Методическая разработка урока

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

по теме: «Общие указания к построению эпюр поперечных сил

и изгибающих моментов»

Разработал: преподаватель профессиональных дисциплин

Шмакова Оксана Васильевна

2022г.

Введение

Выпускаемые в настоящее время изделия работают в очень тяжелых эксплуатационных условиях. Обслуживание и ремонт изделий требуют твёрдых знаний от специалистов в области определения нагрузок, пределов и запаса прочности материалов, правильного выбора деталей при их замене, что будет способствовать повышению качества обслуживания и ремонта и увеличения ресурса работы машин и механизмов.

Методическая разработка учебного занятия на тему «Общие указания к построению эпюр поперечных сил и изгибающих моментов» по дисциплине ОП. 02 «Техническая механика» предназначена для обучающихся 2 курса, специальности 35.02.16 Эксплуатация и ремонт сельскохозяйственной техники и оборудования.

Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что данные понятия и методы позволяют сформировать у обучающихся опорную базу для дальнейшего продуктивного изучения целого ряда технических дисциплин профессиональных модулей.

В ходе учебного занятия предусматривается использование:

• компьютерных и мультимедийных технологий;

• мультимедийного проектора;

• ноутбука;

• объяснительно-иллюстративного, репродуктивного, частично-поискового методов обучения;

• раздаточных материалов.

В ходе изучения темы «Общие указания к построению эпюр поперечных сил и изгибающих моментов» у обучающихся должны быть сформированы следующие компетенции:

профессиональные: прогнозирование отказов, определение ресурсов, обнаружение дефектов сельскохозяйственной техники и оборудования;

общие:

• понимание сущности и социальной значимости своей будущей профессии, проявление к ней устойчивого интереса;

• умение принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность;

• умение осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;

• использование информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности.

Данное занятие способствует формированию навыков работы в коллективе, работы со справочной литературой, развитию творческого и логического мышления, умению самостоятельно принимать решения, формированию практических навыков при выполнении расчетных заданий, воспитанию чувства ответственности к выполнению профессиональных обязанностей.

ПЛАН УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

по дисциплине: ОП. 02 «Техническая механика»

Тема занятия: Общие указания к построению эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.

Цели:

методическая: Усовершенствование методики изучения нового материала.

дидактическая: Ознакомить студентов с основными понятиями и определениями, изучить методы расчета и проверки балок на прочность.

развивающая: развивать пространственное воображение обучающихся, способствовать развитию логического мышления при решении задач, развивать умения работы с книгой, ведения дискуссии, работать в заданном темпе.

воспитательная: Формировать умение принимать самостоятельные решения в различных ситуациях при решении проблемных задач.

Тип занятия: Урок совершенствования знаний и изучения нового материала

Вид занятия: лекция

Форма проведения занятия: фронтальная, индивидуальная.

Междисциплинарные связи: математика, детали машин, материаловедение.

Средства обучения: ноутбук; проектор; презентация, видео; тестовые задания, учебники.

Литература:

1.Л.И.Вереина, М.М.Краснов Техническая механика: учебник для студентов СПО/ Л.И.Вереина, М.М.Краснов -5-е изд.,стер.-М.: Издательский центр «Академия», 2021 – 352 с.

2.А.А.Эрдеди, Н.А.Эрдеди Техническая механика: учебник для студентов СПО/ А.А.Эрдеди, Н.А.Эрдеди -7-е изд.,стер.-М.: Издательский центр «Академия», 2021 – 528

Ход занятия

1. Организационный момент. (14 мин)

Приветствие обучающихся. Проверка присутствия обучающихся. Опрос домашнего задания.

Фронтальный устный опрос (Слайд 3-9)

1. Ч то такое изгиб?

Предполагаемый ответ: Изгибом называется такой вид нагружения, при котором в поперечном сечении бруса возникает внутренний силовой фактор —изгибающий момент.

1. Брус, работающий на изгиб, называют…

Предполагаемый ответ: балкой.

1. И згиб, при котором в поперечном сечении бруса возникает изгибающий момент и поперечная сила, называется…

Предполагаемый ответ: поперечный изгиб.

1. Когда поперечная сила считается положительной?

П редполагаемый ответ: Поперечная сила в сечении считается положительной, если она стремится развернуть сечение по часовой стрелке.

1. К огда изгибающий момент считается отрицательным?

Предполагаемый ответ: Если действующие на участке внешние силы стремятся изогнуть балку выпуклостью вверх, то изгибающий момент считается отрицательным.

1. Какой вид изгиба представлен на рисунках?

Предполагаемый ответ: Прямой и косой изгибы.

1. Н азовите вид нагружения, изображенный на рисунках?

Предполагаемый ответ: сосредоточенная и распределенная нагрузки.

Подведение итогов проверки знаний. (2 мин)

Оценивание ответов обучающихся.

1. Сообщение темы занятия, постановка целей и задач занятия. Изложение нового материала, применяемая методика (45 мин)

Тема: ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ПОСТРОЕНИЮ ЭПЮР ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ И ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ (Слайд 10)

Цели занятия (Слайд 11):

2.1 Общие указания к построению эпюр поперечных сил и изгибающих моментов;

2.2 Правила построения эпюр.

