«Секция 2 Научные и методические аспекты технического образования Содержание НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СУХИХ ОТСЕКОВ РАКЕТ Абдурахимова Р.И., Фролова О.А РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ УСПЕВАЕМОСТИ ...»

Рисунок 2 – Зависимости индукции магнитного поля В(Тл) в образце от напряженности поля Н(А/ м) Рисунок 3 – Зависимость удельных потерь руд (Вт/кг) от индукции магнитного поля В (Тл) Из рисунков 2 и 3 видно, что после отжига магнитная проницаемость возросла, как и возросли потери на перемагничивание. Последнее можно объяснить спеканием листов между собой [5] и образованием «массива», когда вихревые токи значительно увеличиваются. В собранном из изолированных листов сердечнике вихревые токи, замыкаясь в пределах каждого отдельного листа, уменьшаются по величине, меньше размагничивают сердечник и создают меньшие потери в сердечнике на его нагрев.

Рост магнитной индукции в отожженном сердечнике приведен в таблице 1 и на рисунке 4.

Увеличение удельных потерь в отожженном сердечнике приведено в таблице 2 и на рисунке 5.

Таблица 1 – Увеличение магнитной индукции В после отжига H, А/м В1, Тл В2, Тл Таблица 2 – Увеличение удельных потерь уд. после отжига 1, Вт/кг 2, Вт/кг Рисунок 4 – Увеличение магнитной индукции В(Тл) в зависимости от напряжённости магнитного поля Н(А/ м) Рисунок 5 – Увеличение удельных потерь руд (Вт/кг) в зависимости от магнитной индукции В (Тл) Рост магнитной индукции в сердечнике, собранном из изолированных листов, приведен в таблице 3 и на рисунке 6.

Снижение удельных потерь в сердечнике, собранном из изолированных листов, приведено в таблице 4 и на рисунке 7.

Таблица 3 – Увеличение магнитной индукции В после изоляции листов H, А/м В1, Тл В3, Тл Таблица 4 – Снижение удельных потерь уд. после изоляции листов 1, Вт/кг 3, Вт/кг Рисунок 6 – Увеличение магнитной индукции В(Тл) в зависимости от напряжённости магнитного поля Н(А/ м) Рисунок 7 – Снижение удельных потерь руд (Вт/кг) в зависимости от магнитной индукции В ( Тл) Связь между магнитной индукцией В и напряжённостью магнитного поля Н показывает магнитная проницаемость µ. Зависимости магнитной проницаемости µ1(до отжига сердечника), магнитной проницаемости µ2(после отжига сердечника) и магнитной проницаемости µ3 (после изоляции листов) от напряжённости магнитного поля Н показаны на рисунке 8.

Рисунок 8 – Зависимости магнитных проницаемостей µ1, µ2 и µ3 (Гауссы) от напряжённости магнитного поля Н (А/м) 1. Рост потерь в отожженном сердечнике объясняет спекание листов, по этой причине возникает рост вихревых токов.

2. В собранном из изолированных и отожженных листов сердечнике за счёт снижения вихревых токов снизились потери от них и полные потери, а магнитная проницаемость увеличилась по причине их размагничивающего действия.

3. Эксперимент показал необходимость повторного отжига листов после вырубки. При таком отжиге необходимо наращивать оксидную (электроизоляционную) плёнку на каждой стороне листа.

1. Антонов, М. В. Технология производства электрических машин: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 582 с.:ил. – ISBN 5-283- 00608-5.

2. Мишин, Д. Д. Магнитные материалы: Учеб. пособие. – М.: Высш. школа, 1981 – 355 с., ил.

3. Писаревский, Э. А. Электрические измерения и приборы М., «Энергия», – 432с., ил.

4. Чечурина, Е. И. Методы испытаний магнитомягких материалов в постоянных и переменных полях звуковых частот: Заочные курсы усовершенствования ИТР по метрологии и технике точных измерений, Москва – 1964.

5. Федорченко, И.М., Основы порошковой металлургии/ И.М. Федорченко, Р.А. Андриевский. – Киев, Изд-во АН УССР, 1963. – 420с.

К ВОПРОСУ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ФЮЗЕЛЯЖА МАГИСТРАЛЬНОГО ВОЗДУШНОГО СУДНА И

ИНТЕГРАЦИИ ЕГО С ДРУГИМИ КОМПОНЕНТАМИ

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург На всех этапах жизненного цикла изделий, производимых машиностроительной отраслью, использование CAD/CAM/CAE–систем – это необходимая мера повышения конкурентоспособности продукции.

Непрерывная информационная поддержка изделия от начала проектировочных работ до эксплуатации и утилизации позволяет заказчику или эксплуатанту (что наиболее характерно для авиационной отрасли) эффективно работать с производителем, что немаловажно для повышения конкурентоспособности на рынке такого специфического продукта, как авиационная техника.

Современные тенденции развития авиационной техники привели к следующим результатам:

- усложнение воздушного судна (ВС) как технического объекта;

- конфигурация ВС приобрела большую подвижность, способность к трансформации;

- многие агрегаты стали многофункциональными, комбинированными, совмещенными.

Процесс проектирования усложнился в плане выбора наиболее оптимальной схемы интеграции различных агрегатов ВС и стал проще в своей технической составляющей благодаря использованию CAD/ CAM/ CAE– систем. Оптимальные с точки зрения аэродинамики и конструктивнотехнологического членения магистральные ВС созданы конструкторами еще в 20 веке, и дальнейшее их развитие и оптимизация рассматриваются уже с точки зрения экономической эффективности. То есть, все принимаемые конструктивные и технологические решения должны повышать экономичность, обеспечивать снижение расходов на топливо, не нанося при этом ущерб безопасности. Снижение расходов на топливо даже на 1 % в течение полета на магистральных ВС является существенным достижением, учитывая регулярность магистральных перевозок.

В рамках заданной стратегии проектирования выбор параметров и характеристик фюзеляжа для магистральных ВС должен обеспечивать:

- создание фюзеляжа, позволяющего разместить внутри себя количество пассажиров от 300 и больше за счёт рационального размещения в нём грузового и пассажирского оборудования;

- учет инфраструктурных ограничений в местах предполагаемого базирования ВС;

- создание систем безопасного покидания многопалубного (трёхпалубного) ВС с пассажирами в случае аварийной посадки и т.д.

Конечно, процесс синтеза схемы и компоновки ВС – это творческий процесс, осуществляемый человеком, и электронно– вычислительная машина (ЭВМ) не может принимать окончательные решения за конструктора по формированию схемы и компоновке ВС, но необходимо создание на базе ЭВМ системы, способной смоделировать некоторые творческие аспекты деятельности конструктора, обеспечить ему так называемую «интеллектуальную поддержку».

Фюзеляж магистрального ВС как место размещения целевой нагрузки является основным объектом работы конструкторов, так как имеет ограничения компоновочного характера на взаимное положение функциональных элементов (агрегатов) ВС относительно друг друга. Производители авиационной техники, применяя различные компоновочные схемы и геометрические параметры фюзеляжа, стараются устранить основное затруднение гражданской авиации:

уменьшение пропускной способности аэропортов вследствие увеличения пассажиропотоков. Снижение числа ВС, потребных для обеспечения заданного объёма перевозок, позволит лучше их использовать, обслуживать и, наконец, что очень важно, повысить безопасность эксплуатации вследствие уменьшения числа посадок и взлётов в наиболее загруженных аэропортах. Кроме того, ожидаемые более низкие значения эксплуатационных расходов на одного пассажира не только позволят окупить затраты на проектирование, разработку и постройку необходимого парка ВС, но и будут способствовать снижению себестоимости эксплуатации, а следовательно, и дальнейшему увеличению объёма пассажирских перевозок. Поэтому в последнее время идея создания пассажировместимости, двух- и трехпалубных, нашла применение у таких гигантов авиационной промышленности, как Boeing и Airbus. Если аэропорты регионального масштаба способны обойтись узкофюзеляжными ВС с небольшой пассажировместимостью, то для крупных европейских, американских и даже российских аэропортов проблема уменьшения их пропускной способности является насущной и требует решения еще на уровне проектирования ВС, обслуживающих такие аэропорты.

Как показывает практика увеличивать пассажировместимость можно тремя способами:

- увеличением длины фюзеляжа;

- увеличением количества пассажирских мест в поперечном сечении;

- одновременным увеличением и длины фюзеляжа, и количества пассажирских мест в поперечном сечении.

Увеличением длины фюзеляжа, при сохранении постоянного количества кресел в поперечном сечении, можно достичь значительного повышения пассажировместимости. Наглядным примером этому служат самолёты таких авиационных фирм как Airbus и Boeing, но постоянное увеличение длины фюзеляжа в конечном итоге вступило в противоречие с инфраструктурой современных аэропортов. Основным ограничением, которое необходимо выполнить при увеличении длины фюзеляжа (самолёта), является ограничение по длине терминальной конфигурации. Увеличения количества пассажирских мест в поперечном сечении можно достичь либо за счёт увеличения количества продольных проходов от трёх и выше, при сохранении одной пассажирской палубы, либо за счёт создания двух пассажирских палуб. И тот, и другой способ приведёт к трансформации формы поперечного сечения фюзеляжа в эллиптическую, горизонтальную или вертикальную восьмёрки. Например, в Boeing 747 вторая пассажирская палуба находится только в носовой части фюзеляжа и имеет один продольный проход.

Анализ известных проектно-конструкторских решений показал, что одним из важных аспектов, позволяющих сделать успешный образец ВС, является правильность решения задачи формирования облика фюзеляжа и выбор рациональных вариантов его внутренней компоновки с точки зрения размещения в нём пассажиров и грузов. Это определило актуальность задачи разработки научно-методического обеспечения для проведения комплексных исследований по выявлению рациональных конструктивно-компоновочных решений на базе математического моделирования с использованием ЭВМ и средств машинной графики. Многообразие схем и вариантов компоновочных решений не позволяет исследовать всю область реализуемых компоновок ВС обычными (не машинными) способами. В известных до настоящего времени работах вопросы автоматизированной компоновки ВС рассматриваются на уровне концепций построения компоновочных схем, или в них описываются конечные результаты применения отдельных компоновочных программ. Стоит отметить, что большинство систем автоматизации статичны и ориентированы на решение указанного класса задач с помощью использования строго ограниченного набора средств современных интегрированных CAD/CAM/CAE систем.

