Giáo trình Sức bền vật liệu và kết cấu
Nguyễn Đình Đức và Đào Như Mai
SỨC BỀN VẬT LIỆU
VÀ KẾT CẤU
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2011
Lời nói đầu
Sức bền vật liệu là môn học cơ sở quan trọng, cung cấp cho người học những
kiến thức cơ bản nhất để giải các bài toán liên quan đến hệ thanh, tính toán sức
bền của vật liệu và kết cấu. Chính vì vậy sức bền vật liệu và cơ học kết cấu được
giảng dạy cho sinh viên tất cả các trường đại học kỹ thuật ở Việt Nam cũng như
trên thế giới. Tuy nhiên, hiện nay có rất nhiều giáo trình sức bền vật liệu khác
nhau, được biên soạn phục vụ phù hợp cho các đối tượng là người học trong các
trường đại học khác nhau.
Giáo trình này được biên soạn cho sinh viên ngành Cơ học Kỹ thuật và ngành
Công nghệ Cơ điện tử của trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội,
với thời lượng giảng dạy từ 2 đến 3 tín chỉ. Giáo trình đề cập đến những nội dung
căn bản nhất của môn học Sức bền vật liệu và Cơ học kết cấu, được biên soạn
trên cơ sở các bài giảng về Sức bền vật liệu và Cơ học kết cấu trong khung
chương trình đào tạo cho sinh viên Khoa Cơ học Kỹ thuật và Tự động hóa trong 5
năm qua, đồng thời có tham khảo kinh nghiệm và nội dung giảng dạy môn học
này đã được áp dụng ở một số trường đại học kỹ thuật trong và ngoài nước, với
mục đích kịp thời cung cấp cho sinh viên tài liệu phục vụ học tập.
Các tác giả chân thành cảm ơn PGS. TS. Khúc Văn Phú, PGS. TS. Trần Minh
Tú, TS Vũ Đỗ Long, TS Lương Xuân Bính vì những đóng góp quý báu cả về nội
dung và hình thức cho quyển sách này. Các tác giả bày tỏ sự cám ơn Trường Đại
học Công nghệ, Khoa Cơ kĩ thuật và tự động hóa đã tạo điều kiện về mọi mặt để
các tác giả hoàn thành quyển sách này. Quyển sách được viết ra có công không
nhỏ của các em sinh viên đã góp ý cho các tác giả trong quá trình giảng dạy.
Vì giáo trình xuất bản lần đầu nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng tôi rất
mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc, đặc biệt là của các đồng
nghiệp và các em sinh viên để giáo trình ngày càng hoàn thiện tốt hơn.
i
ii
Mục lục
Mục lục
Lời nói đầu
i
ii
Mục lục
Danh mục các kí hiệu
Đơn vị đo theo SI
vii
ix
1
NHẬP MÔN
Giới thiệu
1
CHƯƠNG 1
Các khái niệm cơ bản
8
1.1 Lực tác dụng
1.2 Nội lực
8
10
1.3 Quan hệ vi phân giữa nội lực và tải trọng
Kết luận của chương 1
14
16
18
18
27
30
33
35
35
39
43
47
CHƯƠNG 2
Quan hệ ứng suất và biến dạng
2.1 Trạng thái ứng suất
2.2 Trạng thái biến dạng
2.3 Định luật Hooke
Kết luận chương 2
CHƯƠNG 3
Các lí thuyết bền
3.1 Thế năng biến dạng đàn hồi
3.2 Đặc trưng cơ học của vật liệu
3.3 Điều kiện bền của vật liệu
Kết luận của chương 3
iii
Mục lục
PHẦN 1. CÁC BÀI TOÁN THANH
49
51
51
52
54
56
57
58
58
58
60
61
65
66
69
71
71
71
73
76
79
82
84
85
87
CHƯƠNG 4
Các đặc trưng hình học
4.1 Mô men tĩnh và trọng tâm
4.2 Các mô men quán tính
4.3 Công thức chuyển trục song song
4.4 Công thức xoay trục
Kết luân chương 4
CHƯƠNG 5
Thanh thẳng chịu kéo, nén đúng tâm
5.1 Định nghĩa
5.2 Biểu đồ lực dọc
5.3 Công thức ứng suất
5.4 Biến dạng của thanh
5.5 Độ bền và độ cứng
5.6 Bài toán siêu tĩnh
Kêt luận chương 5
CHƯƠNG 6
Thanh thẳng chịu xoắn
6.1 Định nghĩa
6.2 Biểu đồ mô men xoắn
6.3 Ứng suất tiếp
6.4 Biến dạng và chuyển vị
6.5 Độ bền và độ cứng
6.6 Thanh chịu cắt
6.7 Xoắn thanh tiết diện chữ nhật
6.8 Bài toán siêu tĩnh
Kết luận chương 6
iv
Mục lục
CHƯƠNG 7
Thanh thẳng chịu uốn
88
88
