понятие "внутренние силы" и их количественные меры в оценке механического состояния элементов конструкций.
d=20мм,
L=0,2м,
g=7,8г/см2,
n=300об/мин.

2. Определить внутренние силовые факторы и напряжения в стальном стержне при его равномерном вращении.

сопротивление материалов
Контрольное задание №9
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Понятия "деформации, перемещения" и их количественные меры.
P=300kH,
d=20мм,
L=0,5м,
a=30°,
Е=2×105МПа.
2. Определить деформации стальных стержней и вертикальное перемещение узла А.

сопротивление материалов
Контрольное задание №10
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Понятие "напряжённое состояние", виды напряжённых состояний, главные напряжения.
P=50кГ,
d=20мм,
L=20см.

2. Определить вид напряжённого состояния в точке А и главные напряжения.
сопротивление материалов
Контрольное задание №11
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Понятие "деформированное состояние", его связь с "напряжённым состоянием", главные деформации.
P=10kH,
m=0,3,
E=2,1×105МПа.

2. В паз жёсткой недеформируемой плиты без зазора вставлен стальной кубик со сторонами a=10мм. Определить главные напряжения и изменение размеров кубика под нагрузкой Р.

сопротивление материалов
Контрольное задание №12
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Понятие устойчивости сжатых стержней. Расчёты на устойчивость при различной гибкости.

P=,
d=40мм,
L=1м,
Е=2×105МПа,
[s]=160МПа,
sпц=210МПа.
2. Определить допускаемую нагрузку для конструкции из условия устойчивости стойки. Возможно ли решение задачи с помощью формулы Эйлера?
сопротивление материалов
Контрольное задание №13
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Сформулировать условие прочности при поперечном косом изгибе и растяжении.
P=16kH,
a=400мм,
[s]p=35Mпа,
[s]c=70МПа.

2. При сверлении детали на стол и шпиндель сверлильного станка передаётся усилие Р. Определить диаметр круглой сверлильной колонны.

сопротивление материалов
Контрольное задание №14
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Оптимальные формы поперечных сечений стержней из хрупких и пластичных материалов при кручении и изгибе.
2. Определить рациональную ориентацию сечения под нагрузку и максимальные напряжения в стержне из хрупкого материала.
P=2kH,
a=10мм,
L=0,5м.
сопротивление материалов
Контрольное задание №15
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Геометрические характеристики поперечных сечений стержней в расчётах на прочность и жёсткость при растяжении, сжатии, сдвиге, кручении, изгибе.
L=2м,
b=100мм,
удельный вес:

v=78kH/м3.
2. Определить максимальные напряжения в стержне под действием собственного веса.

сопротивление материалов
Контрольное задание №16
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Сопротивление стержней внецентренному растяжению и сжатию, положение нейтральной линии.
P=400H,
b=30мм,
h=40мм.

2. Определить положение нейтральной линии в сечении и максимальные напряжения.

сопротивление материалов
Контрольное задание №17
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Определение косого изгиба. Формулировка условия прочности.

2. Определить диаметр стержня.
P1=400H,
P2=600H,
L=0,5м,
[s]=160МПа.

сопротивление материалов
Контрольное задание №18
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Эквивалентное напряжение и основные критерии, используемые при его определении.
D=20см,
t=1см,
q=100атм.
2. Определить эквивалентные напряжения в цилиндрической части сосуда из стали и чугуна ( к = 0,2) при внешнем и внутреннем давлении.

сопротивление материалов
Контрольное задание №19
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900 551800

1. Содержание расчётов на прочность и жёсткость при равномерном вращении элементов конструкций.
2. Определить допускаемое число оборотов для стержня с грузом. Собственный вес стержня не учитывать.
Q=50H,
d=40мм,
L=0,5м,
[s]=160МПа.

сопротивление материалов
Контрольное задание №20
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Содержание расчётов на прочность и жёсткость элементов конструкций при поступательных движениях с ускорением.

2. Определить допускаемую величину груза при его подъёме с ускорением с помощью устройства:
a=2м/с2,
d=40мм,
L=0,3м,
D=200мм,
[s]=160МПа.
сопротивление материалов
Контрольное задание №21
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Понятие "предельное состояние" материала, элементов конструкции и конструкций в целом.
Ас=8см2,
Ам=12см2,
d=40мм,
[sТс]=240МПа,
[sТм]=150МПа.

2. Определить нагрузку, при которой система из двух стержней (стального и медного) перестанет сопротивляться увеличению нагрузки при деформировании по упрощенным диаграммам.

сопротивление материалов
Контрольное задание №22
для проверки остаточных знаний бакалавров по направлениям 552900, 551800

1. Остаточные напряжения в элементах конструкций.
2. Составной цилиндр из стали и меди пластически деформирован между двух плит. Определить остаточные напряжения после разгрузки. Даны упрощенные диаграммы сжатия материалов.

Ас= Ам=8см2,
Ес=2×105МПа
Ем=1×105МП