1. Мальчевский В.В. Матрично- топологический метод синтеза схемы и компоновки самолета(опыт автоматизации творческой деятельности конструктора).-М.: Изд-во МАИ, 2011. – 356 с.

2. Припадчев А.Д. Определение оптимального парка воздушных судов.М.: Академия Естествознания, 2009. – 240 с.

3. Проектирование, испытание и производство широкофюзеляжных пассажирских самолётов. Том 1. кн. 1. Проблемы проектирования. Г.В.

Новожилов, Б.Н. Соколов. М.: Машиностроение, 1980. – 247 с.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ НА ПОСТРОЕНИЕ РАЗВЕРТКИ

КОМБИНИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», В настоящее время на современных предприятиях существует необходимость в компетентных специалистах, способных к анализу и синтезу пространственных форм и отношений, обладающих развитым пространственным представлением и воображением, конструктивногеометрическим мышлением, способных при разработке новых изделий и оборудования, технологических линий конструировать геометрические объекты (поверхности, кривые линии) с определенными параметрами, что обусловливает специальные требования к подготовке студентов технического профиля вуза при изучении графических дисциплин.

В результате освоения учебного материала дисциплины «Начертательная геометрия» студенты приобретают знания теоретических основ в области конструирования геометрических объектов и их зависимостей, умения решать инженерно-геометрические задачи, строить развертки поверхностей с нанесением элементов конструкции на развертке и свертке, осваивают общие методы конструирования геометрических объектов.

С целью повышения эффективности процесса обучения приведем наглядный пример решения типовой задачи, связанной с построением развертки патрубка – комбинированной поверхности, применяемой при выполнении фасонных частей трубопроводов, проводящих устройств машин и механизмов (патрубков, переходов, насадок) и состоящей из плоских элементов (треугольников, многоугольников) и кривых поверхностей (в основном цилиндрических и конических).

Патрубок представляет собой отрезок трубы небольшой длины, присоединенный с помощью вальцовки, заклепки, сварки к трубопроводу, резервуару и другим конструкциям, служащий для подключения к ним трубопроводов и арматуры при различных ответвлениях от основной магистрали трубопровода.

Любая поверхность, как известно, рассматривается как гибкая, нерастяжимая пленка, поэтому ее можно путем изгибания совместить с плоскостью. Если при этом отсек поверхности совмещается с плоскостью без разрывов и склеивания, то такая поверхность является развертывающейся, а полученную таким образом плоскую фигуру называют ее разверткой.

Соответственно поверхности, которые не могут быть совмещены с плоскостью без разрывов и склеивания, – неразвертываемые, и теоретически они не имеют своей развертки. Поэтому существует лишь условное решение задачи по построению разверток таких поверхностей.

При изготовлении неразвертываемой поверхности из листового материала приходится ее не только изгибать, но также сжимать и растягивать определенные участки листа.

Общий метод решения задачи на построение условной развертки неразвертываемой поверхности заключается в том, что отсеки заданной поверхности аппроксимируются отсеками развертывающихся поверхностей – гранными, цилиндрическими или коническими.

неразвертывающаяся поверхность разбивается на некоторые отсеки, каждый из которых заменяется отсеком кривой развертывающейся поверхности.

Совокупность всех отсеков развертывающихся поверхностей – это обвод поверхности. С помощью способа треугольников – триангуляции (аппроксимации геометрической поверхности треугольниками), который применяют для построения разверток прямолинейчатых неразвертываемых поверхностей, обвод заменяется обводом гранных поверхностей. Развертка гранных поверхностей, образующих обвод, принимается за условную развертку поверхности. При свертывании такой развертки, кроме изгибания, необходимо осуществить частичное растяжение или сжатие отдельных ее участков.

Рассмотрим решение задачи с применением этого графического метода на построение условной развертки патрубка с параллельными друг другу основаниями, плоский двукартинный чертеж которого показан на рисунке 1.

Прежде чем решать задачи такого типа необходимо определить геометрическую форму заданной комбинированной поверхности. На рисунке поверхность патрубка задана прямоугольником с размерами сторон 20 и мм, лежащим в горизонтальной плоскости проекций (1) (нижнее основание), и окружностью диаметром 90 мм, расположенной параллельно плоскости (верхнее основание). Такая поверхность называется случайной, и развертка ее строится приближенно, так как на данной поверхности невозможно провести образующие, пересекающиеся в одной точке. Поэтому поверхность заменяется вписанным многогранником. Окружность, верхнее основание, делят на равное n-количество частей (например, 12), соответствующие точки деления соединяют прямыми – образующими этой поверхности, с точками прямоугольного нижнего основания. Треугольники, расположенные между двумя парами образующих, не являются плоскими, так как хорды, стягивающие дуги окружности, не лежат в одной плоскости. Таким образом, вся поверхность приближенно заменена треугольниками (кроме прямоугольного нижнего основания).

Определив натуральные величины всех треугольников и последовательно пристроив их друг к другу, строят развертку поверхности. Через полученные точки оснований треугольников проводят плавные кривые линии, а вершины соединяют прямыми линиями.

Определение натуральных величин линий поверхности – образующих и диагоналей, обозначенных характерными очерковыми точками А, В, С, D, E, F, G, H, принадлежащими данной геометрической фигуре, выполняется методом прямоугольного треугольника.

Построение развертки поверхности начинают с вычерчивания отрезка АВ фронтально-проецирующей прямой, натуральная величина которого – это его горизонтальная проекция А1В1. Далее необходимо построить точку С. Для этого вначале определяют на фронтальной проекции натуральную величину отрезка АС (и равного ему отрезка =ВС) методом прямоугольного треугольника, который заключатся в том, что от проекции точки А2(=В2) откладывают перпендикуляр к А2С2 (=В2С2). На этом перпендикуляре откладывают разницу координат горизонтальных проекций точек А1 и С1 (В1 и С1) Y=YA-YC (=YC-YB).

Соединяют полученную точку А0(=В0) с проекцией точки С2. Это биссектриса прямоугольного треугольника А0С2 (=В0С2) и будет являться натуральной величиной отрезка АС (=ВС). На развертке строят через точку А окружность с радиусом, равным А0С2 (точка А – центр окружности), затем от точки В – окружность с радиусом, равным В0С2. Пересечение дуг этих окружностей засечками дает точку С. Таким образом строится треугольник АВС.

Необходимо отметить симметричность поверхности на горизонтальной проекции 1. Ось симметрии делит треугольник АВС пополам, поэтому порядок построения точек H и G аналогичен построению точек 1, 2, F, 3, 4, G.

Затем строят точку F. Для этого через точку С проводят окружность, радиус которой равен 2r/4 = 2х3.14х45/4 = 282.6/4 = 70.65 мм, что является части окружности СНGF (длина окружности с=2r). Через точку А строят окружность с радиусом, равным натуральной величине отрезка АF – это А0F2, найденной предварительно по методу прямоугольного треугольника на фронтальной проекции. (Для этого через точку А2 строят перпендикуляр к А2F2, на нем откладывают разницу координат точек А1 и F1: Y=YF-YA; соединяют А с точкой F2). Пересечение дуг этих окружностей засечками даст точку F. Далее находят точку D на пересечении двух дуг окружностей: первой – от точки А с радиусом, равным А1D1, так как отрезок АD профильно-проецирующей прямой проецируется в натуральную величину и на горизонтальную 1 и на фронтальную плоскости проекции 2, второй – с центром в точке F и радиусом, равным натуральной величине отрезка D0F2. Соединяя точки, строят треугольник АFD (симметричный треугольнику ВНЕ). Далее находят точку G на пересечении засечками двух дуг окружностей: первой – от точки F с радиусом, равным 2r/4 = 2х3.14х45/4 = 282.6/4 = 70.65 мм ( часть окружности), второй – с центром в точке D и радиусом, равным натуральной величине отрезка D0G2. Затем необходимо построить кривую линию СНGF.

Для этого необходимо разделить окружность С1Н1G1F1 на 12 равных частей, обозначить точки, лежащие на линии С1F1, как 11 и 21, а на линии F1G1 – как и 41.

Точка 1 является результатом пересечения двух дуг окружностей: первой – от точки С с радиусом, равным 2r/12 = 2х3.14х45/12 = 282.6/12=23.55 мм (1/12 часть окружности), второй – с центром в точке А и радиусом, равным натуральной величине отрезка А012. Точка 2 находится на пересечении двух дуг окружностей: первой – от точки F с радиусом, равным 2r/12 = 2х3.14х45/12 = 282.6/12 = 23.55 мм (1/12 часть окружности), второй – с центром в точке А и радиусом, равным натуральной величине отрезка А022. Соединяют плавной линией полученные точки С12F. Аналогично строят кривую F34G. Необходимо также построить точку D на пересечении двух дуг окружностей: первой – от точки G с радиусом, равным натуральной величине D0G2, второй – с центром в точке E и радиусом, равным натуральной величине отрезка E1D1. Таким образом построен GED. Далее определяется точка А на пересечении двух дуг окружностей: первой – от точки В с радиусом, равным натуральной величине А1В1, второй – с центром в точке D и радиусом, равным натуральной величине отрезка А1D1. Построенная методом аппроксимации условная развертка комбинированной поверхности проиллюстрирована на рисунке 2.

Рисунок 1 – Двукартинный плоский чертеж патрубка Рисунок 2 – Построение условной развертки патрубка Таким образом, приведенный нами наглядный пример решения типовой инженерно-технической задачи, связанной с графическим построением условной развертки комбинированной неразвертывающейся поверхности – патрубка, способствует повышению эффективности процесса обучения студентов технического профиля при изучении раздела «Развертка поверхностей» дисциплины «Начертательная геометрия» и позволит им приобрести более глубокие знания в области конструирования геометрических объектов, а также умения применять методы построения разверток различных поверхностей с нанесением элементов конструкции на развертке и свертке при решении различных производственных задач в своей будущей профессиональной деятельности в области техники и технологии, в том числе в сфере трубопроводного производства.

1. Гордон, В. О. Курс начертательной геометрии : Учеб. пособие для втузов / В. О. Гордон, М. А. Семенцов-Огиевский; Под ред. В.О. Гордона (24 изд. – ред.

Ю.Б. Иванов). – 27-е изд., стер. – М. : Высш. шк., 2007. – 272 с. – ISBN 5-06Фролов, С. А. Начертательная геометрия : учебник для вузов по направлению подготовки дипломированных специалистов в области техники и технологии / С. А. Фролов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : ИНФРА-М, 2008. – 286 с. – (Высшее образование). – ISBN 978-5-16-001849-2.