Механика – одна из древнейших наук (от греческого mechanike (techne) -искусство построения машин).

Все, куда бы ни взглянул человек, связано с механикой. Без знаний законов механики, умения применять их на практике невозможно представить современного инженера.

Чтобы выполнить расчет на прочность изгибаемого элемента – валы, оси, балки, -следует знать и правильно применять правила построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов. Эти знания необходимы для проверки правильности построения эпюр, определения критических точек, что позволяет избежать аварийных ситуаций на производстве.

2.1 Общие указания к построению эпюр поперечных сил и изгибающих моментов;

В предыдущей лекции было установлено, что при прямом поперечном изгибе в поперечных сечениях бруса (балки) возникают два внутренних силовых фактора: поперечная сила Q и изгибающий момент М.

Поперечной силой Q называется равнодействующая внутренних касательных сил, возникающих в поперечных сечениях бруса.

Изгибающим моментом М называется результирующий момент внутренних нормальных сил, возникающих в поперечных сечениях бруса, взятый относительно нейтральной оси этого сечения.

Определяя поперечную силу   и изгибающий момент   в различных сечениях балки, мы видим, что их значения изменяются по длине балки в зависимости от вида нагрузок и места их приложения. При расчетах часто бывает важно знать изменение Q и Мz в сечениях по всей длине балки, а этого можно достичь построением графиков–эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.

Знание методики расчета конструкций на изгиб необходимо для организации качественной эксплуатации и эффективного проведения ремонтов горного оборудования в объёмах компетентности техника в его дальнейшей работе как специалиста.

Данный вид нагружения широко распространён на производстве. Вы, как специалисты, для обеспечения безаварийной работы предприятия, должны уметь определять пиковые нагрузки и при необходимости определить опасный участок нагружения и максимальную нагрузку на этом участке.

Предлагаю для наглядности посмотреть подборку видеосюжетов с оборудованием, для которого может возникнуть необходимость определения величины поперечных сил и изгибающих моментов.

Грузоподъемные машины

Грузоподъемные машины предназначены для подъема и перемещения грузов на незначительные расстояния в пространстве, ограниченном зоной промышленного предприятия, обслуживаемого машиной. В современном производстве широко применяют различные грузоподъемные машины, однако наибольшее распространение получили грузоподъемные краны.

Козловые краны (Видео слайд 12).

В зависимости от конструкции самого крана, данные подъемно-транспортные механизмы позволяют перемещать и складировать грузы разной массы и формы. Козловой кран используется только вне помещений. Рельсовый путь расположен на земле. Высота подъема груза колеблется от 7 до 38 метров, длина пролета между опорами от 10 до 80 метров.

Схема распределения нагрузок (Слайд 13).

Кран-балка (Видео слайд14)

Кран-балка — крановое оборудование мостового типа, используемое для осуществления разнообразных подъемно-транспортных и погрузочно-разгрузочных работ на крановых эстакадах, на складах и в промышленных цехах производственных предприятий.

Особенность работы данного оборудования является постоянно перемещающаяся по длине балки нагрузка в виде транспортируемого груза.

Схема распределения нагрузок (Слайд 15).

Решение задачи

Решение задачи рассмотрим на примере кран-балки (Слайд 16).

Задача

На двух опорную балку действует сосредоточенная сила F=30 Н. Построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов для балки, изображенной на рисунке. Допускаемое нормальное напряжение [σ]= 160 МПа.

Рис. 1 Схема к расчету балки

Решение (Слайд 17).

Последовательно по участкам нагружения рассматриваем вну­тренние силовые факторы в сечениях. Силовые факторы определяем из условий равновесия отсеченной части. Для каждого участка за­писываем уравнения внутренних силовых факторов.

Используем известные правила:

— поперечная сила численно равна алгебраической сумме проекций внешних сил на ось Оу;

— изгибающий момент численно равен алгебраической сумме
моментов внешних сил, действующих на отсеченную часть, относительно нейтральной оси, совпадающей с осью Ох;

— принятые знаки поперечных сил и изгибающих моментов.

1. Наносим оси координат;

2. Наносим реакции в опорах;

3. Определяем реакции в опорах из условия равновесия плоских сил.

Рис. 2 Схема к расчету балки

М_А=0

F*6 - R_B*(6+4)=0

10 R_B=6 F

R_B= F*6 : 10=30*6:10=18 H

М_В=0

-F*4 + R_A*10=0

R_A= F*4 : 10=12 H

1. Проверка:

R_A – F + R_B =12-30+18=0

Следовательно, реакции в опорах R_A и R_B определены верно.

1. Строим эпюру поперечных сил Q_у.

Напомним, что границы участков нагружения — это сечения, в которых приложены внешние нагрузки.

Составляем уравнение реакции для I участка:

Q₁= R_A=12 H

Составляем уравнение реакции для II участка:

Q₂=R_A – F =12-30= - 18 H

Строим эпюру поперечных сил.

Рис. 3 Эпюра поперечных сил

Порядок построения эпюр остается преж­ним: масштабы эпюр выбираются отдельно, исходя из значений мак­симальных сил и моментов.

