 | ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
| ||
Отчет участников проекта
Мы перебирали многие варианты схем и далеко не сразу приходили к подходящему решению. Выбирая, мы принимали во внимание не только практическую сторону, в смысле работает ли конструкция в данных условиях, но и душевное здоровье потенциальных пользователей наших изделий. Именно поэтому мы отвергли тот вариант, который будет представлен вашим глазам первым. (Тот мост, где человек идёт внутри некрасивой фермы.) Сам бы я по такому не пошёл.
В отчёте будет широко использоваться слово "ферма". Поэтому хотелось бы объяснить, что это такое. (При представлении проекта: можно нарисовать простенькую ферму на доске.)
Ферменная конструкция - конструкция, состоящая из элементов (стержней), которые образуют систему треугольных контуров. Точки соединения элементов называются узлами. При расчёте ферменной конструкции учитываются несколько видов нагрузок в элементах, каждая из которых может привести к разрушению моста. Мы рассматривали 2 вида - растяжение-сжатие и потерю устойчивости. Надо сказать, что в ферме в основном растянуты пояса, а раскосы и стойки между ними работают на сжатие. Вертикальное усилие, появляющееся в них, может привести к разрушению, как от сжатия, так и от потери устойчивости. (При представлении проекта: показать направление действия нагрузок, показать, что такое стойки, раскосы и т. д.)
Фермы всячески классифицируются. Например, по степени статической определимости. Статически определимая схема - это та схема, в которой каждый новый узел получается путём добавления двух стержней. Чем больше стержней, которые не входят в пары, тем статически неопределимее схема. Один из главных плюсов такой схемы для проектировщика - это то, что её можно рассчитать вручную с помощью уравнений статики. А так - в ней, например, возникают меньшие усилия от тепловой нагрузки.
Также фермы делятся по пространственности, то есть плоская она или объёмная.
Упоминаемая, вернее та, которая будет упоминаться в отчёте критическая сила - это сила, которая приводит к разрушению элемента из-за потери прямолинейной формы. Напряжение в элементе, также упомянутое ниже, возникает из-за растяжения или сжатия стержня. Это фактически сила, действующая на единицу площади сечения стержня. Опоры моста, которые довольно часто будут упоминаться в дальнейшем - это те точки, на которые сгружается в результате вся нагрузка на ферму.
Все усилия в стержнях в отчёте измеряются в тоннах. Пусть это не пугает слушателей, тонны - это просто большие Ньютоны, так удобнее.
Вот в принципе и всё, можно приступать к самому отчёту.
Поставленной задачей было осуществление возможности пересечения преграды шириной 50 метров с использованием ферменной конструкции:.
Мост должен был служить пешеходной переправой, иметь ширину 5 метров и выдерживать нагрузку в 30 тонн. Мы перебрали несколько вариантов - от самых простых статически определимых ферм до арочных конструкций. В результате была выбрана следующая форма - нижний пояс фермы представляет собой 2 пересекающиеся дуги, верхний пояс - прямая балка, пояса соединены раскосами, сечение стержней - коробка со стороной 10 см и толщиной стенок 5 мм. Раскосы сгружают нагрузку с верхнего пояса и распределяют её по нижнему. Усилия, возникшие бы в верхнем поясе, оказываются розданы ещё и раскосам и нижнему поясу. Жёсткость конструкции фермы - она состоит из треугольных профилей - обеспечивает небольшую степень деформации. Критическая сила на потерю устойчивости, один из самых подлых видов разрушения, составляет для элементов с большими усилиями в них примерно 17 тонн, для наиболее коротких (в которых, как оказалось, для этой схемы нагрузка наибольшая) - несколько больше.
Усилия на сжатие в стержнях достигли приблизительно 14 тонн, на растяжение - сильно меньше. Наибольшие усилия оказались в стержнях верхнего пояса, ближе к середине и в элементах у опор моста. Этого недостаточно для разрушения путём потери устойчивости, конструкция работает с некоторым запасом. Напряжения в сечениях, равное отношению силы к площади сечения, примерно 8.5 кг/мм2, при том, что для обычной стали максимально допустимое значение напряжения 23.5 кг/мм2. Опоры моста при расчёте в прочностной программе "Лира" были обозначены как закреплённые 3-х плоскостях, то есть мост не может перемещаться в тех точках.
