Strength of Materials

Major: Thermal Power Engineering
Code of subject: 6.144.00.O.056
Credits: 4.00
Department: Bridges and Structural Mechanics
Lecturer: Doctor of Technical Sciences, Professor Yevhen Kharchenko
Semester: 4 семестр
Mode of study: денна
Learning outcomes: The purpose of the study of the discipline is to master the theoretical bases of analysis of the stress-deformed state and engineering methods of calculating the elements of machines and structures for strength, rigidity and stability. The main tasks of the discipline are to study: -theoretical bases of analysis of the stress-deformed state of the elastic body and experimental methods for determining the mechanical characteristics of materials; - the relationship of strength and durability with the mechanical properties of materials and the mechanics of their destruction. - theoretical bases of static and dynamic strength of structural elements; - analytical and numerical methods of calculation for strength, rigidity and stability of rod systems, thin plates and shells; - Theoretical bases of calculating structural elements beyond the limit of elasticity. Studying the discipline involves the formation of competences in the education applicants: General competences: ZK1. Basic knowledge of the fundamental sciences in the extent necessary for the development of general professional disciplines. ZK4. Analysis and synthesis. professional competences: FC1. Basic knowledge of scientific concepts, theories and methods necessary for understanding the principles of work and functional purpose of thermal power systems and their equipment. As a result of the study of the discipline, the education applicant should be able to demonstrate such programmatic learning outcomes. PH2. Know and understand the engineering sciences that underlie the specialty "thermal power" of the relevant specialization, at the level necessary to achieve other results of the educational program, including some awareness in the latest achievements of science and technology in the field of thermal power. PH3. Understanding the interdisciplinary context of the specialty "thermal power". PH6. Identify, formulate and solve engineering tasks in thermal power; The importance of the importance of non-technical (society, health and safety, the environment, the economy and the industry) restrictions. PH9. Be able to find the necessary information in the technical literature, scientific databases and other sources of information, critically evaluate and analyze it.
Required prior and related subjects: Previous disciplines: SK1.1, SK1.2, SK1.3 Higher Mathematics; SK1.7, SK1.18 Physics; SC1.12 Basics of programming and software for engineering calculations; SK1.15 Theoretical mechanics and the basics of design. Concomitant and subsequent disciplines: SC2.9 pumps, fans, compressors; SC2.13 nuclear power plants; VB1.7, VB1.8, VB1.12 Turbines of thermal power plants.
Summary of the subject: The discipline includes the following topics. 1. General provisions, hypotheses and concepts of materials resistance. The subject and the main tasks of materials resistance. Forces and their classification. The main hypotheses of materials resistance. Linear and angular deformations. Cross -sector method. Tension. The main types of deformation of the rod. 2. Stretching and compression of rods. Longitudinal strength and its flavors. Stress in transverse and sloping sections. Deformation. Poisson coefficient. Hooca's law. Stiffness during stretching and compression. Potential deformation energy. 3. Experimental study of the properties of materials during stretching, compression. Tight diagrams. Mechanical characteristics of the strength and plasticity of the material. Mechanical properties of materials during compression. The concept of creep, relaxation and durability. 4. Calculation of strength by the method of permissible stresses. Checking strength. Selection of cross sections. The concept of concentration of stresses. Statically indefinite core systems. Temperature and installation stresses. 5. Fundamentals of the theory of stressful state. Components of a stress state. Types of intense state. Straight and inverted tasks of a flat and voluminous stress. General and voluminous Law of Hooke. Potential deformation energy. 6. Strength criteria. Brittle and plastic destruction. Theory of the greatest normal stresses and theory of the greatest linear deformities. Theory of the greatest tangent stresses and energy theory. The criterion of the sea. The concept of new strength theories. 7. Geometric characteristics of flat sections. Static moment and moments of inertia of flat sections. The dependence between the moments of inertia in cases of parallel and angular displacement of the axes. The main axes and the main points of inertia. Calculating the moments of inertia. 