В современных условиях развития промышленности России перед высшим образованием стоит подготовка специалистов, в полной мере владеющих современными компьютерными технологиями. Это позволит обеспечить автоматизацию различных отраслей промышленности. А также расширить возможности проектировщиков при конструировании новой или модернизации применяющейся в промышленности техники за счёт сравнительной оценки большего количества конструктивных вариантов и выбора из них наиболее рационального.

В 2023 году, открывая форум «Преобразование образования», Министр науки и высшего образования Валерий Николаевич Фальков выделил в качестве основной задачи высшего образования России подготовку высококвалифицированных специалистов под текущие и перспективные потребности рынка труда. Решение этой важной задачи немыслимо без знания молодым специалистом современных компьютерных технологий и наличием опыта их практического применения.

Это в полной мере можно отнести к студентам, которые обучаются по направлению Агроинженерия в Тульском государственном педагогическом университете им. Л.Н. Толстого. Как известно, применяемая почвообрабатывающая техника работает в условиях значительных динамических нагрузок, обусловленных гранулометрическим составом и агрофизическими свойствами почвы, что весьма негативно влияет на её ресурс. Поэтому знание свойств материалов, из которых изготовлены основные элементы почвообрабатывающей техники, изучаемых в курсе сопротивления материалов, является совершенно необходимым для специалистов, эксплуатирующих сельскохозяйственную технику.

 В [1]  в качестве одного из основных недостатков подготовки технических специалистов отмечено недостаточное знание молодыми специалистами физико-механических и эксплуатационных свойств материалов. Совершенствованию вопросов преподавания дисциплины Сопротивления материалов на современном этапе посвящены работы [2-11]. Однако вопросам расширенного применения ЭВМ при изучении сопротивления материалов внимания уделено недостаточно. Это позволит студентам при моделировании напряжённо-деформированного состояния стержневых конструкций сельскохозяйственных машин (наиболее часто применяемых) оценить нагруженность элементов конструкции не только численно, но и визуально (рис.1). Также представляется возможность оценить наиболее нагруженные участки конструктивных профилей, из которых изготовлены почвообрабатывающие машины.

Рис. 1. Результаты определения напряжённо-деформированного состояния рамы при выполнении лабораторной работы по сопротивлению материалов.

Так, например, при выполнении лабораторной работы по сопротивлению материалов с применением APM Structure по исследованию напряжённо-деформированного состояния рамы представляется возможным оценить не только опорные реакции, но и напряжения, деформации, распределение напряжений в элементах сечения, коэффициент запаса устойчивости конструкции. При этом студент может оптимизировать исследуемую конструкцию за счёт подбора наиболее рационального профиля сечения.

Немаловажным достоинством программы APM Structure является возможность моделировать поведение изношенной конструкции почвообрабатывающей машины за счёт исследования напряжённо-деформированного состояния конструкции, профиль сечения которой уменьшен вследствие износа.

Наиболее перспективным, на наш взгляд, является применение программы APM Structure при проведении лабораторных работ по сопротивлению материалов. Так для студентов агроинженеров учебным планом предусмотрено 18 часов лабораторных работ. На кафедре агроинженерии и техносферной безопасности лабораторные работы по сопротивлению материалов выполняются по следующим темам: испытание материалов на растяжение; испытание материалов на сжатие; определение модуля упругости второго рода (угломер Бояршинова); изучение прочностных характеристик двухопорной балки при простом изгибе; исследование напряжений и перемещений в плоской раме; исследование сложного напряжённого состояния; исследование напряжений и перемещений в стержне большой кривизны; определение модуля упругости 1 рода; Определение коэффициента поперечной деформации для стали; изучение напряжений и прогиба при косом изгибе балки; изучение напряжений при внецентренном растяжении стержня; определение устойчивости сжатых стержней; испытание цилиндрической винтовой пружины; проверка справедливости закона Гука и линейного закона распределения нормальных напряжений в поперечном сечении балки при изгибе; изучение характера распределений напряжений в зоне расположения концентратора и определение коэффициента концентрации.

Для подготовки расчётной модели необходимо начертить в рабочем стержень необходимой длины, затем зафиксировать необходимые опоры. Далее необходимо задать необходимое сечение стержню. Для этого можно воспользоваться имеющейся базой данных сечений, либо используя редактор сечений, начертить необходимый профиль, а затем включить его во встроенную базу сечений.

Выбрав на стержне место приложения нагрузки, указать её. Причём программа позволяет работать как с сосредоточенными, так и распределёнными нагрузками, приложенными под любым углом в пространстве, изгибающими и крутящими моментами.

Таким образом, расширенное применение ЭВМ при выполнении лабораторных работ по сопротивлению материалов обеспечит расширение знаний студентов агроинженеров по методам компьютерного расчёта прочностных параметров стержневых конструкций, а также позволит поднять уровень подготовки студентов по курсу сопротивления материалов.