3. Горельская, Л. В. Начертательная геометрия : учебное пособие по курсу «Начертательная геометрия» / Л. В. Горельская, А. В. Кострюков, С. И.

Павлов; Оренбургский гос. ун-т. – 4-е изд., перераб. и доп. – Оренбург : ОГУ, 2011. – 122 с. – ISBN 978-5-7410-1132-4.

4. Гущин, Л. Я. Электронное учебно-методическое пособие «Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика» [Электронный ресурс] / Л. Я. Гущин, Е. А. Ваншина. – Электрон. гиперссыл. учебн. пособ. (13Мб). – Зарег. в ОФАП ФГНУ ГКЦИТ Федер. агентства по образованию 26.02.2008.

Свид-во об отрасл. рег. разраб. №10081. – Москва, 2008. – 1 электрон. опт.

диск (CD-ROM). – ISBN 978-5-7410-0742-6.

5. Таланов, Е. В. Построение разверток комбинированных поверхностей:

методические указания / Е. В. Таланов, Н. Ю. Смирнов, А. А. Мельников;

Иван.гос.хим.-технол.ун-т. – Иваново : ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2007. – 24 с.

6. Замятин, А. В. Алгоритм построения развертки поверхностей [Электронный ресурс] : электронный научный журнал / А. В. Замятин, Е. А.

Замятина // Инженерный вестник Дона. – 2012. – №4 (часть 2). – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1233. – ISSN 2073АНАЛИЗ ПРОВЕДЕНИЯ СТУДЕНЧЕСКИХ ОЛИМПИАД ПО

ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург Студентов, обучающихся в ВУЗе, можно условно разделить на несколько групп, одну из которых составляют очень хорошо успевающие студенты. Но они вынуждены подстраиваться под «среднего» студента, и не могут полностью раскрыться на занятиях. Назревает необходимость в том, чтобы преподаватель предлагал некоторым обучаемым дополнительные задания повышенной сложности, которые студенты осваивали бы в большей степени самостоятельно.

Самым способным студентам предлагается участвовать на предметных олимпиадах. Если студент хочет хорошо выступить на олимпиаде, то он должен хорошо подготовиться к этому, т.е. решить как можно большее количество заданий самостоятельно.

С помощью предметных олимпиад происходит активизация познавательной деятельности студента:

- студент общается с интересными людьми, причем как со своими сверстниками, так и с преподавателями;

- студент стремиться овладеть большим количеством знаний и умений и применить их на практике, чему способствует соревновательный дух проведенных олимпиад;

- студент более детально прорабатывает изучаемые вопросы, учится анализировать и, таким образом, раскрывает свои способности.

В рамках научно-методической работы кафедрой теоретической механики дважды в год проводятся внутривузовские олимпиады по теоретической механике, в которых принимают участие студенты технических специальностей и направлений.

В таблицах 1-4 представлены результаты четырех олимпиад по теоретической механике.

Буквы в номерах задач в таблицах обозначают раздел дисциплины: С – статика; К – кинематика; Д – динамика.

Максимально возможное количество баллов определялось произведением числа представленных решений на балл за данную задачу.

Средний балл рассчитывался по формуле:

Средний балл = Число представленных решений.

Коэффициент сложности задачи определяется по формуле:

Таблица 3 – Анализ результатов решения задач олимпиады «Весна– 2012»

Номер Балл Число Максимально Общее Средний Коэффициент представленных возможное количество балл сложности задачи Таблица 4 – Анализ результатов решения задач олимпиады «Осень – 2012»

Номер Балл Число Максимально Общее Средний Коэффициент представленных возможное количество балл сложности задачи Таблица 1 – Анализ результатов решения задач олимпиады «Весна – 2013»

Номер Балл Число Максимально Общее Средний Коэффициент представленных возможное количество балл сложности задачи Таблица 2 – Анализ результатов решения задач олимпиады «Осень – 2013»

Номер Балл Число Максимально Общее Средний Коэффициент представленных возможное количество балл сложности задачи Самые большие трудности, вызывали задачи по динамике. Это объясняется тем, что динамика – это заключительный раздел теоретической механики и студенты либо не проходили темы, по которым представлены задачи, либо не полностью усвоили.

Самые высокие результаты студенты показывают при решении задач по статике, что не удивительно. Большинство преподавателей считают именно этот раздел теоретической механики наиболее простым, как с точки зрения механики, так и математики.

В таблице 5 представлено количество студентов, принявших участие в олимпиаде от каждого факультета.

Таблица 5 – Количество студентов, принявших участие в олимпиаде факультет факультет пищевой инженерии технологий Самыми активными участниками олимпиад по теоретической механике являются студенты архитектурно-строительного и транспортного факультетов.

Преподавателям остальных факультетов рекомендуется обратить более пристальное внимание на самостоятельную активизацию познавательной деятельности студентов.

Таким образом, при самостоятельном освоении курса теоретической механики, как в сокращенном объеме, так и при углубленном изучении, наибольшие трудности возникают при изучении динамики. Это связано с более трудными математическими выкладками в частности, со составлением и решением дифференциальных уравнений. Поэтому, уже при изучении математики и математического анализа, на это следует обратить самое пристальное внимание.

Полученный анализ результатов показывает, что участие студентов в различных турах олимпиад позволяет повысить качество преподавания теоретической механики, прививает интерес студентов к самостоятельной работе и открывает в дальнейшем им путь в науку и любовь к творческой деятельности.

1 Власов Ю.Л. Предметные олимпиады как фактор самостоятельной активизации познавательной деятельности студентов / Ю.Л. Власов, Л.И.

Кудина // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Материалы Всероссийской научно-методичес-кой конференции; Оренбургский гос. ун-т. –Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. C 599-602. ISBN 978-5-4417-0161-7.

2 Гаврилов А.А., Автоматизирование формирования заданий для самостоятельной работы студентов на примере задач по разделу «Динамика системы» дисциплины «Теоретическая механика» / А. А. Гаврилов, Н.А.

Морозов // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием); Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013 - С.603-607. ISBN 978-5-4417-0161Куча, Г.В. Пилотный проект, используемый при подготовке бакалавров транспортного факультета / Г. В. Куча, И. И. Мосалева, А. А. Гаврилов // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием); Оренбургский гос. ун-т. — Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. — С.624-629. ISBN 978-5-4417-0161-7.

К ВОПРОСУ РАСЧЕТА ТОНКОСТЕННЫХ КЛЕЕНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

КОНСТРУКЦИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург Широкое применение различных сплавов и композитных материалов при производстве летательных аппаратов обозначило существенную роль в период эксплуатации процессов квазихрупкого разрушения конструкций, т.е.

разрушения путем распространения трещин. Начальные повреждения существуют в элементах конструкций как дефект материала, образуются при производстве и сборке конструкции, возникают во время эксплуатации или натурных испытаний конструкции в виде усталостных трещин, которые начинаются около технологических или конструктивных концентраторов напряжений.

Развитие методов линейной механики разрушения и их практическое использование при проектировании создали предпосылки появления надежных, безопасных и экономичных конструкций в авиа и ракетостроении. Новым подходом в определении срока службы конструкции является принцип безопасных повреждений, с помощью которого можно эксплуатировать летательный аппарат до появления трещин в силовых элементах и при этом гарантировать надежность в процессе эксплуатации.

Данный принцип основан на предположении, что во время эксплуатации в конструкции присутствуют трещины, размер которых меньше или равен минимально обнаруживаемой средствами неразрушающего контроля.

Необходимо уже на стадии проектирования летательного аппарата предусмотреть, чтобы повреждение, существующее в элементе конструкции, независимо от его характера не привело к катастрофическому разрушению от действия однократной высокой нагрузки или низких, но часто повторяющихся нагрузок. При этом сочетание конструктивных особенностей, свойств материалов и уровней допускаемых напряжений должно обеспечить медленный рост и большой предельный размер повреждений. Методы, качество и периодичность осмотров должны способствовать обнаружению повреждения, до того как оно достигнет опасного размера и распространится на жизненно важные элементы конструкции. Данный принцип позволяет обеспечивать безопасность при появлении даже ранних случайных трещин неусталостного происхождения.

Задача определения остаточной прочности и долговечности клееных элементов конструкций появилась в связи с широким использованием клеевых соединений в авиакосмической технике. Для локализации и предотвращения хрупкого разрушения конструкций в период эксплуатации, и для ремонта поврежденных элементов в авиакосмической технике в последние годы активно используются приклеенные или клееклепаные подкрепляющие элементы широкие ремонтные накладки и узкие стопоры трещин, в том числе и из конструкционных материалов.

Повышенный интерес к клеевым соединениям объясняется рядом преимуществ, которыми они обладают по сравнению с другими, например, заклепочными и сварными. Замена заклепочных соединений клеевыми позволяет значительно снизить вес конструкции и получить немалый экономический эффект. Склеивание улучшает аэродинамические характеристики поверхностей, снижает стоимость производства, а также повышает технические свойства конструкций, к которым относятся стойкость к коррозионному растрескиванию и усталостная прочность. Как следствие снижаются расходы по техническому обслуживанию, и увеличивается срок эксплуатации.

Особую актуальность приобрели клеевые соединения элементов конструкций в связи с началом использования в авиа и ракетостроении композитных материалов, обладающих повышенной жесткостью и удельной прочностью в выбранном направлении. Это обеспечивает высокую эффективность использования композитных материалов в конструкциях, где снижение веса имеет решающее значение. Использование конструкционных материалов, для которых применение стандартных механических крепежных элементов не обеспечивает требуемой прочности, способствовало быстрому развитию технологии склеивания, усложнению конструкций с клеевыми и клеемеханическими соединениями, а также совершенствованию расчетных моделей, позволяющих оценить их напряженно-деформированное состояние.

Анализ сложных проектируемых элементов конструкции ракетной техники с точки зрения безопасности повреждений не позволяет проводить испытания для каждого повреждения и каждой конфигурации. Для большинства элементов конструкции единственным экономически возможным способом проверить критерий безопасных повреждений в процессе проектирования можно только методами математического моделирования.

При создании авиа и ракетной техники и доработке конструкций важную роль играют натурные испытания, одна из основных целей которых выявление трещиноопасных зон. Зоны с повреждениями требуют особого внимания и контроль за распространением трещин в процессе испытаний.