В некоторых опробованных конструкциях опоры были не закреплены по направлению вдоль моста. Подобные попытки были сделаны в расчётах и этой конструкции, и более поздних. Однако ни к чему хорошему это не привело. Это делалось в расчёте на то, что при тепловых нагрузках мост изменит свою длину, но из-за подвижности опор в стержнях не возникнет больших усилий. Однако уменьшение тепловой нагрузки оказалось не слишком значительным, в то время как в некоторых элементах увеличились усилия от целевой нагрузки. В тех схемах, которые будут описываться позже, подобные эксперименты привели к тем же результатам.
О перемещениях - они достигают всего лишь 27 мм в вертикальной плоскости в центре моста, то есть фактически являются незначительными. По оси X, вдоль моста, точки близкие к концам моста в верхнем поясе, перемещались на небольшие расстояния - не более 5 мм.
Ветровая нагрузка, даже ветер скоростью в 50 м/с, какого почти не бывает, вызвала незначительные перемещения и усилия в конструкции. Тепловая нагрузка с изменением температуры в 80 гр. C вызвала в некоторых элементах (раскосах нижнего пояса, ближние к опорам) усилие в 5-6 тонн, однако эти стержни были несильно нагружены целевой нагрузкой, которая включает в себя вес идущих по нему людей - 30 тонн, плюс собственный вес.
Из чего следует вывод: данная схема работает на целевую, тепловую и ветровую нагрузки с небольшим запасом.
Этот мост по назначению является автомобильным и должен держать 1000 тонн. Его ширина равна 20 м. Часть стержней имела в сечении квадратную коробку со стороной 30 см и толщиной стенок 18 мм, часть - с высотой 44см и толщиной 30 мм. Наибольшие нагрузки - до 233 тонн - возникли в элементах у опор (которые, кстати, также закреплены во всех плоскостях) и в верхней части дуги. В общем мост представляет собой ферменную дугу, к которой растяжками прикреплено полотно моста. Нагрузка с полотна сгружается на дугу.
Для растяжек критическая сила на потерю устойчивости составляет примерно 66 тонн при том, что усилие, возникающее в них от целевой нагрузки, не превышает 24 тонн. Критическая же нагрузка для наиболее нагруженных элементов приблизительно равна 700 тоннам, что заметно превышает усилия от целевой нагрузки. На сжатие мост работает с большим запасом. Даже считать лень:. Перемещения от целевой нагрузки достигают 70 мм, тоже не слишком много для 200-метрового моста.
Тепловая нагрузка при том же изменении температуры, что и для моста в 50 метров длиной, достигает 112 тонн в элементе. Правда это всё равно не страшно - даже запас остаётся. Усилия, вызываемые ветром, вообще пренебрежимо малы.
Из чего следует: то же, что и в прошлый раз, ещё и запас побольше.
Мост должен служить для переправления через преграду шириной в 800 метров поездов и автомобилей. Его ширина - 40 м, расчётная нагрузка - 16000 тонн. Это вроде того, что по нему одновременно идут 3 полностью забитых товарных поезда во всю его длину и вдобавок на нём автомобильная пробка:. В сечении у него квадратный профиль с высотой стенки 100 см и толщиной 100 мм. Вернее местами этот профиль усилен, а местами ослаблен, но моделировать это данными средствами не представляется возможным, а общий вес остаётся тем же самым, кстати, несколько больше, чем расчетная нагрузка. В этом минус больших конструкций с крупными сечениями.
Сталь для этого моста должна быть несколько более прочной, чем для рассмотренных прежде конструкций. Ориентировочная величина максимально допустимого напряжения равна 100 кг/мм2.
Мост является фермой, которая присоединена к ферменной дуге посредством стержней. Стержни в свою очередь также образуют ферму. Так получается довольно жёсткая конструкция.
В некоторых стержнях нагрузка приблизительно равна 20 (раскосы фермы - полотна моста) тоннам, в других достигает 34000 тонн (стержни в том месте, где сходятся ферменная дуга и полотно моста). Однако благодаря различным видам сечения мост работает и на потерю устойчивости, и на сжатие, правда с не очень большим запасом.
Из-за тепловой нагрузки возникают усилия до 13000 тонн, но в тех стержнях, которые не сильно нагружены целевой нагрузкой - например у опор, также закреплённых во всех 3-х плоскостях.
Ветровая нагрузка, как и в предыдущих случаях, не играет большой роли.