Графики обводятся толстой основной линией и заштриховыва­ются поперек. На графиках указываются значения поперечных сил, изгибающих моментов и единицы измерения

1. Строим эпюру изгибающих моментов М_и.

Для построения эпюры балку необходимо разбить на участки.

I участок:

M_A=0 Нм;

M_C= R_A * 6=12*6=72 Нм;

II участок:

M_В= R_A * 10 – F * 4=12*10 – 30*4=0Нм;

Строим эпюру изгибающих моментов.

Рис. 4 Эпюра изгибающих моментов

1. Определяем размер двутавровой балки:

где:  - нормальное напряжение, Нм;

-момент сопротивления, см³.

1. В соответствии с сортаментом принимаем размер двутавра: ГОСТ 8239-72

2.2 Правила построения эпюр.

Сформулируем правила построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.

Правила построения эпюр:

• П ри сосредоточенной нагрузке эпюра поперечных сил Q изображается прямой, параллельно оси балки, а эпюра изгибающих моментов М_и наклонной прямой (Слайд 18);

• П ри сосредоточенной нагрузке эпюра Q_у образует скачек, численно равный значению самой силы (Слайд 19);

• П ри равномерно-распределенной нагрузке   эпюра Q_у изображается наклонной прямой, а эпюра М_и параболой (Слайд 20);

• Если на участках Q_у

если на участках Q_у0, то изгибающий момент возрастает,

если на участках Q_у=0, то изгибающий момент постоянен (Слайд 21).

• Сосредоточенный внешний момент M никак не отражается на эпюре Q_у. На эпюре М_и, в месте приложения этого момента, имеется скачок на его величину (Слайд 22).

1. Закрепление изученного материала (10 мин) .

Тестирование по изученному материалу. Перейти по ссылке и пройти тест https://multiurok.ru/tests/5018906/. (Приложение 1).

1. Подведение итогов проведенного занятия. Рефлексия (5 мин) (Слайд 23-25).

5.Домашнее задание. (3 мин) (слайд 35)

- конспект лекций;

- с помощью конспекта лекций решить предложенную задачу( по вариантам): Построить эпюры   при изгибе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной методической разработке реализована задача усовершенствования методики изучения нового материала с применением современных средств предоставления информации, визуализации излагаемого материала, для освоения необходимых в дальнейшей профессиональной деятельности.

Для объективного анализа качества усвоения материала разработан перечень вопросов для актуализации опорных знаний обучающихся и предложена мотивация, для осознанного изучения нового материала.

Изложение нового материала проведено по плану, который позволяет обучающимся последовательно и подробно изучить область применения полученных ими знаний, изучить методику расчета усилий и построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.

Способ предоставления информации осуществляется с помощью презентации MicrosoftPowerPoint, в которой предлагается фото и видеоматериал, позволяющий преподавателю излагать материал с практической направленностью в области горного производства.

В заключительной части разработана методика, направленная на объективный контроль полученных знаний, путем выполнения индивидуальных заданий.

В результате работы над методической разработкой был применен комплексный подход в использовании современных методов предоставления информации, применения прогрессивных методов обучения, объективной оценке полученных знаний обучающимися, что подтверждает необходимость применения современных IT –технологий в сфере образования и способствует усовершенствованию методики изучения нового материала.

Приложение № 1

Тема: Общие указания к построению эпюр поперечных сил и изгибающих моментов.

1. Поперечной силой Q называется:

1. вид нагружения, при котором в поперечном сечении бруса возникает внутренний силовой фактор — изгибающий момент.

2. равнодействующая внутренних касательных сил, возникающих в поперечных сечениях бруса.

3. изгиб, при котором в поперечном сечении бруса возникает толь­ко изгибающий момент.

1. При сосредоточенной нагрузке эпюра поперечных сил изображается:

1. прямой, параллельно оси балки;

2. наклонной прямой;

3. параболой.

1. При равномерно-распределенной нагрузке   эпюра поперечных сил изображается:

1. прямой, параллельно оси балки;

2. наклонной прямой;

3. параболой.

1. Сосредоточенный внешний момент M на эпюре поперечных сил…

1. изображается наклонной прямой;

2. изображается параболой;

3. никак не отражается.

1. Размер балки определяется исходя из выражения:

6. Для данного условия задачи выберите правильное значение равнодействующей сосредоточенной силы Q:

1. 15 кН;

2. 10 кН;

3. 1 кН

7 . Для данного условия задачи выберите правильный вариант расчета проверки:

a) RA –F1-F2+RB=0

b) RA +F1+F2-RB=0

c) RA+RB+F1-F2=0

Критерии оценивания теста

Тест состоит из 7 вопросов: необходимо выбрать один правильный ответ из трёх возможных.

Оценка 5 «отлично» выставляется при правильном ответе на 7 вопросов.

Оценка 4 «хорошо» выставляется при правильном ответе на 5-6 вопросов.

Оценка 3 «удовлетворительно» выставляется при правильном ответе на 3-4 вопроса.

Оценка 2 «неудовлетворительно» выставляется при ответе менее чем на 3 вопроса.