Измерение параметров, определяющих степень опасности состояния поврежденной конструкции при нагружении, дает возможность прогнозировать поведение испытываемого объекта и принимать решение о остановке испытаний и ремонте или доработке конструкции. Прогнозирование остаточной прочности и роста трещины основано на понятии коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины. Для его определения на основе данных, полученных во время проведения эксперимента, необходимо разработать соответствующие методы.

Большой интерес представляет оценка долговечности конструктивных элементов в условиях нерегулярного и регулярного периодического нагружения при наличии трещин. Время роста появившейся усталостной трещины или существовавшего дефекта до критического размера, как правило, составляет значительную часть времени работы конструкции. Поэтому, не менее важное значение, кроме исследования фазы возникновения трещины и определения ее критического размера, имеет изучение процесса роста трещин и влияния на него различных технологических и конструктивных параметров.

Начальным этапом для расчета остаточной прочности и долговечности составного элемента конструкции с повреждением является анализ распределения напряжений и деформаций. Поэтому актуальной проблемой для задач проектирования и испытания конструкций авиа и ракетной техники является разработка эффективных расчетных и расчетно-экспериментальных методов определения напряженно деформируемого состояния плоских многослойных клееных элементов из изотропных и анизотропных материалов весьма.

Разрушение композитного материала - одна из наиболее сложных областей механики деформируемого твердого тела. Применение методов теории упругости и линейной механики разрушения к этим материалам усложнено, в основном, из-за анизотропии и неоднородности структуры конструкционных материалов. Но существует ряд подходов, в которых с некоторыми допущениями, разрушение конструкционных материалов можно согласовать с подходами линейной механики разрушения.

Предложенный С. Поу деформационный критерий разрушения волокон перед вершиной трещины в слоях, несущих основную нагрузку, позволяет определять критический коэффициент интенсивности напряжений для трещины в композитном материале любой толщины и укладки по характеристикам разрушения для однонаправленного материала, за исключением случаев расщепления и расслоения материала.

В тонкостенных конструкциях для предотвращения развития трещин используются стопоры трещин, ребра жесткости, широкие накладки, присоединенные с помощью заклепок, точечной сварки или клеевым соединением. В хорошо спроектированных бездефектных конструкциях использование комбинированных соединений (клеемеханических, клеесварных) не дает какого-нибудь существенного преимущества по сравнению с клеевым соединением. Однако механический крепеж, при разрушении адгезионного слоя, может сдерживать или даже предотвращать развитие дефекта.

Важно, чтобы при анализе механики клееных конструкций, предлагаемая модель клеевого соединения должна быть достаточно простой с математической точки зрения и в то же время достаточно реалистичной с точки зрения физической интерпретации.

Простейшей моделью клеевого соединения являются жестко соединенные упругие мембраны. Предполагается, что в этой модели толщина клеевого слоя равна нулю, и распределением напряжений по толщине слоев можно пренебречь. Если не учитывать толщину и податливость клеевого слоя, то это может привести к незначительным контактным напряжениям внутри области склеивания и высокой концентрации касательных напряжений вдоль границы, и, как следствие, к неоправданно заниженной расчетной предельной нагрузке.

Другая модель конструкции может рассматриваться как неоднородная среда, в которой клеевой слой и слои склеиваемого материала, представляют собой трехмерное деформируемое множество. Данная модель может применяться только для простейших геометрических конструкций из-за сложности математического аппарата, необходимого для ее описания.

Во многих работах, посвященных клеевым соединениям, используются модели, занимающие среднее положение между ранее указанными моделями и отличаются различной степенью приближений и упрощений. Например, существует получившая широкое распространение модель, в которой элементы клеевого соединения представлены в виде мембран, соединенных клеевым слоем конечной толщины, работающим только на сдвиг.

К.Арин и Т. Свифт на основе решения задачи о действии сосредоточенной силы в бесконечной ортотропной и изотропной пластине с прямолинейным разрезом и с использованием модели контакта по линии провели обширные расчетные и расчетно-экспериментальные исследования для пластин с трещинами и приклеенными узкими ребрами.

В.Н. Максименко и В.Н. Павшок методом интегральных уравнений решили задачи о деформировании бесконечной пластины с криволинейными трещинами, отверстиями и произвольно расположенными приклеенными и клееклелаными стопорами трещин. Они исследовали влияние на остаточную прочность поврежденной панели: жесткостных параметров элементов, размеров и взаимного расположения трещины, отверстия, подкрепления; упругопластического поведения материалов клея и заклепок; частичного повреждения клеевого слоя, разрыва подкрепляющего элемента, заклепок.

Для торможения образовавшихся в тонкостенной конструкции трещин вместе с одномерными подкрепляющими элементами используются широкие приклеенные или клееклепаные накладки из высокопрочных конструкционных материалов, которые устанавливаются во время ремонта конструкции. Эти ремонтные мероприятия представляют собой довольно эффективное средство усиления листовых элементов конструкций с концентраторами напряжений и блокирования трещин. Р.Джонс и Р. Кэллинан провели обширные исследования в этом направлении, используя для расчетов метод конечных элементов и подход, разработанный ранее Р. Митчеллом, Р. Вули, Д. Чивирутом, который позволяет учитывать линейное изменение касательных напряжений по толщине клееной конструкции. Аналогичные задачи методом конечного элемента для случая кругового выреза или прямолинейной трещины, металлической или композитной накладки, клеевого или клеемеханического способа присоединения решали Т.К. Бегеев, Н.С. Галкина и В.И. Гришин. Р. Чандра с соавторами рассмотрел проблему численного и экспериментального определения коэффициента интенсивности напряжений в вершинах трещины, подкрепленной накладкой, а также исследовал закономерности роста трещины при нагружении, имитирующим спектр полетных нагрузок. Д. Картрайт, А.

Юнг, Г. Доурик, и Д. Рук определяли аналитическим способом коэффициент интенсивности напряжений в вершинах прямолинейной трещины в изотропной пластине, подкрепленной прямоугольной или эллиптической изотропной накладкой.

Многослойные клееные элементы конструкций находят широкое применение в авиа и ракетостроении. Это объясняется их более высокой вязкостью разрушения по сравнению с монолитными элементами той же толщины. Например, материалы типа AJ10P (многослойные алюминиевые пластины, армированным органическими арамидными волокнами) или типа СИАЛ (стеклопластик и алюминий) обладают некоторыми уникальными свойствами. Они обладают хорошими статическими и усталостными характеристиками, особенно в направлении волокон. При этом для них применимы технологические процессы обработки традиционных металлических листовых материалов. Сильное замедление или прекращение роста трещин этих материалов объясняется тем, что позади движущейся в тонких алюминиевых листах вершины трещины, армирующие волокна остаются целыми и удерживают раскрытие трещины, а также снимают часть нагрузки с листов.

Ф. Эрдоган и К. Арин рассматривали слои как мембраны, соединенные склеивающим слоем конечной толщины, работающим только на сдвиг. В работе предложено аналитическое решение задачи для случая двухслойной панели с одной прямолинейной трещиной в металлическом слое и неповрежденным композитным слоем. М. Джесит и Ф. Эрдоган разработали две модели клеевого слоя. Одна приближенная в виде комбинации пружин, работающих на растяжение и сдвиг, другая континуальная, в которой не используются какие-либо упрощающие предположения. М. Ратвани предложил метод с учетом влияния изгибной жесткости слоев в зоне повреждения и провел исследования роста усталостной трещины в двухслойной клееной металлической панели.

На основании теоретических и экспериментальных исследований процесса роста усталостных трещин было установлено, что в общем случае плоского напряженного состояния определяющим параметром скорости роста трещины при циклическом нагружении, является соответствующее циклическое изменение коэффициентов интенсивности напряжений. Характер изменения нагрузок по времени может быть как регулярным, так и нерегулярным. Так как в большинстве случаев изменения напряжений носят случайный характер во времени, необходимо рассчитать длительность роста усталостной трещины под действием такого спектра нагружения.

Для определения статистических характеристик значений случайных нагрузок используют кривые их повторяемости, которые показывают вероятное число повторений нагрузки, равной или большей данной. Эти кривые получаются в результате соответствующих методик обработки действительных процессов измерения во времени нагрузок, замеренных на конструкциях.

Если известен закон изменения во времени эксплуатационных нагрузок, то необходимо использовать какой-нибудь метод подсчета циклов. Например, метод максимумов, экстремумов, размахов, полных циклов с различными видоизменениями. Наиболее широкое распространение для подсчета числа циклов получили метод полных циклов и метод дождя.

Распространение усталостной трещины под действием нерегулярных нагрузок в элементах конструкций прогнозируется интегрированием зависимостей, связывающих скорость роста трещины и параметры цикла изменения коэффициента интенсивности напряжений, которые представляются кинетической диаграммой усталостного разрушения материала. Предложено много способов аналитического представления кинетических диаграмм, среди них наиболее известны формулы Р. Формана, П. Пэриса, Г.П. Черепанова и др. Они подразделяются на теоретические и эмпирические. Отличаются числом учитываемых физико-механических констант материала и вводимых эмпирических параметров, и имеют различные области применимости. В первом случае интегрирование производится по каждому циклу нагрузки с использованием различных моделей замедления и требует значительных вычислительных затрат, разработки алгоритмов и программ расчета коэффициента интенсивности напряжений, но более достоверно описывает процесс разрушения. Во втором случае внешние нагрузки приводятся к эквивалентному пульсирующему циклу по повреждаемости с последующим интегрированием, что дает большие погрешности в прогнозировании роста трещины, но значительно снижает трудоемкость работ.

Можно сделать вывод, что задачи определения напряженного деформируемого состояния, остаточной прочности и остаточной долговечности клееных конструкций исследовались различными методами многими авторами в различных постановках вопроса. Однако, работы, в которых разрабатывались методики расчета для анизотропных клееных многослойных пластин с трещинами или однослойных, подкрепленных двумерными подкрепляющими элементами, практически отсутствуют. Разработка методики решения таких задач и исследование влияния геометрических и жесткостных характеристик конструкции, различных способов присоединения листов на напряженнодеформируемое состояние, остаточную прочность, процесс роста трещин при циклических нагрузках представляется актуальной.

1 Берт, Ч. Расчет пластин. Композиционные материалы. Т. 5. Анализ и проектирование конструкций / Ч. Берт. – М.: Машиностроение, 1978. – С.