Конструкция опять-таки работает на целевую, тепловую и ветровую нагрузки, но с небольшим запасом.
По форме мост является копией моста №1, но уменьшенного в 100 раз по всем измерениям. То есть его длина равна 50 см, ширина 5 см и высота полотна над опорами - 6 см. В качестве стержней использованы деревянные планки со стороной 3 мм, покрытые лаком. Хотя общеизвестно, что шуруп, забитый молотком держится куда лучше, чем гвоздь, завинченный отвёрткой, мы решили не применять подобных варварских мер к элементам конструкции. Они скреплены с помощью клея.
Расчетная схема, введённая в программу "Лира" несколько отличается от практической модели: верхний пояс представляет собой один стержень, нижний - два, тогда как особенности "Лиры" требуют того, чтобы пояса были составлены из отдельных стержней, соединяющих узлы.
Компьютерная модель не может учесть значительную часть факторов, как то: неточность склейки, уже названное выше несоответствие реальной модели и расчётной схемы и т. д. В результате данные программой числа могут быть не совсем отвечающими действительными. Однако покрытие дерева лаком увеличивает его прочность. По данным "Лиры" мост должен выдержать нагрузку в 110 кг. При этом прогиб его центральной части должен составлять ориентировочно 7 мм.
Вот и посмотрим.
Петухов Матвей, Стрекаловский Александр
Дневник учебной деятельности (проект+спецкурс) на школе "Слон" 2004 в г.Переяславль-Залесский.
Делайте красивые вещи.
Девиз одной американской компании
Автор и ответственный: Подъяпольский Михаил Владимирович
Дать понятие участникам проекта о процессе проектирования инженерных объектов на примере рассматриваемых объектов с использованием компьютерных средств проектирования. Предполагается формирование конструкторских групп из 2-4 человек, каждый из которых будет отвечать за свою предметную область (прочность, выработка вариантов, чертежная часть, натурное моделирование и т.д.). Возможен вариант, когда будет созданы группы по одной из наборов объектов, либо каждая группа будет заниматься своим набором.
1.Мосты:
а) подвесной (Крымский, американские мосты и т.д.)
б) балочный (железобетонные мосты)
в) ферменный
2.Башни:
а) мачтового типа (Останкинская)
б) ферменного типа (Эйфелева)
в) Шухова (башня на Шаболовке)
3.Крылья:
а) монопланное крыло (традиционное)
б) подкосное крыло
в) бипланное крыло
Есть некая водная преграда (Ока, Волга, Миссисипи и т.д.). Есть глубина, ширина, высота берега, поток грузов. Задача спроектировать идеальный для данных условий мост (по экономическим, например, критериям) и выяснить, какие параметры являются критерием оптимальности того или иного решения.
Есть задача расположить некий груз на некой высоте и выяснить в местности с некими климатическими условиями (ветер, осадки). Выяснить, при каком сочетании исходных данных какую конструкцию лучше использовать.
Есть некий самолет (скорость, масса, площадь крыла и т.д. известны). Задача - спроектировать крыло к нему и проверить, какое крыло будет являться оптимальным (критерий - минимальная масса + аэродинамика).
1. AutoCAD2004 - чертежная программа
2. Lira 8.00 - прочность
3. Turbo Pascal 7.0 - выявление оптимальности решения
1. Сопротивление материалов
2. Вопросы конструирования
3. Экономика
4. История конструкций
5. Нормативная база
6. Навыки работы с клеем, лобзиком и напильником
Продолжительность проекта 4 недели по 4 рабочих дня.
Основные стадии проекта:
1. Выбор задачи и распределение обязанностей.
2. Выработка возможных вариантов решения задачи.
3. Выработка критериев выбора оптимального решения.
4. Выработка механизма подбора параметров каждого решения в зависимости от параметров задания.
5. Выбор оптимального решения.
6. Натурное моделирование.
7. Подготовка отчета к конференции.
Неделя 1.
Изъявившие желание участвовать в проекте разбиваются на группы, выбирают себе задачу. Из предполагаемых задач необходимо выбрать одну (скорее всего, строительство моста) и разбить участников проекта по принципу разделения конструкторских групп и обслуживающих подразделений. Количество конструкторских групп предполагается по числу возможных решений задачи. Далее происходит распределение обязанностей внутри группы, устанавливаются механизмы взаимодействия между членами группы.