8. Shift. Turning. A clean shift. Hooke law for shift. Potential energy deformation energy. The dependence between three elastic permanent for isotropic body. Practical calculations for cut. Twist of rods. Torque and its flashes. 9. Stress and deformation when twisted. Tension in cross sections of round rods. The stiffness of the rod when twisting. The main stresses. The main types of destruction of rods in the conditions of torsion. Calculation of strength and rigidity of the shafts. 10. Turning of bars of non -cross -section, thin -walled rods and calculation of screw springs. The tension and deformation of the bars of rectangular section. Turning of thin -walled rods. Calculation of cylindrical springs with a slight slope angle. 11. Beams. Direct bending. Internal forces at pure and at a transverse bend. The flashes of bending moments and transverse forces. Differential dependence between the bending moment, transverse force and distributed load and their use. 12. Normal stresses at the pure and transverse bend of the beam. The dependence between the bending moment and the curvature. The bending stiffness of the beam. Normal stresses. Engineering calculation for strength. Rational forms of cross -sectional beam. 13. Complete testing of the beam strength. Tangent stresses when bending of rectangular and double -section beams. Analysis of stress state at hazardous cross -section points. Strength condition taking into account normal and tangent stresses. The concept of the bending center. 14. Movement when bent bends. Deflection and angle of cross -section rotation. Differential equation of the bent axis and its integration. Universal equation of bent beam. The method of initial parameters. The stiffness condition when bending. 15. Fundamentals of calculation for the stability of compressed rods. Euler's task. The influence of the method of fixing the rod on the value of critical force. Calculation of critical stresses beyond the proportionality of the material. Project calculation of rods for stability.
Assessment methods and criteria: Evaluation methods 1. Protection of reports on the performance of laboratory work in the form of an oral survey. 2. Protection of computational and graphic works by oral examination of theoretical material on the subject of the works or by test control. 3. Conducting the written component of the exam based on the results of studying the discipline based on three-level theoretical and practical tasks. 4. Conducting the oral component of the exam based on the results of the written component. Evaluation criteria The maximum semester grade is 100 points. Current control (PC) - 30 points, in particular, - protection of reports on the performance of laboratory work - 10 points; - defense of calculation and graphic work by means of an oral survey or test control of theoretical material - 20 points. Examination control - 70 points, in particular, - written component - 60 points; - oral component - 10 points. 100–88 points – (“excellent”) is awarded for a high level of knowledge (some inaccuracies are allowed) of the educational material of the component contained in the main and additional recommended literary sources, the ability to analyze the phenomena being studied in their interrelationship and development, clearly, succinctly, logically, consistently answer the questions, the ability to apply theoretical provisions when solving practical problems; 87–71 points – (“good”) is awarded for a generally correct understanding of the educational material of the component, including calculations, reasoned answers to the questions posed, which, however, contain certain (insignificant) shortcomings, for the ability to apply theoretical provisions when solving practical tasks; 70 – 50 points – (“satisfactory”) awarded for weak knowledge of the component’s educational material, inaccurate or poorly reasoned answers, with a violation of the sequence of presentation, for weak application of theoretical provisions when solving practical problems; 49-26 points - ("not certified" with the possibility of retaking the semester control) is awarded for ignorance of a significant part of the educational material of the component, significant errors in answering questions, inability to apply theoretical provisions when solving practical problems; 25-00 points - ("unsatisfactory" with mandatory re-study) is awarded for ignorance of a significant part of the educational material of the component, significant errors in answering questions, inability to navigate when solving practical problems, ignorance of the main fundamental provisions.