154-209.

2 Брушковский, А.Л., Брушковская И.Д. Унификация приближенных методов расчета заклепочных и клееклепаных соединений / А.Л.Брушковский, И.Д.

Брушковская // Вопросы механики деформируемого твердого тела. - 1983. С. 5-10.

3 Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени.

– М.: Машиностроение. 1977. – 324 с.

4 Крысин В.Н. Слоистые клееные конструкции в самолетостроении. – М.:

Машиностроение, 1980. – 228 с.

МОДУЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ПО

ДИСЦИПЛИНЕ «ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ

ТВЕРДОГО ТЕЛА»

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург Одной из форм активизации самостоятельной деятельности студентов является внедрение в образовательный процесс новых методов обучения.

Одним из таких методов является модульная технология, которая выступает как средство практического внедрения педагогической науки, переводящее научные положения на язык практических педагогических действий.

С целью развития индивидуального творческого мышления студентов на основе ритмичной работы в течение семестра была предложена и разработана модульная технология обучения по дисциплине "Прикладные задачи динамики твердого тела", в которой функции педагога варьируются от информационноконтролирующей составляющей до консультативно-координирующей.

Сущность дидактического процесса на основе модульной технологии состоит в том, что содержание обучения структурируется в автономные организационно-методические блоки (модули). Содержание и объем модулей в свою очередь варьируются в зависимости от профильной и уровневой дифференциации обучающихся и дидактических целей. Такой подход позволяет создать условия для выбора индивидуальной траектории движения по учебному курсу.

На эффективность процесса обучения влияет множество факторов, прежде всего соответствие содержания обучения возможностям учащихся.

Однако и при соблюдении этого условия в процессе изучения теоретической механики возникает много сложностей, в частности, из-за неумения студентов младших курсов выбирать оптимальные пути усвоения материала, неразвитости у них навыков самостоятельного познания.

Возможные пути преодоления возникающих проблем видятся в реализации принципа разносторонности методического консультирования:

- учебный материал представляется в модулях с использованием личных объяснительных методов, облегчающих усвоение информации;

- предлагаются различные методы и пути усвоения содержания обучения, которые обучающийся может выбирать свободно, либо, опираясь на свой личный опыт;

- осуществление необходимого методического консультирования преподавателя по организации процесса обучения. В качестве альтернативных решений могут выступать различные методы и организационные схемы обучения, которые наиболее подходят для усвоения пропорции конкретного содержания;

- свободный выбор преподавателем предложенных методов и организационных целей обучения, а также использование своих оригинальных методов и организационных схем;

- включение в содержание модуля используемых каждым конкретным преподавателем методов обучения, так как это создает условия для обмена опытом между педагогами, преподающими эквивалентные курсы или предметы.

Обязательным условием эффективности педагогического процесса является максимальная активность обучающегося, а также реализация преподавателем консультативно-координирующей функции на основе индивидуального подхода к каждому студенту. Использование модульной технологии обучения позволяет студенту самостоятельно организовать усвоение нового материала и приходить на каждую педагогическую встречу подготовленным, решая проблемные вопросы, участвуя в исследовательской деятельности и т.п.

Проектирование процесса преподавания теоретической механики в высшей школе на модульной основе позволяет:

дифференциацию содержания обучения путем группировки проблемных модулей учебного материала в полном, сокращенном и углубленном вариантах, что помогает решить проблему уровневой и профильной дифференциации;

- использовать проблемные модули в качестве сценариев для создания педагогических программных средств;

- перенести акцент в работе преподавателя в сторону консультативнокоординирующих функций управления познавательной деятельностью обучаемых;

- сокращать курс обучения без особого ущерба для полноты изложения и глубины усвоения учебного материала на основе адекватного комплекса методов и форм обучения.

Цель разработки модулей - расчленение содержания курса или каждой темы курса на компоненты в соответствии с профессиональными, педагогическими и дидактическими задачами, определение для всех компонентов целесообразных видов и форм обучения, согласование их во времени и интеграция в едином комплексе. С этой точки зрения обучающий модуль представляет собой интеграцию различных видов и форм обучения, подчиненных общей теме учебного курса или актуальной научно-технической проблеме. Границы модуля определяются установленной при его разработке совокупностью теоретических знаний, навыков и практических действий, необходимых будущим специалистам для постановки и решения научнотехнических задач данного класса.

Технология проектирования модульных программ и модулей определяется следующими положениями:

- основой проектирования дидактических целей модульной программы и модулей служат соответствующие государственные образовательные стандарты и учебные планы по специальности;

- фундаментальная подготовка в ВУЗе для студентов технических направлений характеризуется целым рядом сложностей: поверхностным представлением о будущей специальности, сомнениями в правильности выбора профессии, большим объемом научной разнородной информации. Поэтому целесообразно процессу обучения задавать контекст будущей профессиональной деятельности, что находит отражение в использовании модулей профессионально-прикладного характера. Проектирование содержания таких модулей возможно на базе существующих межпредметных и межкафедральных связей в ВУЗе, которые и являются еще одним условием использования технологии модульного обучения в процессе фундаментальной подготовки специалистов;

- увеличение доли времени, приходящегося на индивидуальную работу преподавателя со студентами, удельный вес которой особенно велик в технологии модульного обучения. Традиционное изложение вузовских курсов фундаментальных дисциплин носит информационный характер и характеризуется огромным объемом новой информации, усвоение которой, кроме всего прочего, затрудняется большой численностью студентов на лекциях. Модульное обучение позволяет избежать этих проблем путем использования разнообразных форм самостоятельной работы студентов, в том числе с модульными программами и модулями;

- соответствующие ГОСТы и учебные планы по специальности не диктуют жестких требований к объему содержания отдельных разделов дисциплины и последовательности их изложения и, тем самым, предоставляют возможность варьирования конкретных разделов дисциплин в аспекте содержания учебного материала и времени его изучения. Это оптимально реализуется в модульном обучении путем профильной и уровневой дифференциации содержания модулей.

На основании вышеизложенного весь курс теоретической механики разделен на модули, соответствующие основным разделам предмета: статика, кинематика, динамика (рисунок 1).

Основная задача первого модуля состоит в том, чтобы научить студента понимать основные законы и методы изучения движения отдельных точек и тел с тем, чтобы в дальнейшем применять кинематические методы при исследовании подвижности и мгновенной изменяемости различных конструкций и оборудования.

Для изучения кинематики студенты должны владеть основами дифференциального исчисления, правилами дифференцирования скалярных функций и вектор - функции скалярного аргумента.

Основная задача второго модуля состоит в том, чтобы научить студента производить операции с различными системами сил в пространстве и на плоскости с тем, чтобы в последствии применять полученные знания при изучении курсов прикладной механики, сопротивления материалов, строительной механики и ряда специальных дисциплин при определении реакций связей различных конструкций.

Для изучения статики студенты должны владеть основами векторной алгебры, начертательной и аналитической геометрии, иметь понятия об основных операциях над матрицами.

Основная задача третьего модуля состоит в том, чтобы научить студента пониманию основных законов движения тел, владению общими теоремами и принципами динамики с тем, чтобы применять полученные знания к динамическим расчетам оборудования, грамотному применению и эксплуатации различных машин и механизмов.

Для изучения динамики студенты должны владеть интегральным исчислением, знать криволинейные интегралы, иметь навыки интегрирования дифференциальных уравнений.

Каждый модуль обеспечивается необходимыми дидактическими и методическими материалами, перечнем основных понятий, навыков и умений, которые необходимо усвоить в ходе обучения. Такой перечень служит основой для составления программы предварительного контроля, который выполняется в виде специально разработанной системы тест-контроля, включающей в себя вопросы по всем модулям. В результате такого контроля студент не только получает оценку, но имеет возможность выяснить степень своих знаний, получить рекомендации по дополнительной проработке тех или иных вопросов.

Внутри одного курса завершающая контрольная работа по окончании каждого модуля служит предварительным контролем для следующего.

Для каждого модуля сформирован набор справочных и иллюстративных материалов, который студент получает перед началом его изучения. Модуль снабжается списком рекомендуемой литературы. Каждый студент переходит от модуля к модулю по мере усвоения материала и проходит этапы текущего контроля независимо от своих товарищей.

Таким образом, модульное формирование курса дает возможность осуществлять перераспределение времени, отводимого учебным планом на его изучение, по отдельным видам учебного процесса, расширяет долю практических и лабораторных занятий, а также самостоятельной работы студентов.

1 Власов Ю.Л. Модульное обучение студентов транспортных направлений подготовки бакалавриата по дисциплине «Теоретическая механика / Ю.Л.

Власов, Л.И. Кудина // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Материалы Всероссийской научнометодической конференции; Оренбургский гос. ун-т. –Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. C 594-598.

2 Гаврилов А.А., Автоматизирование формирования заданий для самостоятельной работы студентов на примере задач по разделу «Динамика системы» дисциплины «Теоретическая механика» / А. А. Гаврилов, Н.А.

Морозов // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием); Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013 - С.603- 3 Куча, Г.В. Пилотный проект, используемый при подготовке бакалавров транспортного факультета / Г. В. Куча, И. И. Мосалева, А. А. Гаврилов // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием); Оренбургский гос. ун-т. — Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. — С.624-629. ISBN 978-5-4417-0161-7.

РОЛЬ ЗНАНИЙ О КАЧЕСТВЕ В СТРУКТУРЕ ИНЖЕНЕРНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург Чтобы оценить чье-либо качество, надо иметь некоторую долю этого качества и в самом себе.

Россия, являясь самой большой по площади страной в мире, имеет практически все известные на сегодняшний день природные ресурсы. Однако большая часть из этих ресурсов перерабатывается и превращается в товар в других странах, которые возвращают его обратно по завышенным ценам, а та продукция, которая производится на территории России обладает низкой конкурентной способностью из-за своего плохого качества. К примеру, выдвижение Японии (которая не богата полезными ископаемыми) в ряд экономических сверхдержав в решающей степени явилось результатом революции в сфере производства высококачественных товаров [1].

Естественно, что даже очень успешный опыт одной страны не может быть использован другими один к одному без соответствующей адаптации. В то же время существуют общие закономерности развития, одной из которых является всеобщая грамотность членов цивилизованного общества в вопросах качества [2].