Предполагаемые роли:
1. Конструкторская группа (2-4 человека) включает в себя "Ведущего конструктора" и "Членов группы". "Ведущий конструктор" руководит группой, вырабатывает идеи, раздает задания членам группы, делает заявки на выполнение работы обслуживающими подразделениями. Отвечает за результаты работы. "Члены группы" разрабатывают детали, выполняют непосредственную работу над проектом, используя программу AutoCAD2002 (после выработки внутри группы всех параметров конструкции). Натурное моделирование выполняется внутри группы. Наибольшие конструкторские навыки.
2. "Прочнист". Выполняет поверочный расчет конструкций на прочность, жесткость и т.д., используя программу Lira 8.00. Наибольшие знания в области сопротивления материалов. В зависимости от количества желающих, эта группа может состоять из двух-трех человек, в этом случае выделяется ведущий группы, рассматривающий заявки на расчеты и распределяющий работу.
3. "Экономист" с навыками технолога. Выявляет наиболее выгодный с экономической точки зрения проект по выработанным критериям, строит графики и диаграммы средствами MS Office. Возможно использование Internet'а для привязки проекта к реальным условиям. Наибольшие знания по экономической составляющей проекта. Численность этой группы также может быть увеличена. Требуется помощь по этой составляющей от других участников школы (Солнцев С., например).
Таким образом, участники вне конструкторских групп будут обладать большим уровнем информации в своих областях и смогут по необходимости обучать других участников проекта, закрепляя свои знания, приобретая уверенность в своих силах и разгружая ведущего проект. Ведущий будет объяснять частные темы только конкретным группам, вменив в обязанность организацию разъяснений в рамках своей тематики всем остальным (что, кстати, соответствует системе запросов в проектных организациях).
Кроме того, такая организация даст возможность сравнить проекты по формальным признакам и создать элемент соревновательности (необходимо в дипломе отметить "лучший дизайн", "доступность в любой части света" и т.д.). Например, группа "Подвесной мост" сможет сделать конструкцию на реке Амазонка дешевле, чем группа "Ферменный мост", а на реке Ока наоборот. В этом плане выбор именно моста в качестве объекта проектирования делает задачу более интересной, т.к. параметры мостов можно варьировать очень широко.
Идея спецкурса:
Дать представление участникам о материалах, используемых вокруг нас, рассказать об их основных свойствах и границах применимости.
Основной источник "Металловедение" А.П Гуляев Москва Металлургия 1977, взята в библиотеке МАИ.
Ну вот, все полетело к черту. Будем перестаиваться на ходу.
В проект пришло 2 (два) человека. Куда катится мир! Скоро все перейдут в виртуальную реальность и в ней останутся. Но тише, тише...
Реально 13 июля сделано следующее:
1) Изложена идея, распределены роли. Матвей Петухов занимается ферменными мостами, Саша Стрекаловский подвесными.
2) Затронули требования к металлам с точки зрения работы их в конструкции (прочность, стоимость, окисляемость и т.д.). Рассказал о поведении пластичного металлического образца при растяжении. Закон Гука, закон разгрузки, модуль упругости, площадка текучести, напряжения.
3) Фермы. Определение, виды, статический расчет (пример), критерий статической определимости.
4) Чтобы перейти к какой-нибудь конкретной работе, изложил об основных видах нагружений (растяжение, сжатие, потеря устойчивости, изгиб, кручение).
5) Рассказал про сжатие и потерю устойчивости (затык - не смог с ходу вывести формулу для критической силы, т.к. не придумал потенциальную энергию изогнутого стержня, отложил на потом).
6) Продолжил соответственно изгибом, тоже затык - слишком резко взял, заплелись ноги.
То есть сам почувствовал, что понять меня сложновато.
Вывод.
Еще один-два таких дня и можно давать самостоятельную (собственно проектную!) работу, благо все программные средства доступны.
Завтра: начнем с изгиба элементов (2-3 примера), сначала все-таки со схем, то есть построение эпюр внутренних силовых факторов, далее перейти от них к напряжениям в сечении. На это уйдет все утреннее время.
Вечер начать с отложенной задачи про потерю устойчивости. Продолжить кручением. Должно сложиться хотя бы общее понятие. Под занавес собственно поставить задачу.
Люди те же, тема похожа...
Тема: основные свойства материалов.
1)Ввели разделение на металлы-неметаллы, выделили отличительные свойства металлов (блеск, пластичность, кристаллическая решетка).
