›
›

Bài giảng Sức bền vật liệu - Nguyễn Danh Trường

Download
Ths. NGUYỄN DANH TRƢỜNG  
BÀI GIẢNG  
SỨC BỀN VẬT LIỆU  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
Ths. NGUYỄN DANH TRƢỜNG  
CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
2
0.1. Nhiệm vụ của môn học  
Sức bền vật liệu là khoa học tính toán kỹ thuật độ bền, độ cứng,  
độ ổn định của các chi tiết máy, các kết cấu, công trình.  
- Độ bền: là khả năng của kết cấu chịu đƣợc một tải trọng nhất  
định mà không bị phá hỏng trong một thời gian đƣợc gọi là tuổi  
thọ của kết cấu.  
- Độ cứng: là khả năng của kết cấu chống lại tác động của lực  
tác dụng về mặt biến dạng. Đủ độ cứng tức là biến dạng của kết  
cấu nằm trong giới hạn cho phép.  
- Độ ổn định: là khả năng của kết cấu bảo toàn đƣợc trạng thái  
cân bằng ban đầu khi chịu tác dụng của lực.  
Nhiệm vụ của môn học nhằm đƣa ra tính toán tối ƣu đảm bảo  
kết cấu chịu lực đủ bền, đủ cứng, ổn định với chi phí thấp nhất.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU  
3
0.2. Đối tượng nghiên cứu  
Đối tƣợng nghiên cứu của môn học là các kết cấu làm từ vật  
liệu thực nhƣ: sắt, thép, gang, gỗ, bê tông cốt thép, … gọi là các  
vật rắn thực.  
Trong quá trình chịu lực, vật rắn thực bị biến dạng và môn SBVL  
có xét đến biến dạng này.  
Chú ý: Trong cơ học lý thuyết đối tƣợng nghiêm cứu là vật rắn  
tuyệt đối, không xét tới biến dạng, mà chỉ quan tâm chuyển  
động, cân bằng.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
4
CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU  
0.3. Phương pháp nghiên cứu  
- Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.  
- Mô hình hóa: thành các chi tiết khối, tấm, thanh.  
Giới hạn môn học ta sẽ qtâm chủ yếu tới chi tiết dạng thanh.  
Định nghĩa về thanh:  
Cho hình phẳng F có tâm O và một đƣờng (d) có độ dài lớn hơn  
nhiều kích thƣớc hình F.  
Để hình F dịch chuyển dao cho tâm O luôn trƣợt trên (d) và mặt  
phẳng (F) luôn vuông góc với tiếp tuyến của (d) tại O.  
Hình phẳng F quét lên đƣợc gọi là thanh.  
(d) đƣợc gọi là trục của thanh.  
Hình phẳng F đƣợc gọi là tiết diện ( mặt cắt ngang) của thanh.  
Thanh thƣờng chỉ đc biểu diễn bằng đƣờng trục.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
5
CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU  
0.4. Các giả thuyết về vật liệu  
- Vật liệu có tính liên tục, đồng nhất và đẳng hƣớng.  
Cho phép ta xét trên một phân tố để suy rộng cho cả vật thể.  
- Vật liệu có tính đàn hồi tuyệt đối.  
Tức là sau khi ngừng lực tác dụng, vật thể trở về nguyên  
trạng thái ban đầu.  
- Biến dạng của vật thể đƣợc coi là bé so kích thƣớc nó.  
Tức là ta coi điểm đặt lực trƣớc sau biến dạng ko đổi.  
“Nguyên lý độc lập tác dụng”  
Một vật thể chịu tác dụng của nhiều lực thì các đại lƣợng  
(ứng suất, biến dạng,…) bằng tổng các đại lƣợng do từng  
lực tác dụng gây ra.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
6
CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU  
0.5. Khái niệm chuyển vị và biến dạng  
Xét vật thể (T) chịu lực:  
Xét điểm A thuộc (T). Sau khi vật thể chịu  
lực, A A’, độ dài AA’ đƣợc gọi là chuyển  
vị dài.  
-Xét đoạn thẳng AB thuộc (T). Sau khi vật  
thể chịu lực, AB A’B’, góc tạo bởi  
(AB,A’B’) đƣợc gọi là chuyển vị góc.  
- Độ thay đổi A’B’ – AB đƣợc gọi là biến dạng dài.  
A'B'AB  
AB   
đƣợc gọi là biến dạng dài tỷ đối theo phƣơng AB.  
AB  
-Xét thêm điểm C sao cho góc ABC vuông tại A, sao biến dạng  
hiệu hai góc A’B’C’-ABC đƣợc gọi là biến dạng góc ɣ.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
7
CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU  
Ths. NGUYỄN DANH TRƢỜNG  
Chương 1  
LÝ THUYẾT NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
8
1.1. Khái niệm về ngoại lực  
- Lực là đại lực véc tơ có phƣơng, chiều, độ lớn và điểm đặt.  
- Nếu một trong 4 đại thông số trên thay đổi theo thời gian ta có  
lực động, trái lại ta có lực tĩnh.  
- Các lực do môi trƣờng bên ngoài (tải trọng) hay do vật thể  
khác tác động lên vật thể đang xét (lực liên kết) đƣợc gọi là  
ngoại lực.  
Phân loại:  
- Lực tập trung (P) là lực tác dụng lên vật thể tại một điểm. Đơn  
vị là (N)  
- Lực phân bố (q) là lực tác dụng lên vật thể trên một diện tích  
đủ lớn. Đơn vị là (N/m2). Trong bài toán phẳng ta xét lực phân  
bố theo chiều dài, đơn vị N/m.  
- Mô men tập trung (M) là mômen tác dụng lên vật thể tại một  
điểm. Đơn vị là (Nm)  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
9
1.1. Khái niệm về ngoại lực  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
10  
1.1. Khái niệm về ngoại lực  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
11  
1.2. Các loại liên kết  
*) Gối tựa di động, liên kết đơn:  
hạn chế 1 bậc tự do, do vậy phát sinh 1 phản  
lực liên kết.  
*) Gối tựa cố định, liên kết đôi:  
hạn chế 2 bậc tự do, do vậy phát sinh 2 phản  
lực liên kết.  
*) Ngàm, mối hàn:  
Hạn chế 3 bậc tự do, do vậy phát sinh 3 phản  
lực lực liên kết.  
Thanh cân bằng cần hạn chế đủ 3 bậc tự do  
theo phƣơng hợp lý.(>3 thanh CB siêu tĩnh)  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
12  
1.2. Các loại liên kết  
*) Các trƣờng hợp thanh cân bằng cơ bản:  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
13  
1.3. Xác định phản lực liên kết  
Để xác định phản lực liên kết ta coi thanh là rắn tuyết đối. Xét  
cân bằng thanh trong không gian ta có 6 phƣơng trình:  
F 0; F 0; F 0  
    