При этом всеобщая грамотность членов общества — потребителей и производителей продукции и услуг — в вопросах качества является одним из условий высокого уровня жизни общества. Знания о нормах и правилах качества делают потребителя активным двигателем повышения этого самого качества приобретаемой им продукции и получаемых услуг, что наиболее полно проявляется в условиях насыщенного рынка. Знания о средствах и методах обеспечения качества создают производителю предпосылки для удовлетворения потребностей потребителя и, как следствие, достижения успеха в конкурентной борьбе [3].

Достижение такой грамотности осуществляется эффективной системой обучения вопросам качества каждого - от руководителей государства до студентов и школьников, посещающих учебные заведения. Столь пристальное внимание к образованию в области качества вызвано объективными факторами:

проблемы экономической безопасности страны не могут обсуждаться вне анализа современных тенденций развития науки о качестве и ее перспектив [4].

Естественно, что любой будущий инженер может получить минимум знаний о современных методах управления качеством из различных литературных источников. Однако более перспективным представляется введение соответствующих дисциплин на курсах по повышению квалификации, переподготовки кадров, а также в средних и высших учебных заведениях, выпускники которых будут задействованы в выпуске конкурентоспособной продукции и оказанию высококачественных услуг.

Кроме того, управление качеством на предприятии является одним из факторов успеха в условиях рыночной экономики. Изучение и решение проблем качества является актуальнейшей задачей национального масштаба в области научного управления не только производственно-хозяйственной деятельностью, но и социально-экономическим развитием страны.

Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования предусматривают изучение дисциплин, включающих различные аспекты управления качества в разнообразных областях деятельности, студентами инженерных специальностей и направлений подготовки, которые занимают важное место в подготовке современного квалифицированного специалиста.

Подготовкой специалистов в области управления качеством в Оренбургской области в настоящее время занимается только Оренбургский государственный университет, с выпускающей кафедрой метрологии, стандартизации и сертификации (МСиС) транспортного факультета.

Обучение управлению качества включает, прежде всего, усвоение основных понятий категорий качества, концептуальных основ и методологию управления качеством. Это необходимые условия для изучения организационных аспектов создания систем управления качеством и практического решения проблемы качества продукции, его нормативноправового обеспечения, а также экономического обоснования режимов создания качества. Благодаря этому должен формироваться современный взгляд на изучаемую проблематику, заключающийся в понимании и освоении концепции всеобщего управления качеством (Total Quality Management - TQM).

Деятельность кафедры МСиС охватывает все уровни образования, начиная от бакалавриата и заканчивая аспирантурой, что позволяет абитуриенту, не меняя места учебы, пройти путь от абитуриента до бакалавра и магистра, кандидата и доктора наук [5].

На сегодняшний день на кафедре работают 4 доктора и 8 кандидатов наук, более 80 % профессорско-преподавательского состава имеют ученые степени и звания.

На высоком профессиональном уровне сотрудниками кафедры читаются такие дисциплины как «Управление качеством», «Квалиметрия», «Средства и методы управления качеством», «Статистические методы управления качеством».

Однако, как показывает анализ учебных планов инженерных специальностей по вопросу наличия в них дисциплин, изучающих аспекты управления качеством, общее количество таких дисциплин снизилось на 35 %.

Причем некоторые из дисциплин перешли из раздела «обязательных» в раздел «дисциплины по выбору». Для анализа были выбраны 18 инженерных специальностей различных факультетов, соответствующих образовательным стандартам второго поколения, и 18 соответствующих направлений подготовки по стандартам третьего поколения.

При этом нередки случаи, когда специальные дисциплины по вопросам управления качеством читаются непрофильными кафедрами, что вызывает ряд вопросов к уровню преподаваемой дисциплины.

Таким образом, чтобы Россия заняла в мировом сообществе достойное место, необходимы осознание всеми ее гражданами первостепенной роли качества в выходе страны из экономического кризиса, понимание общенационального, государственного масштаба этой проблемы [2]. Наиболее эффективный способ сохранить и в кратчайший срок повысить культуру качества состоит в том, чтобы с помощью образования, особенно высшего, сделать ее достоянием каждого гражданина России, поскольку будущий инженер должен обладать необходимой системой знаний в области управления качеством.

1. Щурин, К.В. Управление качеством в историко-философском аспекте:

учебное пособие / К.В. Щурин, А.Л. Воробьев, Д.А. Косых; М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш.

проф. образования "Оренбург. гос. ун-т". - Оренбург : Университет, 2013. - с. : ил.- ISBN 978-5-4417-0263-8.

2. Маркин, Н.П. Знание о качестве – необходимое условие успешного развития общества / Н.П. Маркин, Т.А. Салимова //Интеграция образования. – 1999. - №2. – С. 4-7.

3. Фомин, В.Н. [Электронный ресурс] Необходимый минимум знаний о качестве для менеджера / В.Н. Фомин // Менеджмент в России и за рубежом.

– 2000. - № 1. – Режим доступа http://www.cfin.ru/press/management/2000shtml. – 11.12.2013.

4. Воробьев, А.Л. [Электронный ресурс] Наука о качестве в интересах устойчивого развития транспортных систем / А.Л. Воробьев, Ю.Ф. Воронкова // Материалы Всероссийской научно-методической конференции «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры»; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2012. – С. 654 – 657. ISBN 978-5-4418-0022-8. – Режим доступа http://conference.osu.ru/assets/files/conf_info/conf8/s5.pdf 5. Щурин, К.В. [Электронный ресурс] Научно-образовательные аспекты управления качеством продукции и услуг на примере кафедры метрологии, стандартизации и сертификации ОГУ / К.В. Щурин, А.Л. Воробьев // Материалы Всероссийской научно-методической конференции «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры»; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ООО ИПК «Университет», http://conference.osu.ru/assets/files/conf_info/conf9/s5.pdf

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ

ДИСЦИПЛИНЫ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В

УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ И ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ»

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 221400. Управление качеством предусмотрено изучение дисциплины «Информационные технологии в управлении качеством и защита информации».

Данная дисциплина необходима для осознания студентами важности информации в управлении качеством и в управлении организацией в целом и необходимости использования технологий управления информацией.

Современное состояние мировой экономики характеризуется широким внедрением прикладных информационных технологий в области управления качеством. Несмотря на все возрастающие усилия по созданию технологий защиты данных, сохраняется тенденция к возрастанию их уязвимости, что делает необходимым ознакомление обучающихся с организационными, техническими, алгоритмическими и другими методами и средствами защиты компьютерной информации, с законодательством и стандартами в этой области.

автоматизировать процессы управления информацией и сократить время на выполнение всех функций организации. Поэтому в рамках данной дисциплины студенты знакомятся с основными информационными технологиями и программными продуктами, которые могут быть применены в менеджменте качества. Вторая составляющая дисциплины посвящена защите информации, которая является актуальной и обусловлена важностью и ценностью информации.

Широкое внедрение информационных технологий привело к появлению новых угроз безопасности людей. Это связано с тем обстоятельством, что информация, создаваемая, хранимая и обрабатываемая средствами вычислительной техники, стала определять действия большей части людей и технических систем. Как показывает практика, несанкционированный доступ представляет одну из наиболее серьёзных угроз для злоумышленного завладения защищаемой информацией в современных автоматизированных системах обработки данных. По нашему мнению, особое внимание необходимо уделить рассмотрению вопросов защиты информации в персональных компьютерах (ПК), так как основная часть персональных компьютеров расположена непосредственно на рабочих местах специалистов, что создает благоприятные условия для доступа к ним посторонних лиц;

многие ПК служат коллективным средством обработки информации, что обезличивает ответственность, в том числе и за защиту информации;

современные ПК оснащены накопителями большой емкости и способны сохранять информацию, будучи обесточенными;

пользователя, поэтому изначально для них не предусматривалось специальных средств защиты данных.

В содержании дисциплины должны быть отражены следующие механизмы защиты ПК от несанкционированного доступа:

физическая защита ПК и носителей информации;

аутентификация пользователей и используемых компонентов обработки информации;

разграничение доступа к элементам защищаемой информации;

криптографическое закрытие защищаемой информации, хранимой на носителях;

криптографическое закрытие защищаемой информации в процессе её непосредственной обработки;

регистрация всех обращений к защищаемой информации.

Количество часов регламентируется рабочей программой дисциплины.

Современные версии операционных систем (ОС) Windows в качестве основных инструментов обеспечения безопасности используют учетные записи; группы; права; разрешения и аудит безопасности. Учетная запись идентифицирует пользователя по системному имени и паролю, которые должны быть правильно набраны при входе в компьютер. Пользователи создаются либо ОС, либо административно. Для администрирования более удобна группа пользователей, так как пользователю, входящему в систему с учетной записью члена группы, обеспечивается автоматическое наследование прав, назначенных этой группе. Права пользователей, являющихся членами нескольких групп, суммируются. Встроенными группами локальной сети могут быть «Администраторы», «Опытные пользователи», «Пользователи», «Операторы архива», «Репликатор», «Гости», «Все» и специальные группы.

Права определяют круг полномочий, которые ОС делегируют пользователям и группам. Полный набор прав предоставлен системному администратору, которым может являться и владелец ПК. Остальным пользователям и группам предоставляются ограниченные права. Для встроенных групп и пользователей права устанавливаются автоматически, для остальных групп и пользователей права устанавливаются администратором.

Права пользователей разделяются на привилегии и права входа в систему.

Применяются права к учетным записям пользователей и групп. К компьютерным ресурсам применяются разрешения. Основные разрешения для работы с дисками и файлами: полный доступ, изменение, чтение и выполнение, чтение, запись. Для дисков и папок дополнительное разрешение – список содержимого папки; разрешение на удаление, удаление подпапок и файлов. Для работы с принтером существуют разрешения на печать, управление принтером и документами. Всего в файловой системе NTFS предусмотрено около разрешений, устанавливаемых администратором и владельцами ресурсов.

Разрешения на ресурс, выданные группе, могут наследоваться всеми пользователями данной группы. В то же время, владелец ресурса может запретить разрешения на наследование (флажки Разрешить и Запретить в окне Безопасность ресурса). В таких случаях возможны конфликты между правами и разрешениями, разрешениями и запретами. В этом случае приоритет отдается праву, разрешению или запрету согласно системному протоколу приоритетов.