2)Выявили свойства, на которых будем обращать внимание при исследовании металлов
3)Перечислили основные металлы, являющиеся основами сплавов с основными сферами применения.
Основные свойства металлов.
4)Ввели понятие о твердости, ударной вязкости.
5)Рассказал о специфических свойствах металлов - усталости и наклепе.
На завтра:
Тема: основные свойства металлов.
1.Хладноломкость (стр.73);
2.Разделение на черные и цветные (стр.15);
3.Кристаллическое строение металлов:
- кристаллическая решетка (стр.20);
- решетки конкретных металлов (стр.26);
- плотность упаковки (стр. 24);
- влияние количества дефектов кристаллической решетки на свойства металла (стр. 68);
4.Кристаллизация (стр.43);
5.Аллотропия (изменения решетки в твердом состоянии, наглядно стр.58 для железа).
По субъективным причинам проведено одно занятие вместо 2-х.
В общем, все пошло по первоначальному плану.
Договорился с Сашей о порядке работы по его планеру.
Значит, завтра начать с потери устойчивости и кручения.
2-я часть - соединения конструктивных элементов: сварка, клепка, пайка, склейка (неразъемные); болтовые (разъемные). Понятие о методе расчета. Плюсы и минусы.
Также никаких неожиданностей. Планирование приносит свои плоды!
Немного выбил вопрос о воронении, но ответ найден.
На завтра:
Тема: сплавы из 2-х компонентов.
1.Понятие о сплаве, разновидности сплавов (стр.97-108). Имеет смысл затронуть в большей мере твердые растворы:
- внедрения, замещения, влияние атомных радиусов на тип раствора;
- элементы-растворители;
- ограниченные и неограниченные.
2.Диаграмма состояния (стр. 109). Правило фаз можно опустить.
- определение фазы;
- принцип построения;
- принцип минимальной энергии и возможность теоретического построения;
- принцип экспериментального построения с помощью термопар;
- пример построения конкретной диаграммы состояния с кривыми охлаждения, сплав свинец-сурьма (стр.116);
- линии ликвидус и солидус;
- критерии, влияющие на вид диаграммы (стр.118).
3.Виды диаграмм:
- механическая смесь, эвтектика;
- правило отрезков для двухфазной области (стр.122);
- сплавы с неограниченной растворимостью (стр.123).
Да не переведутся вахтеры на земле русской! Никак... Не был пущен вечером в школу, пишу с утра по памяти.
Все, собственно, прошло по ранее разработанному плану, без шума и пыли.
Закончили тем, что сформулировали, наконец, задачу:
Спроектировать три моста пролетами 50, 200 и 800 м ферменной и подвесной конструкции, сравнить характеристики получившихся мостов (эстетические, экономические, массовые и др.) и сделать вывод о целесообразности использования данного типа конструкции при таких размерах.
Все по плану, только последний пункт (сплавы с неограниченной растворимостью) не успел. Кроме того, толком не подготовил сегодняшний спецкурс (о вахтеры!!!).
Итак,
Начался с определения некоторых параметров моста (назначение, габаритные размеры сечения) и нагрузок на него (целевая, снег, вес; вибрационная, сейсмическая и ветровая оставлены на потом).
Был произведен обзор подвесных конструкций.
После чего, собственно, началась проектная деятельность.
Сразу выявилась предсказуемая закономерность - Матвей занялся определением параметров ферменного моста №1 с привлечением всех доступных средств, включая все вышеперечисленные компьютерные средства и оканчивая карандашом и калькулятором в сотовом телефоне; Саша при этом занялся близким его сердцу (да, по секрету, не только его) самолетостроением. Не считаю эту ситуацию опасной. В любом случае, человек себя лучше проявляет в деле, которое ему больше нравится. А построить модель подвесного моста, а может, и ферменного тоже, если понадобится, он сможет. С теоретическим расчетом ему Матвей сможет помочь.
Эх, какая нелепость вышла с количеством участников - каждому из них вести бы небольшую группу человека в два-три... Таких бы красивых результатов, теоретических и натурных, можно было бы добиться...
Тема: сплавы из 2-х компонентов (продолжение).
- сплавы с неограниченной растворимостью (стр.123);
- сплавы с ограниченной растворимостью в твердом состоянии, диаграмма с эвтектикой (стр.125);
- сплавы с устойчивым химическим соединением (стр.131);
В рамках этого спецкурса представилось нецелесообразным рассмотрение прочих видов диаграмм состояния.
- связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния (стр.156).
Продолжался в ключе вчерашнего дня. Оба участника проявили завидную автономность, вмешательство требуется не чаще, чем раз в полчаса (особенности работы программ для Матвея и почти ничего для Саши). Матвей перебрал несколько вариантов, выбрал расчетную схему для моста №1 (статически определимую ферму с равносторонней треугольной ячейкой), провел расчет вручную и сравнил с результатами Лиры, получилось близко. Нужно его навести на мысль о возможности принципиально другого решения.
Саша тоже взялся за дело весьма резво.
Тема: сплавы системы "Железо-углерод".
1)Железо:
- свойства технически чистого железа (стр.161);
- кристаллическая решетка железа, растворимости в ней углерода (стр.163);
2)Диаграмма Fe-C:
- общий вид диаграммы Fe-C (стр.166);
- основные структуры сплавов системы Fe-C - цементит, аустенит, ледебурит, феррит, перлит (стр.166-179);
-определение понятий сталь и чугун; конструкционные и инструментальные стали.
Матвей стал увереннее и вполне самостоятельно пользоваться программами, а, самое главное, сам способен создать расчетную схему и довести ее до практических результатов. Его сегодняшний результат - схема моста с фермой арочного типа под пролетом. Сам сформулировал требования к связям между основными фермами. Вмешательство требуется только консультативное.
Саша продолжает вполне самостоятельно делать планер. Сегодня рассказал ему о принципе построения аэродинамических профилей, он оцифровал журнальную картинку, вполне точно.
Вообще, состав проекта подобрался вполне самостоятельный - каков поп, таков приход. Кстати, они отлично дополняют друг друга.
Тема: сталь, разновидности и свойства.
1)Маркировка легированных сталей (стр.363);
2)Влияние присадок на свойства стали:
- углерода (стр.181);
- вредных примесей P и S (стр.183);
- раскислителей (стр.183);
3)Виды стали (практическое применение)
- углеродистая сталь общего назначения (стр. 197);
- нагартованная сталь (стр.198);
- листовая сталь для холодной штамповки (стр. 199).
Спецкурс лучше готовить заранее...
В проектировании стали проявляться начатки (насаждаемые, к сожалению, сверху) осознанного принятия решений о применения той или иной расчетной схемы. Стали учитывать нагрузки в элементах конструкции от нагрева. С учетом нагрева возникли конструктивные идеи о выборе закрепления моста.
Тема: термообработка сталей.
1)Температура и время;
2)Основные виды ТО сталей:
- отжиг, нормализация (стр. 227, 230);
- закалка (стр. 227, 230);
- отпуск (стр. 227, 230);
3)Структурные превращения в стали при охлаждении:
- распад аустенита (стр. 243);
- кристаллическая решетка мартенсита (стр. 258);
Саша успешно поработал над копированием сложных обводов с высокой точностью. Наметились первые итоги, вместе с этим пришло некоторое расслабление и неэффективное использование времени. Заметно теряет интерес к спецкурсу.
Матвей без всяких указаний свыше начал разрабатывать схемы для конструкции следующей размерности - 200 м. Навыков работы с программным обеспечением вполне хватает для самостоятельной работы.
1)Химико-термическая обработка сталей.
- цементация (стр. 323);
- азотирование (стр. 331);
- цианирование (стр. 336);
- свойства, приобретаемые деталями после ХТО.
Тема: Легированные стали.
2)Классификация:
- по равновесной структуре (стр. 359);
- по структуре после охлаждения на воздухе (стр. 361) с примерами и объяснением кривой распада аустенита.
Первый час проходил в автоматическом режиме и, похоже, весьма бездарно. Дальше подбросил Матвею идею ферменного моста на 200 м по образу и подобию моста в Сиднее (фотография на обложке диска AutoCAD 2005 - всякое даяние благо). Матвей весь день этой моделью весь день и занимался. Чувствуется, пора прекращать теоретические изыскания и приступать к следующей стадии проектирования.
Саша в том же духе...
Тема: Легированные стали.
1.Конструкционные стали, применяемые в сложном машиностроении:
- цементуемые, разновидности (низкоуглеродистые, стр.377);
- улучшаемые (среднеуглеродистые, стр.383);
- высокопрочные (сложные, стр.390);
2.Инструментальные стали:
- пониженной прокаливаемости (стр. 411);
- повышенной прокаливаемости (стр.415);
- быстрорежущие стали (стр.418).