Recommended books: Basic 1. Опір матеріалів: Підручник / Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. – К.: Вища школа, 2004. – 656 с. 2. Корнілов О. А. Опір матеріалів. – К.: ЛОГОС, 2000. 3. Гурняк Л. І., Гуцуляк Ю. В., Юзьків Т. Б. Опір матеріалів: Посібник для вивчення курсу при кредитно-модульній системі навчання. – Львів: «Новий світ – 2000», 2005. – 364 с. 4. Ольховий І. М.. Стасюк Б. М., Станкевич В. З. Короткий курс опору матеріалів. – Львів: Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2004. – 196 с 5. Білобран Б. С. Основи опору матеріалів. – Львів: Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2007. – 75 с. 6. Ковтун В. В., Павлов В. С., Дорофеєв О. А. Опір матеріалів Розрахункові роботи. – Львів: Афіша, 2002. Auxiliary 1. Опір матеріалів з основами теорії пружності й пластичності: У 2 ч., 5 кн. – Ч. 1, кн. 1. Загальні основи курсу: Підручник / В. Г. Піскунов, В. К. Присяжнюк; За ред. В. Г. Піскунова. – К.: Вища школа, 1994. – 204 с. 2. Опір матеріалів з основами теорії пружності й пластичності: У 2 ч., 5 кн. – Ч. 1, кн. 2. Опір бруса: Підручник / В. Г. Піскунов, Ю. М. Федоренко, В. Д. Шевченко та ін.; За ред. В. Г. Піскунова. – К.: Вища школа, 1994. – 335 с. 3. Посацький С. Л. Опір матеріалів. – Львів: Вид. ЛДУ, 1973. – 404 с. Навчально-методичне забезпечення 1. Розрахунок плоскої статично невизначної шарнірно-стрижневої системи : завдання та методичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з курсу “Опір матеріалів” для студентів механічних, будівельних і енергетичних спеціальностей / уклад. : Є. В. Харченко, М. І. Войтович, В. М. Палюх. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 24 с. 2. Розрахунок на міцність і жорсткість статично визначеної балки : завдання та методичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з дисципліни “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей / уклад.: Є. В. Харченко, Б. М. Стасюк, Б. Т. Мартинович, В. М. Палюх, І. Я. Жбадинський. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2016. – 28 с. 3. Проектний розрахунок стиснутих стрижнів на стійкість : завдання та методичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей / уклад.: Є. В. Харченко, Б. Т. Мартинович, Б. М. Стасюк, В. М. Палюх, І. Я. Жбадинський, В. В. Віра. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2017. – 36 с. 4. Розрахунок статично невизначених плоских рам на міцність і жорсткість : завдання та методичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей / уклад.: Є. В. Харченко, Б. М. Стасюк, Б. Т. Мартинович, В. М. Палюх, В. В. Віра. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2019. – 28 с. 5. Випробування сталі на розтяг : інструкція до лабораторної роботи № 1 з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей / уклад.: Є. В. Харченко, М. І. Войтович, Р. А. Ковальчук, В. М. Палюх. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 12 с. 6. Випробування сталі, чавуну, деревини та цементного каменю на стиск : інструкція до лабораторної роботи № 2 з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей. / уклад.: Є. В. Харченко, Р. А. Ковальчук, Х. І. Ліщинська, В. М. Палюх. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2015. – 16 с. 7. Експериментальне вивчення закону Гука. Визначення модуля Юнга та коефіцієнта Пуассона для сталі : інструкція до лабораторної роботи № 3 з курсу “Опір матеріалів” для студентів механічних і будівельних спеціальностей / уклад. : Є. В. Харченко, Б. Т. Мартинович, Р. А. Ковальчук, В. М. Палюх. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 12 с. 8. Визначення модуля зсуву із випробовувань на кручення: інструкція до лабораторної роботи № 4 з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей / уклад. : Є. В. Харченко, М. І. Войтович, Б. Т. Мартинович, В. М. Палюх. – Львів: Видавництво Львівської політехніки. 2013. – 8 с. 9. Дослідження напружень і переміщень за прямого поперечного згину балки : інструкція до лабораторної роботи № 6 з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей / уклад.: Є. В. Харченко, Б. М. Стасюк, Б. Т. Мартинович, В. М. Палюх, І. Я. Жбадинський. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2016. – 16 с. 10. Дослідження стійкості стиснених прямих стрижнів : інструкція до лабораторної роботи № 28 з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженернотехнічних спеціальностей / уклад. : Є. В. Харченко, В. М. Палюх, Б. М. Стасюк, Б. Т. Мартинович. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2015. – 12 с. 11. Дослідження механіки деформування і міцності витих циліндричних пружин : інструкція до лабораторної роботи № 29 з курсу “Опір матеріалів” для студентів інженерно-технічних спеціальностей / уклад.: Є. В. Харченко, Б. М. Стасюк, Б. Т. Мартинович, В. М. Палюх, І. Я. Жбадинський, М. І. Сурмай. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2016. – 12 с. Information resources https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=1970