Для определения злоумышленников, пытающихся поставить под угрозу системные и пользовательские данные, в ОС предусмотрены аудиты безопасности:

управление учётными записями;

доступ к службе каталогов;

изменение политики безопасности;

использование привилегий;

отслеживание процессов;

Аудиты включаются или выключаются в параметрах безопасности Windows (Локальные политики/Политика аудита). В каждом включенном аудите можно задать проверку успехов или отказов: аудит успехов означает создание записи аудита при каждой успешной попытке, аудит отказов – при каждой неудачной. Включенный аудит фиксирует соответствующие события в журналах безопасности, приложений и системном журнале. Эти журналы доступны в окне просмотра событий. В современных версиях ОС используются утилиты безопасности, обеспечивающие криптографическую защиту файлов;

восстановление повреждённых данных и системных файлов; защиту от вирусов и нежелательной Internet - информации; защиту системных файлов от несанкционированных попыток их замены или перемещения.

Приложения MS Office (cовместно с Windows) обладают рядом простейших и эффективных защитных средств, доступных любому пользователю. Стратегия безопасности данных в MS Office двухуровневая. На пользовательском уровне офисные приложения совместно с Windows предоставляют пользователю меры защиты папок и файлов в рамках прав пользователя и разрешений на ресурсы. На этапе сохранения файлов возможна организация системной защиты папок, содержащих эти файлы. Эта технология реализуется непосредственно в окнах сохранения файлов, если пользователь наделён соответствующими правами. Вне своих прав пользователь может обратиться к системному уровню под контролем и с разрешения администратора сети или компьютера. Такая стратегия является оптимальной для решения практических задач безопасности в многопользовательском режиме работы.

Для практической реализации и приобретения навыков защиты данных от несанкционированного доступа и чтения обучающимся может быть предложена работа над проектом. Организация проектной деятельности является одной из перспективных инновационных образовательных технологий, интегрирующей в себе проблемный подход, групповые методы, рефлексивные, презентативные, исследовательские, поисковые подходы.

Учебный проект дает обучающемуся возможность решить интересную проблему, максимально используя свои возможности, попробовать свои силы, приложить знания и показать публично достигнутый результат. Учебный проект позволяет вырабатывать и развивать следующие компетентности:

целеполагания и планирования деятельности;

применение знаний, умений и навыков в различных ситуациях;

презентации деятельности и её результатов.

Рассмотрим технологию предлагаемого учебного проекта.

Тема: Защита данных от несанкционированного доступа и чтения.

Цель: Изучение средств и методов защиты информации в персональных компьютерах от несанкционированного доступа и чтения.

1.Освоить средства системной защиты данных: скрытие файлов и папок, сетевая и локальная политики доступа (уровни пользователя и менеджера группы), защита приложений (Word, Excel, Access) от сетевого и локального доступа, блокировка компьютера.

2. Освоить средства парольной защиты офисных приложений 3. Освоить стандартные средства скрытия фрагментов данных в офисных приложениях.

4. Освоить технологию криптографической защиты файлов.

5. Провести сравнительную оценку эффективности архиваторов, используемых в файловых мониторах Windows.

6. Подготовить отчёт о проделанной работе в PowerPoint.

Необходимые материалы, оборудование и программное обеспечение:

задание, папки, документы Word, таблицы Excel, базы данных Access, OS Windows, Microsoft Office, персональный компьютер.

Продолжительность: 2 недели.

Ход работы над проектом:

Исследовательская проблема, лежащая в основе проекта - роль и место общесистемных технологий защиты информации в системе менеджмента качества. На практических занятиях по изучению дисциплины студентами создаются документы, таблицы, базы данных, содержащих информацию о качестве, которые далее используются в проекте для отработки навыков системной, парольной, криптографической защиты данных. Особенностью информации, обрабатываемой в рамках системы менеджмента качества, является её разнородность. Некоторые типы информации существую в виде документов (нормативные документы, правила и процедуры, должностные инструкции); другие типы информации существуют в виде данных о продукции, потребителях, материалах, что обуславливает использование различных программных систем для её обработки. С повышением значимости и ценности информации растёт и важность её защиты. В ряде случаев достаточно, чтобы пользователь был уверен в достаточной надёжности защиты.

С помощью локальной политики безопасности, управляемой системным администратором, можно защитить установки скрытия от взлома, которые делаются в два приема:

а) устанавливается атрибут Скрытый для выделенного файла (группы файлов) или папки;

б) устанавливается запрет на показ файлов и папок с атрибутом Скрытый.

После выполнения указанных операций скрытые файлы и папки не видны для постороннего глаза в файловых списках, в том числе в окнах поиска файлов. Чтобы получить доступ к скрытым файлам и папкам, достаточно снять запрет на их показ:

а) включить переключатель Показывать скрытые файлы и папки;

б) включить флажок Показывать скрытые/системные файлы (только для опытных).

Права опытного пользователя позволяют ему управлять доступом и к обозреваемым ресурсам, прежде всего к своим папкам, в которых содержатся файлы с данными.

Не следует открывать без необходимости общий сетевой доступ к папке с ответственными данными, иначе с любой рабочей станции сети эта папка будет видна всем пользователям, допущенным к работе на этой станции. Если служебная необходимость заставляет сделать папку общедоступной, можно ограничить число допущенных пользователей и разрешений на доступ к данным как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Установки окна доступа к ресурсам.

В окне доступа следует переключатель поставить в положение Открыть общий доступ к этой папке и ввести предельное число допущенных пользователей.

Следующий этап – выдача разрешений (нажать кнопку Разрешения рисунок 2). В появившемся окне следует удалить группу Все ( кнопка Удалить) и с помощью кнопки Добавить перейти к организации своей группы.

Рисунок 2 – Окно выдачи разрешений.

В окне разрешений каждому члену группы оформляем тип доступа к папке. Если все они будут равноправно вводить данные в файлы этой папки, надо, либо разрешить полный доступ к папке, либо разрешить редактирование.

Из окна разрешений выходим в окно свойств и закрепляем все сделанные выше установки коллективного доступа. Теперь папка, в которой будет создаваться коллективная база данных, доступна всем членам группы в пределах индивидуальных разрешений, установленных менеджером группы.

Посторонние лица (кроме системного администратора) к данной папке не имеют доступа c других рабочих станций.

Если компьютер используется локально несколькими пользователями, то необходимо создать учетные записи пользователей. Затем включить режим безопасности, для чего следует войти в опцию Пуск/Панель управления/Свойства папки и в окне вкладки Вид снять флажок Использовать простой общий доступ к файлам (рекомендуется). В результате в свойствах папок и файлов появится вкладка Безопасность. Войдя по этой вкладке в окно безопасности, мы увидим окно с увеличенным числом разрешений – рисунок 3.

Рисунок 3 - Окно разрешений.

В Word и Excel в Окне сохранения файла через Файл/Общий доступ/Доступ или Параметры сохранений/Общие параметры выходим на уже рассмотренные окна системного доступа и безопасности.

Поскольку в Access местоположение сохраняемого файла новой базы данных определяется на самом первом этапе ее создания, описанная технология реализуется в окне создания файла БД.

Также в СУБД Access реализованы специфические меры защиты от несанкционированного доступа к конкретным объектам БД с дифференциацией по правам пользователей и разрешениям на объекты. Защитные операции для существующей базы данных Access производятся из меню Файл. Команда Мастер запускает мастер защиты БД –рисунок 4.

Рисунок 4 –Отчёт мастера защиты Access.

За 8 шагов мастер защиты, предварительно создав резервную копию БД, защищает базу данных дифференцированно по каждому из допущенных пользователей и групп пользователей и по объектам БД. Особо важные базы данных с высоким уровнем защиты рекомендуется создавать именно в Access.

Итоговый продукт: Презентация проекта.

После завершения работы над проектом проводится его защита в форме доклада с презентацией, подготовленной в PowerPoint.

Система оценки проектных работ представлена в таблице 1:

Таблица 1 Оценка проектных работ 1 Соответствие реализации задуманному проекту 3 Умение раскрыть сущность реализованного проекта и его основные результаты аргументированность Общая сумма баллов С системой оценок проектных работ студенты должны быть ознакомлены заранее. Проект может выполняться в группе либо самостоятельно.

С использованием метода проектов преподаватель не преподносит учебную информацию в готовом виде, а ставит перед обучающимися творческие проблемные задания, в процессе решения которых они должны приобрести новые знания. Учебная деятельность приобретает творческий, инновационный характер. Технология учебного проектирования направлена на развитие профессионально важных качеств и способностей будущих специалистов, на приобретение ими опыта квалифицированного выполнения профессиональной деятельности.

1. Гухман В.Б., Тюрина Е.И. Основы защиты данных в Microsoft Office: Уч.

пособие. 1-е изд. Тверь: ТГТУ, 2005. 100 с.

РАСЧЁТ МЕСТНОЙ ПРОЧНОСТИ В ЗОНЕ РАССЛОЕНИЯ

ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ.

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург В ракетостроении широкое применение находят конструкции, изготовленные из композиционных материалов. Главное достоинство таких конструкций – лёгкость при достаточно большой прочности и жёсткости. При изготовлении оболочек различной конфигурации (в том числе различных обтекателей) и их частей из композиционных материалов в производстве имеет место достаточно большое количество дефектов в виде расслоений, непроклеев и т.д.

Рассмотрим местную прочность в зоне расслоения цилиндрической поверхности, изготовленную из изотропных материалов. Внешними нагрузками рассматриваемой зоны расслоения являются силы, приложенные нормально к поверхности элемента и погонные усилия по граням сечений.

Балка-полоска на упругом основании у которой 2 = x = ; а 1 = y = R (цилиндрическая поверхность).

Рассматриваем двухосное напряжённое состояние. Основываясь на том, что:

где у - относительная деформация в направлении оси у, R1 - радиус цилиндрической поверхности, µ - коэффициент Пуассона, Дифференциальное уравнение балки-полоски запишем в виде:

p = p 0 N x = const - сумма проекций всех сил на ось Z, p 0 - начальный параметр, Критическая сила:

Принимаем аппроксимирующую функцию прогиба, удовлетворяющую граничным условиям, в виде:

Подставим прогиб w = An 1 cos 2n в уравнение (4). После преобразований получим коэффициент разложения прогиба Законы распределения прогиба, угла поворота, изгибающего момента и перерезывающей силы запишутся в виде:

При растяжении балки-полоски необходимо в коэффициенте разложения прогиба (6) перед N x изменить знак на противоположный:

Подставляя в (7) N x = xt находим действительный коэффициент разложения An. Подставляя в уравнение (7) N x = Nu получим коэффициент разложения прогиба по максимальной нагрузке:

Условие нераспространения расслоения по удельной потенциальной энергии, накопленной в расслоённой и не расслоённой зонах:

Для нераспространения расслоения необходимо чтобы удельная потенциальная энергия в расслоённой зоне была меньше или равна удельной потенциальной энергии в окрестности расслоённой зоны.