7.1 Định nghĩa
7.2 Biểu đồ lực cắt và mô men uốn
7.3 Ứng suất trong bài toán uốn
7.4 Biến dạng và chuyển vị của dầm chịu uốn
7.5 Độ bền và độ cứng
89
91
103
108
112
113
113
113
118
124
125
125
126
Kết luận chương 7
CHƯƠNG 8
Thanh chịu lực phức tạp
8.1 Giới thiệu chung
8.2 Trường hợp tổng quát
8.3 Các trường hợp chịu lực phức tạp
Kết luận chương 7
CHƯƠNG 9
Ổn định của thanh chịu nén
9.1 Giới thiệu chung
9.2 Lực tới hạn và ứng suất tới hạn
9.3 Tính ổn định cho thanh chịu nén
9.4 Uốn ngang và uốn dọc đồng thời
Kết luận chương 7
129
131
134
136
137
137
142
143
150
151
PHẦN 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN TÍNH TOÁN HỆ THANH
CHƯƠNG 10 Hệ siêu tĩnh
10.1 Siêu tĩnh
10.2 Bậc tự do
10.3 Đường ảnh hưởng
Kết luận chương 10
Bài tập chương 10
v
Mục lục
CHƯƠNG 11 Phương pháp lực
11.1 Mô tả phương pháp
11.2 Ma trận độ mềm
152
152
154
156
157
164
167
169
171
171
175
186
186
190
192
204
206
209
209
214
217
222
227
240
241
11.3 Giải bài toán với các trường hợp đặt tải khác nhau
11.4 Năm bước giải của phương pháp lực
11.5 Phương trình ba mô men
Kết luận chương 11
Bài tập chương 11
CHƯƠNG 12. Phương pháp chuyển vị
12.1 Mô tả phương pháp
12.2 Ma trận độ cứng
12.3 Giải bài toán với các trường hợp đặt tải khác
12.4 Năm bước giải của phương pháp chuyển vị
12.5 Ảnh hưởng của chuyển vị tại các tọa độ
12.6 Sử dụng phương pháp lực và phương pháp chuyển vị
Kết luận chương 12
Bài tập chương 12
CHƯƠNG 13. Phương pháp công ảo
13.1. Thế năng biến dạng
13.2. Nguyên lý công ảo
13.3. Tính chuyển vị bằng công ảo
13.4. Áp dụng phương pháp công ảo cho hệ dàn
13.5. Áp dụng phương pháp công ảo cho hệ khung
13.6 Ma trận độ mềm của kết cấu tổng thể
13.7 Ma trận độ cứng của kết cấu tổng thể
vi
Mục lục
Kết luận chương 13
Bài tập chương 13
244
246
248
248
250
251
252
253
254
CHƯƠNG 14 Phương pháp phần tử hữu hạn – Sơ lược
14.1 Giới thiệu
14.2 Phương pháp phần tử hữu hạn – cơ sở
14.3 Áp dụng năm bước tính toán của phương pháp chuyển vị
14.4 Phương trình đàn hồi cơ sở
14.5 Nội suy chuyển vị
14.6 Ma trận độ cứng và ma trận ứng suất phần tử
14.7 Véc tơ lực phần tử
256
257
262
265
265
268
14.8 Phần tử dầm không gian
Kết luận chương 14
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1. Dịch chuyển của các phần tử thanh thẳng
PHỤ LỤC 2. Lực đầu phần tử của các phần tử thanh thẳng
PHỤ LỤC 3. Lực đầu phân tử do chuyển vị tai đầu nút của thanh thẳng270
PHỤ LỤC 4. Phản lực và moment uốn tại các gối đỡ của dầm liên tục
do chuyển vị đơn vị tại gối đỡ gây ra
PHỤ LỤC 5. Đặc trưng của các hình
PHỤ LỤC 6. Các giá trị của tích phân
PHỤ LỤC 7. Đặc điểm các phản lực liên kết thường gặp
PHỤ LỤC 8. Bảng hệ số uốn dọc ()
Tài liệu tham khảo
272
282
283
284
287
288
vii
Mục lục
Danh mục các kí hiệu
A
D
diện tích tiết diện
đường kính hình tròn hoặc đường kính ngoài của tiết diện hình vành
khăn
d
b
đường kính trong tiết diện hình vành khăn
bề rộng của tiết diện hình chữ nhật
hoặc bề rộng cánh của tiết diện chữ I, U
h
E
F
fij
chiều cao của tiết diện hình chữ nhật hoặc của tiết diện chữ I, U
mo đun đàn hồi Young
ma trận độ mềm
hệ số ma trận độ mềm
Iz, Iy mo men quán tính đối với trục z và trục y tương ứng
I mo men quán tính li tâm đối với một trục
Ixy, Iyz, Izx mo men quán tính tích
iz, iy bán kính quán tính
K
ma trận độ cứng
kij
hệ số của ma trận độ cứng
Mxo mo men xoắn
Mz, My mo men uốn trong mặt phẳng yx và mặt phẳng xz tương ứng
N
p
lực dọc trục