X
Y
Z
M 0; M 0; M 0  
    
X
Y
Z
Xét bài toán phẳng trong tọa độ Oxy chỉ còn 3 phƣơng trình:  
F 0; F 0; M 0  
    
X
Y
Z
Tiến hành giải các hệ phƣơng trình cân bằng trên ta tìm đƣợc  
phản lực liên kết.  
Với bài toán siêu tĩnh ta cần tìm thêm các phƣơng trình liên  
hệ chuyển vị để có thể xác định đƣợc phản lực liên kết.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
14  
Hãy xác định phản lực liên kết?  
P1=qa  
YB  
M=qa2  
YA  
q
P2=2qa  
A
XA  
C
B
a
a/2  
a
Các phương trình cân bằng thanh:  
Giải hệ phương trình  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
15  
Hãy xác định phản lực liên kết các trường hợp sau?  
M=qa2  
q
P=qa  
P=qa  
q
2P  
A
A
C
B
a
a/2  
a
a
a
Hình 1  
Hình 3  
q
M=qa2  
q
B
P=2qa  
q
A
M=qa2  
2a  
3a  
A
Hình 2  
C
B
a
a/2  
a
Hình 4  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
16  
1.4. Khái niệm nội lực, ứng suất.  
Xét vật thể chịu tác dụng của của  
ngoại lực.  
Tƣởng tƣợng cắt vật thể làm 2  
phần A và B.  
Xét cân bằng cho phần A:  
Phần A có thể cân bằng với các  
ngoại lực là do phần B tác dụng lên  
phần A một hệ lực đƣợc gọi là hệ  
nội lực.  
Xét điểm ∆F quanh điểm M trên  
mặt cắt có nội lực ∆P ta có:  
   
P dP  
đƣợc gọi là ứng suất tại M  
p lim   
F0
F dF  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
17  
1.4. Khái niệm nội lực, ứng suất.  
Ta dựng một hệ trục tọa độ Oxyz với Oz vuông góc với mặt cắt  
   
i , j,k  
Gọi  
Ox,Oy,Oz.  
Khi đó ứng suất tại M có thể đƣợc biểu diện nhƣ sau:  
là các véc tơ đơn vị tƣơng ứng trên các trục  
   
p z.k zx.i zy. j  
Trong đó ta gọi:  
là ứng suất pháp.  
z  
zx ,zy  
là các ứng suất tiếp.  
Ứng suất tiếp có chỉ số đầu  
chỉ phƣơng pháp tuyến của  
mặt cắt, chỉ số thứ hai chỉ  
phƣơng song song của ứng  
suất tiếp đó.  
Lùc  
   
®vÞ=  
chiÒu dµi2  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
18  
1.5. Nội lực trong thanh  
Xét một thanh chịu tác dụng bởi ngoại lực. Để xét nội lực trong  
thanh ta cắt thanh làm 2 phần A và B. Phần A có thể cân bằng  
do hệ nội lực của phần B tác động lên.  
Hệ nội lực này thu gọn về tâm mặt cắt đƣợc một véc tơ lực  
chính R và mômen chính M.  
R chiếu lên trục z đƣợc lực dọc Nz  
R chiếu lên trục x, y đƣợc lực cắt Qx  
và Qy  
Momen chính chiếu lên các trục x, y  
đƣợc gọi là mômen uốn Mx, My,  
mômen trên trục z đƣợc gọi là  
mômen xoắn Mz.  
*) Chú ý: Khi một thanh chủ yếu chịu uốn được gọi là dầm.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
19  
1.5. Nội lực trong thanh  
*) Quy ước dấu các thành phần nội lực:  
- Các nội lực Nz, Qx, Qy mang dấu dƣơng khi chúng gây ra  
ứng suất dƣơng. Cụ thể khi pháp tuyến ngoài của mặt cắt  
cùng chiều dƣơng của trục z thì Nz, Qx, Qy mang dấu dƣơng  
khi chúng cùng chiều dƣơng của trục z, x,y, và ngƣợc lại  
- Mômen uốn Mx và My mang dấu  
dƣơng nếu chúng làm thanh căng  
về phía dƣơng của các trục x, y.  
- Mômen xoắn Mz mang dấu dƣơng  
nhìn vào mặt cắt thấy nó quay theo  
chiều kim đồng hồ.  
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
29/09/2011  
LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC  
20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 205 trang Thùy Anh 23360 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Sức bền vật liệu - Nguyễn Danh Trường", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_suc_ben_vat_lieu_nguyen_danh_truong.pdf