1. Уманский,А.А. Строительная механика самолёта/А.А.Уманский,М.:Оборонгиз, 1961.-529 с.

2. Вольмир,А.С. Устойчивость упругих систем/А.С.Вольмир,М.:Государственное изд-во физ.мат. литературы, 1963.-880 с.

3. Гоголева,О.С. Оценка местной прочности конструкций с учётом технологических дефектов [Электронный ресурс] / О. С. Гоголева // Актуальные проблемы реализации образовательных стандартов нового поколения в условиях университетского комплекса : материалы Всерос. науч.метод. конф., 2-4 февраля 2011 г. / Оренбург. гос. ун-т. – Оренбург : ОГУ, 2011.

– [Секция 15, С. 1245-1247]. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Заголовок с этикетки диска. - ISBN 978-5-7410-1110-2.

РАЗВИТИЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА СПЕЦИАЛИСТОВ НА

ПРИМЕРЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет», г. Оренбург Подготовка специалистов в области авиастроения требует нового подхода к стратегии и тактике обучения, так как главными характеристиками выпускника являются его компетентность и мобильность. Решение сложившейся нетривиальной задачи лежит на современной педагогической элите. Достижение поставленной цели зависит не только от того, что усваивается, но и от того, как усваивается: индивидуально или коллективно, в авторитарных или гуманистических условиях, с опорой на внимание, восприятие, память или на весь личностный потенциал человека, с помощью активных методов обучения.

В общеобразовательных организациях существенную роль отводят созданию и поддержанию на высоком уровне познавательного интереса обучаемых. Без этого интенсивность и эффективность учебного процесса снижаются.

Проблема развития познавательного интереса будущего инженера тесно связана с проблемой развития личности специалиста, возросшими требованиями общества к инженеру-профессионалу, сложностью и целостностью социоинженерных задач. Кроме того инженер должен быть способен решать не только производственные, эксплуатационные и управленческие вопросы, но и обладать специализирующими качествами исследователя, проектировщика, инструктора [1, 2]. В таких обстоятельствах познавательный интерес будущего инженера становится профессиональнозначимым качеством личности, обеспечивающим компетентность специалиста.

В качестве примера рассмотрим процесс имитационного моделирования для дополнительных аэродинамических поверхностей (ДАП) крыла воздушного судна (ВС).

Применение имитационного моделирования дает возможность проводить вычислительные эксперименты на основе разработанной модели, позволяющей проследить изменение ее поведения в течение времени при заданных начальных условиях [3, 4]. Имитационное моделирование ДАП проводится с использованием программного продукта, предназначенного для решения CAE задач, а именно задачи вычислительной аэро- и гидродинамики (CFD). Для проведения имитационного моделирования выбран программный продукт SALOME предназначенный для решения задач вычислительной аэро- и гидродинамики.

Эскизное проектирование и разработка аэродинамических 3D моделей ДАП крыла выполнено в системе CATIA. Использование CAD-системы высокого уровня обусловлено тем, что система обладает функцией гибридного проектирования, сочетая в себе как поверхностные, так и твердые элементы в одной модели. Немаловажным явилось и то, что система обладает возможностью свободной параметризации и позволяет производить построение моделей по ранее созданным чертежам.

Рисунок 3 — 3D-модель ДАП крыла, патент № Решаемая задача вычислительной аэро- и гидродинамики сводится к анализу воздействия воздуха на тело. Результаты имитационного моделирования отражают один и тот же момент времени расчетного шага, рисунок 2, 3.

Рисунок 2 — Скорость распределения воздуха по поверхности ДАП крыла Рисунок 3 — Векторное движение частиц воздуха в сечении ДАП крыла Характер обтекания для ДАП крыла [5], патент № 2481242, следующий:

при обтекании потоком воздуха крыла происходит перетекание воздуха с нижней плоскости крыла на верхнюю, при этом на концевой шайбе 1, снабжённой дополнительной аэродинамической стреловидной поверхностью малого удлинения с острой передней кромкой 3, смонтированной с внешней стороны концевой шайбы 1, образуется поле вертикальных скосов, трансформирующееся в устойчивое вихревое течение с образованием конического вихря на передней кромке 3 дополнительной аэродинамической поверхности 2, установленной на концевой шайбе 1, рисунок 4.

Рисунок 4 — Дополнительная аэродинамическая поверхность крыла На нижней вертикальной аэродинамической поверхности 8 поле вертикальных скосов из-за малого удлинения нижней поверхности не приводит к преждевременному образованию вихря на передней кромке 9, а трансформируется на конце поверхности в концевой конический вихрь.

Деятельность по развитию познавательного интереса будущего специалиста можно организовать на практических занятиях по конструкторским дисциплинам. Успешное развитие познавательного интереса личности, главным образом, определяется структурой познавательной среды и требует создания модели, обеспечивающей реализацию педагогических условий.

Научно-методическое обеспечение развития познавательного интереса при изучении специальных дисциплин по направлению подготовки «Авиастроение»

включают личностно-ориентированные учебные пособия, методические указания, комплекты разноуровневых профессионально ориентированных заданий, авторские методики, научно-методические рекомендации с возможностью внедрения в производство.

Таким образом, проблема познавательной активности личности в аэрокосмическом образовании, как ведущий фактор достижения целей обучения общего развития личности, профессиональной ее подготовки требует принципиального осмысления важнейших элементов обучения (содержания, форм, методов) и утверждает в мысли, что стратегическим направлением активизации обучения является не увеличение объема передаваемой информации, не усиление и увеличение числа контрольных мероприятий, а создание дидактических и психологических условий осмысленности учения, включения в него обучающегося на уровне не только интеллектуальной, но личностной и социальной активности.

1. Фокин, Ю.Г. Теория и технология обучения: деятельностный подход: учеб.

пособие для вузов / Ю. Г. Фокин. – 3-е изд., испр. – М. : Академия, 2008. – 240 с.:

ил. – (Высшее профессиональное образование). – Алф. указ.: с. 215-221. – Прил.:

с. 222-237. - ISBN 978-5-7695-5259-5.

2. Зеер, Э.Ф. Психология профессионального развития / Э.Ф. Зеер – М.:

Академия, 2006. – 240 с.

3. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука / Р. Шеннон. – М.: Мир, 1978. – 268 с.

4. Проектирование самолетов: Учебник для вузов / П79 С.М. Егер, В.Ф. Мишин, Н.К. Лисейцев и др. Под ред. С.М. Егера. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.:

Машиностроение, 2007. – 616с.

5. Патент RU № 2481242, МПК В64С 3/10. Законцовка крыла летательного аппарата / А. А. Горбунов, А. Д. Припадчев (РФ). – №2011148436. – Заявл.

28.11.2011. – Опубл. 10.05.2013, Бюл. № 13. – 4 с.

ВИРТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ

МЕХАНИКИ И СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Оренбургский государственный университет, Оренбургский техникум железнодорожного транспорта, г. Оренбург Одной из причин снижения мотивации молодежи идти учиться на инженерные специальности и направления подготовки следует признать большую трудность изучения технических дисциплин по сравнению с гуманитарными. При обучении студентов на первых курсах объем абстрактной информации, воспринимаемой ими, значительно превышает долю образной.

Вследствие этого материал лекций и не трогает, и не вызывает отклика. Отсюда – потеря интереса к предмету, а со временем и к будущей профессии. Выход из создавшегося положения есть – это изменение технологии восприятия учебной инженерной информации в процессе обучения.

Современные информационные технологии предоставляют преподавателю мощный инструментарий, позволяющий проектировать и наполнять информационными ресурсами учебную информационную среду, а также определять характер взаимодействия с ней студента и осуществлять контроль его действий в ходе самостоятельного изучения различных учебных материалов.

Наиболее универсальной системой комплексного целевого использования в учебном процессе, по мнению авторов, следует признать отечественную систему автоматизированного проектирования и расчетов APM Win Machine.

Решение задач статики твердого тела в курсе теоретической механики, связанных с определением реакций опор в балках, усилий в стержнях ферм и положения центра тяжести сечений, осуществляется при помощи модулей APM Beam и APM Structure 3D. На рисунках 1 и 2 представлены исходные данные для расчета и результаты определения усилий в стержнях плоской фермы.

Оформление результатов расчетов в текстовом редакторе Word, в зависимости от предъявляемых преподавателем требований, может производиться с использованием стандартных программ (Paint и др.).

Сохранение результатов расчета возможно в виде таблиц, содержащих усилия и перемещения в узлах и т.п. Творческий подход к решению задачи может быть связан с анализом результатов при изменении условий закрепления фермы, заданных нагрузок и т.д.

Решение задач определения внутренних силовых факторов в балках, рамах, стержнях и построение их эпюр может быть осуществлено с помощью модулей APM Beam (рисунок 3а) и APM Structure 3D (рисунок 3б).

Рисунок 3 Результаты расчетов в модуле APM Beam (а) и APM Structure 3D (б) В большинстве случаев, предлагается два подхода к решению задач. Один из них заключается в подборе сечения балки, вала, стержня и т.д. по значениям внутренних силовых факторов, с последующим определением перемещений и других составляющих напряженно-деформированного состояния элемента.

Второй подход состоит в проверке заданного сечения на действие внешней нагрузки и сравнении полученных значений напряжений и перемещений с допустимыми. При решении задач в APM Structure 3D, необходимо задать жесткость элементов конструкций, т.е. выбрать материал и задать размеры сечения. Система позволяет легко редактировать исходные данные, т.е.

изменять форму и размеры сечений, материал, условия закрепления элементов.

Студент приобретает навыки в оптимизации конструкции.

Модуль APM Shaft предназначен для расчета валов. Интерфейс модуля аналогичен APM Beam. У пользователя появляется возможность конструирования вала. Система содержит все его атрибуты: конусы, шпоночные пазы, канавки, фаски, галтели и другие элементы присущие геометрии вала. После выполнения расчетов и анализа статической и усталостной прочности вала, можно внести коррективы в конструкцию и повторить расчет. По результатам окончательных расчетов система позволяет получить чертеж вала. Фрагмент оформления результатов индивидуального задания показан на рисунке 4.