Факультет №9 «Общеинженерной подготовки»

В рамках «Школы механиков» проводится подготовка инженеров по специальности «Динамика и прочность машин» со специализацией «Математическое моделирование в динамике и прочности конструкций» (ММДПК). Школа готовит высококвалифицированных инженеров в области динамических и прочностных расчетов конструкций.

В процессе обучения используется новый принцип подготовки специалистов, который позволяет получить:

  • усиленную математическую подготовку в сочетании с общеинженерными знаниями,
  • современное компьютерное образование на основе непрерывного обучения и самостоятельной работы на современных ПЭВМ,
  • возможность расширить свои знания сверх программы в результате включенной в планы научно-исследовательской работы студентов под руководством высококвалифицированных преподавателей.

Преподавателями кафедры поставлены и читаются следующие курсы:

  • Механика сплошной среды.
  • Математическая теория упругости.
  • Теория оболочек.
  • Динамика машин.
  • Нелинейное деформирование механических систем.
  • Волновые процессы в сплошных средах.
  • Аэрогидроупругость.
  • Пакеты прикладных программ в ДПК.

Теоретические курсы подкреплены вычислительной, исследовательской и производственной практиками, практикумами на ЭВМ и учебно-исследовательской работой студентов (УИРС). Производственные, преддипломные практики, а также дипломное проектирование проводятся на ведущих предприятиях: НПО им. С.А. Лавочкина, «Центр Келдыша», «КБ Салют» и других.

Студенты кафедры имеют возможность расширять свои знания сверх программы в результате включенной в планы учебно-исследовательской работы студентов (УИРС) под руководством высококвалифицированных преподавателей.

Тематика УИРС Руководитель
Статика и динамика оболочных систем при действии локальных нагрузок Профессор Б. А. Антуфьев
Разработка обучающих программ курса сопротивления материалов Профессор А. В. Коровайцев
Нелинейные краевые задачи механики тонкостенных конструкций Профессор А. В. Коровайцев
Нестационарные контактные задачи в механике сплошной среды Профессор Д. В. Тарлаковский
Нестационарная динамика сплошных сред с усложненными свойствами Профессор Д. В. Тарлаковский
Задачи дифракции на криволинейных поверхностях Доцент О. В. Егорова
Механика структурированных сплошных сред Доцент С. И. Жаворонок
Исследование напряженного состояния и динамических свойств пространственных конструкций с использованием МКЭ Доцент В. Н. Зайцев
Программное обеспечение расчетов нелинейных деформаций упругих систем Доцент А. Б. Костриченко
Колебания в твердом теле при высокоэнергетическом трении Доцент Н. А. Локтева
Исследование НДС элементов конструкций с использованием численных методов Профессор Д. И. Макаревский
Волновая динамика и нестационарные задачи гидроупругости Доцент М. И. Мартиросов
Численно-аналитические методы в динамических задачах МСС Доцент А. Л. Медведский
Задачи нестационарного взаимодействия конструкций и сплошных сред Профессор Л. Н. Рабинский
Расчет ортотропных пластин Профессор А. В. Сибиряков
Нестационарные контактные задачи для деформируемых тел Доцент Г. Н. Федотенков

Большинство дисциплин, читаемых кафедрой, обеспечено изданными кафедрой учебными пособиями и учебниками, в том числе:

  • Тихомиров Е.Н. Курс сопротивления материалов: Учебник. — М.-Л.: ОНТИ, 1934.
  • Заславский Б.В. Краткий курс сопротивления материалов: Учебник. — М.: Машиностроение, 1986.
  • Долинский Ф.В., Михайлов М.Н. Краткий курс сопротивления материалов: Учебное пособие — М.: Высшая школа, 1988 
  • Горшков А.Г., Шалашилин В.И., Трошин В.Н. Сопротивление материалов: Учебное пособие для вузов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002 
  • Сборник задач по сопротивлению материалов с теорией и примерами / Б.А. Антуфьев, А.Г. Горшков, О.В. Егорова, В.Н. Зайцев, А.Б. Костриченко, Д.И. Макаревский, Л.Н. Рабинский, А.В. Сибиряков, Д.В. Тарлаковский Д.В; Под ред. академика А.Ю. Ишлинского: Учебное пособие для вузов – М.: Изд-во МАИ, 2001;
  • Сборник задач по сопротивлению материалов с теорией и примерами / Под ред. А.Г. Горшкова и Д.В. Тарлаковского: Учебное пособие: Для вузов. – 2-е изд., перераб. и допол. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.- 632 с. 
  • Горшков А.Г., Рабинский Н.Л., Тарлаковский Д.В. Основы тензорного анализа и механика сплошной среды: Учебник для вузов. — М.: Наука, 2000;
  • Горшков А.Г., Старовойтов Э.И., Тарлаковский Д.В. Теория упругости и пластичности: Учебник для вузов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.
  • Горшков А.Г., Медведский А.Л., Рабинский Л.Н., Тарлаковский Д.В. Волны в сплошных средах: Учеб. пособ.: Для вузов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.- 472 с. 
  • Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Станкевич А.И. Сопротивление материалов. Учебник для ВУЗов; Под редакцией Макаревского Д.И. – М: Издательство «Дрофа», 2007.
  • Исаченко В.В., Мартиросов М.И., Щербаков В.И.Учебное пособие по решению конкурсных задач по сопротивлению материалов. — М.: МИФИ, 2006 .-248 с. 