Примерно все то же. У Матвея количество вариантов превысило 20 шт.(расчетные схемы для Лиры). К концу дня возникла идея конструктивной схемы моста с пролетом 800 м, на основе предыдущей схемы, но с работающим на сжатие нижним поясом.. Теперь основное время уходит на понимание того, где находится опасный элемент (элементов слишком много!). Но ничего, борется.
Саша немного устал, это очевидно. Но тоже не сдается, хотя результаты его работы неочевидны.
Тема: Жаропрочные и жаростойкие сплавы.
- определение жаростойкости, примеры жаростойких сплавов (стр.449);
- определенире жаропрочности (стр. 451);
- прочность при высокой температуре;
- длительная прочность (стр. 458).
У Матвея наметилось окончание стадии определения расчетной схемы. Наверное, в следующий раз (если он будет) не стоит ставить задачу на столь длинный мост, следовало оганичиться 2-м, ну, может, дать задачу на постройку более мелкого, чем 50 м.
Договорились об организации работы на завершающей стадии - оформление, расчет и строительство модели, распределили время и обязанности.
1) Кривая ползучести (стр. 454);
- объяснение основных точек;
- влияние наклепа и рекристаллизации (стр. 454).
2) Температурные диапазон использования различных материалов (стр.456):
- алюминиевые сплавы;
- титановые сплавы;
- стали;
- никелевые сплавы;
- кобальтовые сплавы
- молибденовые сплавы.
3) Удельные характеристики материалов:
- прочность, примеры;
- жесткость, феномен берилия (стр. 600).
Начался с создания чертежной модели натурного образца. Попутно участники имели возможность ознакомиться с формой изложения нормативной документации (СНиП "Деревянные конструкции" и СНиП "Нагрузки и воздействия"). После знакомства со средствами вывода на печать в конце дня были получены чертежи (самостоятельно!).
1) Виды жаропрочных материалов:
- котельные стали, свойства (стр. 465);
- аустенитные стали, свойства (стр. 471);
- никелевые сплавы - нихромы и нимоники (стр. 473).
2) Нержавеющие стали
- причина изменения свойств (стр. 479);
- хромистые стали (стр. 480);
- хромоникеллевые стали (стр. 483).
Тема: Титан и его сплавы.
- свойства титана (стр. 509).
Началось подведение итогов и оформление документации. Все три принятые схемы доводятся до кристальной чистоты. Далее будет изготовление чертежей и описаний конструкции. Начато изготовление модели, разработана эмблема проекта.
Совершенно неожиданно состоялся наплыв новоявленных участниц проекта, внутренняя энергии которых, по-видимому, не смогла получить полное применение в своем. Так что клеим игрушечные лестницы и подставки под кружки...
1. Титановые сплавы:
- классификация сплавов (стр. 516);
- примеры титановых сплавов, свойства (стр. 516);
- термическая обработка (стр. 517);
- примеси в титановых сплавах (стр. 519).
Тема: Тугоплавкие металлы.
1. Общие сведения (темп.плавления, решетка, плотность стр. 522).
- вольфрам, рений, тантал.
Матвей по собственному почину занялся подведением итогов - описание и обоснование принятых решений (MS Word). Кроме того, проводилась работа (совместная Саши и Матвея) по изготовлению эмблемы проекта.
Саша весь день занимался строительством модели 1-го моста по чертежам, сделанным Матвеем, окончательно установившим разрушающую нагрузку на нее в 110 кг исходя из имеющихся материалов и принятого масштаба.
Тема: алюминий и его сплавы.
- свойства алюминия, применение (стр. 565);
- диаграмма Al-Cu (стр. 569);
- механизм термообработки алюминиевых сплавов, старение (начало, стр. 574);
1. Алюминиевые сплавы:
- классификация алюминиевых сплавов - литейные и деформируемые, упрочняемые ТО и не упрочняемые ТО (стр. 580).
Прошел в написании отчета и строительстве, в автоматическом режиме, т.е. вмешательство руководителя требовалось эпизодически и исключительно по просьбе участников.