Материальная база

(заведующий лабораторией кафедры — Бугаев Николай Михайлович)

Учебная лаборатория. Предназначена для проведения лабораторных работ по статическим испытаниям различных материалов до полного разрушения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение) для всех факультетов. Оборудование: электромеханические разрывные машины Р-5, Амслер, КМ-50-1 и универсальные гидравлические машины УГ-20/2, Морфедергаф, Амслер.

Лаборатория малых испытательных установок. В ней проводятся лабораторные работы для всех факультетов. Оснащена универсальным стендом СМУ (позволяет при 8-ми наладках проводить 13 лабораторных работ), установками типа СМ и учебным комплексом «Фотоупругость».

Механическая мастерская. Оснащена токарным, фрезерным, сверлильным и заточным станками. Предназначена для поддержания в исправном состоянии испытательных машин учебной лаборатории.

Дисплейный класс. Полностью модернизирован, оборудован 14-ю РС-pentium-4, сканером, 2-мя принтерами, ксероксом, LCD-проектором. Используется для проведения лабораторных работ, вычислительной практики, практикумов и самостоятельной работы студентов школы механиков.

О некоторых аспектах преподавания дисциплины «Сопротивление материалов» в технических вузах

Курс сопротивления материалов (СМ) является базовым для механических специальностей машиностроительных, авиационных, кораблестроительных, строительных и других технических ВУЗов. Понятийный аппарат, гипотезы, модели, расчётные методики являются фундаментом для освоения таких дисциплин как «Детали машин» и прочностных циклов расчётов и проектирования различных конструкций.

Важность курса СМ определяется ещё и тем, что, создавая новую конструкцию, инженер назначает первоначальные размеры её элементов, проводя прочностные расчёты методами СМ. Дальнейший расчёт конструкций, как правило, производится с помощью персональных компьютеров (ПК) численными методами с использованием пакетов прикладных программ. Однако для анализа достоверности получаемых результатов используется сравнение с результатами расчётов по упрощённым моделям методами СМ. 

За многовековую историю развития СМ курс приобрёл целостность, логичность. Выкристаллизовалось ядро курса, без знания которого немыслим современный инженер механик. В него укрупнённо входят следующие темы:

  1. центральное растяжение-сжатие, геометрические характеристики плоских фигур, сдвиг, кручение, прямой поперечный изгиб, косой изгиб, внецентренное растяжение-сжатие;
  2. плоские рамы (включая метод сил), сложное сопротивление (анализ НДС и расчёт по теориям прочности), безмоментные оболочки, устойчивость и продольно-поперечный изгиб стержней, удар, усталость, расчёт по предельной несущей способности.

Здесь темы примерно разбиты по содержанию двух семестров стандартного курса СМ. Для изложения этого материала минимально необходимо 68 часов лекций, 68 часов практических занятий, 16 часов лабораторных работ, равномерно распределённых по двум семестрам. Для овладения студентами практическими навыками расчётов на прочность в каждом семестре необходимо иметь одну курсовую работу (КР) (всего две КР) и для успешного выполнения КР необходимо предусмотреть консультации в минимальном объёме 2 часа в неделю на 1 группу. Завершать семестры целесообразно экзаменами.

При таком объёме часов имеет место перегрузка лекций и практических занятий. Из лекций приходится исключать выводы и примеры расчётов, а практические занятия превращаются в лекции по решению задач.

Такой напряжённый курс может быть успешно воспринят хорошо подготовленными слушателями. Однако за последние годы престиж инженерного образования сильно упал. В технические ВУЗы идёт не самый сильный контингент выпускников школ. Такое понятие как призвание стало анархаизмом. При поступлении в ВУЗ играют роль другие факторы. Среди студентов фактически нет занимавшихся техническим творчеством – авиамоделизмом, судомоделизмом и т.п., развивающим инженерное мышление и интуицию, понимание как работает та или иная конструкция. Такие понятия как стрингер, шпангоут, лонжерон, нервюра для многих студентов второго курса авиационного ВУЗа просто неизвестны. При предложении студентам в качестве теста изобразить форму прогибов консольной балки с силой на краю или форму потери устойчивости подобной стойки (задача, не требующая никаких вычислений, а только элементарное представление о работе конструкции) можно получить самые различные кривые, мало соответствующие действительности. Т.е. у большинства студентов инженерное мышление и интуиция не развиты. Кроме этого имеет место невысокая подготовка по математике и теоретической механике (раздел статики). В дополнение следует отметить, что многие студенты пропускают занятия по различным причинам, а пропущенное занятие – это пропущенный раздел, без которого восприятие последующего материала может быть невозможно. Таким образом, большинство студентов не готово к восприятию столь напряжённого курса.