Матвей сначала явно готовился к конференции, а второй квант откровенно бездельничал - свою часть работы он сделал ("Роман был написан, больше делать было нечего, и мы оба жили тем, что сидели на коврике на полу у печки и смотрели на огонь",-"Мастер и Маргарита"). Я посмотрел его отчет, указал на общие недостатки, которые он быстро поправил.
Саша же лихорадочно доклеивал модель... и решал, кого же на нее ставить сначала, а кого потом.
Спецкурс (фактически занятие проведено не было из-за недостатка времени).
Тема: прочие металлы и их сплавы.
1) Магний и его сплавы:
- свойства технически чистого магния (стр.596);
- деформируемые сплавы МА (стр. 598);
- литейные сплавы МЛ (стр. 599).
2) Медь и ее сплавы:
- свойства чистой меди (стр. 602);
- латуни (стр. 606);
- бронзы (стр. 610, 614).
3) Армирование металлов однонаправленными волокнами (стр.639).
Прошло сильно бледнее желаемого из-за моего принципиального неучастия в его подготовке. Но, по-моему, такой опыт должен скорее подстегивать, чем останавливать их в будущих проектах. За битого двух небитых дают.
Докладывал и проект, и спецкурс Матвей, Саша стоял за его спиной и загадочно улыбался. Главная ошибка при докладе - переход к пересказу содержания работы, по сути это было чтение отчета. Тогда как этому надо было уделить максимум две минуты, иначе аудитория теряет нить доклада, а затем и интерес к нему.
Но демонстрация модели моста прошла просто на ура, и Саша был здесь в ударе! Внимание было всеобщим, но, как обычно в таких случаях бывает, быстро затухающим после окончания трюка. Сначала мост был испытан весом девяти кирпичей (примерно 35 кг), затем динамической нагрузкой в виде самой легкой участницы "Слона-2004" (32 кг), затем 2-х участниц (32 кг+33кг). Этого-то мост и не выдержал. Но, по общему мнению участников проекта, в случае статического нагружения (например, теми же кирпичами), мост вполне бы мог свою проектную грузоподъемность подтвердить.
Список участников проекта и спецкурса:
1. Петухов Матвей, (9 кл.) - диплом как "главному теоретику проекта".
2. Стрекаловский Александр (9 кл.) - диплом как "главному моделисту проекта".
1. Проведенный проект в общем соответствовал идее проектной системы, за исключением первого этапа, когда потребовалось в директивном порядке давать знания по всему спектру вопросов. Но см.выше - если бы количество участников было больше, этот явный недостаток проявлялся бы меньше.
2. Спецкурс несколько "односторонен" - мало возможностей для применения полученных знаний на практике, маловато красивых запоминающихся историй. Не помешали бы какие-нибудь эксперименты.
3. Налицо падение интереса детей к профессиям "создавательского" плана. По-видимому, это стоит связывать с компьютеризацией и потребительским характером современного общества.
4. Методом борьбы в данной ситуации являлось бы более красивое представление проекта, например, с какими-нибудь демонстрациями. С другой стороны, это привело бы к необходимости постоянно искусственно поддерживать интерес участников проекта к своему делу, что у конкретного руководителя не получалось никогда. Следствием явилось бы нерациональное использование проектного времени, что и наблюдалось на других проектах.
5. Вариантом выхода из такой ситуации явился бы конкурсный отбор детей (возможный только при достаточном их количестве) под имеющиеся проекты и "горячая" обкатка проектов с детьми (2-3 занятия), причем последующее участие ребенка в проекте необязательно. В итоге можно было бы получить предварительную картину распределения детей по проектам, проработку программ проектов. И, как следствие, необходимость в помощи руководителю проекта.
1. А.П Гуляев "Металловедение" Москва Металлургия 1977
2. "Сопротивление материалов" П.А. Павлов, Л.К. Паршин, Б.Е. Мельников, В.А. Шерстнев. Издательство "Лань" Санкт-Петербург 2003.
3. "Металлические конструкции" В.В. Бирюлев, А.А. Кользеев, И.И. Крылов, Л.И. Стороженко. Издательство Ассоциации строительных высших учебных заведений, Москва 1994.
4. "Предварительно напряженные комбинированные и вантовые конструкции" В.В. Михайлов. Издательство АСВ, Москва 2002.
5. СНиП "Нагрузки и воздействия".
6. "Моделизм, спорт и хобби". Журнал для авиамоделистов N1 1999.
7. Открытая информация в Интернете по мостам подвесного и ферменного типа.