Изложенные причины вынуждают преподавателя, адаптируясь к средней массе студентов, упрощать изложение материала, акцентируя внимание на решении простейших типовых задач. Однако и это не решает проблему восприятия курса для многих студентов, а также проблему восполнения пробелов знаний, связанных с пропусками материала из-за прогулов. По теоретической части курса имеются разнообразные учебники, апробированные временем, а также новые [1–5], изданные за последние годы. Практической же стороне курса посвящены задачники с решениями задач и пособия. Среди новых назовём [6,7]. Однако для самостоятельной проработки разделов они достаточно сложны, т.к. в них недостаточно внимания уделено методической стороне. Поэтому, на наш взгляд, актуальным является разработка и публикация конспектов практических занятий по курсу СМ с глубокой проработкой методической стороны решения типовых задач (такой, как правило знаков для внутренних силовых факторов, применение метода сечений, техника построения эпюр, проектировочный и поверочный расчёты на прочность и т.п.).

Большая роль в учебном процессе отводится консультациям по КР, где в ходе непосредственного индивидуального общения студента с преподавателем разбираются сложные для понимания вопросы. Следует отметить, что в группе из 20-25 человек обычно имеются от 2-5 хороших студентов. Именно консультации позволяют работать с ними на более высоком уровне. Для этого можно использовать задачи с элементами НИРС в КР. 

В стандартных КР основное внимание уделяется расчётам на прочность и жёсткость простейших стержневых систем. Предлагается дополнить эти задачи элементами рационального проектирования. Варьируемыми параметрами в задачах могут быть геометрические параметры системы, жёсткости и температура нагрева её элементов, положения нагрузок и опор, величины зазоров и другие. Целевыми функциями – вес деформируемой системы, допускаемая нагрузка, перемещения точек, частоты собственных колебаний и т.д.

Такая постановка задач позволяет привить студентам, будущим инженерам, навыки не только расчёта на прочность, но и оценки качества деформируемых систем и их проектов, проследить на элементарных системах игру усилий и полей напряжений и перемещений, которая происходит при изменении параметров системы. Показать возможность снижения веса системы или повышения её запаса прочности, регулирования перемещений, собственных частот и форм колебаний, амплитуд вынужденных колебаний путём изменения её отдельных параметров. Эта цель может быть достигнута только на анализе простейших систем в простейших постановках, где упор делается на понимание физического смысла процессов регулирования.

Анализ поведения системы, её параметров в зависимости от параметра проектирования приводит к естественной необходимости применения ПК, разработке простейших алгоритмов и программ, выработке навыков анализа и представления результатов расчёта.

Литература

  1. Примерные программы дисциплин цикла ОПД для направлений подготовки (специальностей) в области техники и технологии, сельского и рыбного хозяйства. – М.: ИЦ МГТУ «Станкин», 2002. – 294 с. 
  2. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов: учебник для ВУЗов. – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 2001. – 560 с. 
  3. Варданян Г.С. и др. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. – М.: изд. Ассоц. строит. ВУЗов, 1995. – 572 с. 
  4. Горшков А.Г., Шалашилин В.И., Трошин В.Н. Сопротивление материалов: учебное пособие. – 2-е изд. испр. – М.: Физматлит, 2002. – 544 с. 
  5. Павлов П.А., Паршин Л.К., Мельников Б.Е., Шерстнев В.А. Сопротивление материалов: учебное пособие / под ред. Б.Е. Мельникова СПб: изд. «Лань», 2003. – 528 с. (Учебники для ВУЗов. Специальная литература).
  6. Антуфьев Б.А., Горшков А.Г., Егорова О.В. и др. Сборник задач по сопротивлению материалов с теорией и примерами / под ред. А.Г. Горшкова, Д.В. Тарлаковского: учебное пособие для ВУЗов. – 2-е изд., переработанное и дополненное. – М.: Физматлит, 2003. – 632 с. 
  7. Ицкович Г.М., Минин Л.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов. – М.: Высшая школа, 1999. – 592 с. 
  8. Задачи рационального проектирования элементов авиационных конструкций в курсе сопротивления материалов: учебное пособие. (Горшков А.Г., Коровайцев А.В., Костров В.И. и др.). – М.: МАИ, 1986. – 77 с. 


Контакты
Телефоны:

Деканат 8-499-158-0006

Учебная часть 8-499-158-4961

E-mail

f9_dec@mai.ru