véc tơ ứng suất tại một điểm
lực tới hạn ổn định
lực ngang phân bố
Pth
q
viii
Mục lục
Q
R
lực cắt
phản lực
Wu, Wz, Wy
mo men quán tính chống uốn
Wxo mo men quán tính chống xoắn
W
U
công lực ngoài
thế năng biến dạng
biến phân
biến dạng
biến dạng trượt
hệ số uốn dọc (hệ số giảm ứng suất)
hệ số mảnh
hệ số Poision
mật độ khối lượng
ứng suất pháp
ch ứng suất chảy
tl
b
[]
ứng suất tỉ lệ
ứng suất bền
ứng suất pháp cho phép
ứng suất tiếp
[]
{
ứng suất tiếp cho phép
} ngoặc kép chỉ vec tơ (ma trận có một cột)
] ngoặc vuông chỉ ma trận chữ nhật hay ma trận vuông
[
ix
Mục lục
Đơn vị đo theo SI
Độ dài
mét
m
mili mét
mm
Diện tích
Thể tích
mét vuông
mili mét vuông = 10-6 m2
m2
mm2
mét khối
m3
mili mét khối = 10-9 m3
mm3
Tần số
hertz = 1 vòng/giây
kilogram
Hz
kg
Khối lượng
Khối lượng riêng kilogram trên mét khối
kg/m3
N
Lực
newton
= lực tác động tới vật có khối
lượng 1 kg gây ra gia tốc 1 m/s2,
vậy 1N=1kg m/s2
Ứng suất
Nhiệt độ
newton trên mét vuông
N/m2
N/mm2
newton trên mili mét vuông
độ Celsius
oC
Thuật ngữ cho các thừa số
109
106
103
10-3
10-6
10-9
giga
mega
kilo
G
M
k
mili
m
micro
nano
n
NHẬP MÔN
Giới thiệu
Trong ngành xây dựng, giao thông hay chế tạo máy sử dụng các vật liệu như
thép, gang, bê tông ... là các vật rắn biến dạng. Có nghĩa dưới tác động của ngoại
lực các hạt vật chất bên trong vật rắn chuyển động làm cho nó biến dạng.
Khi tính toán thiết kế các cấu kiện công trình hay các chi tiết máy ta phải đảm
bảo sao cho kết cấu có khả năng thực hiện các chức năng, nhiệm vụ của mình và
không bị phá hủy trong suốt thời gian tồn tại. Đây chính là lí do vì sao môn học
sức bền vật liệu và cơ học kết cấu là môn cơ sở trong các chương trình đạo tạo kĩ
sư các ngành kĩ thuật.
Quyển sách này trình bày các nội dung cơ bản nhất của môn học sức bền vật
liệu và kết cấu, thực chất gồm hai phần cơ bản
Phần Sức bền vật liệu nghiên cứu các phương pháp, các nguyên tắc chung
để đánh giá khả năng chịu tải (tác động cơ học) của các cấu kiện công trình,
các chi tiết máy. Sức bền vật liệu là môn khoa học thực nghiệm xây dựng trên
một số kết quả thực nghiệm, các giả thiết cho phép đơn giản hóa nhưng giữ
những mô tả bản chất. Trên cơ sở thực nghiệm, đưa ra nhưng chỉ tiêu để
đánh giá độ bền, độ cứng và độ ổn định của các chi tiết nói riêng và cả kết
cấu nói chung.
Phần Cơ học kết cấu trình bày các phương pháp cơ bản phân tích kết cấu
dạng khung dàn một cách tổng thể.
Mục đích của môn học
Tính toán và thiết kế các cấu kiện công trình, chi tiết máy sao cho đủ độ bền,
đủ độ cứng và đủ độ ổn định. Thế nào là đủ độ bền, đủ độ cứng và ổn định?
1
2
Giới thiệu
Đủ độ bền: kết cấu có khả năng chịu được tất cả các tổ hợp lực đặt lên công
trình trong thời gian tồn tại (tuổi thọ) – Giàn khoan ngoài khơi không sụp đổ
khi có gió bão ở cấp quy định theo tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế.
Đủ độ cứng: dưới tác động của lực những thay đổi kích thước hình học của
kết cấu không được vượt quá giới hạn cho phép. Ví dụ trong các quy phạm,
tiêu chuẩn thiết kế có quy định về độ võng ở giữa dầm không vượt quá giá trị
quy định, hay chuyển vị ngang của các công trình như tháp nước, cột điện
không được vượt quá giá trị cho trước.
Đủ ổn định: khả năng đảm bảo trạng thái cân bằng ban đầu, không mất đi
hình dáng ban đầu.
Từ đây ta có ba bài toán cơ bản
Bài toán kiểm tra độ bền, độ cứng và độ ổn định của các chi tiết và các cấu
kiện.
Bài toán thiết kế có nhiệm vụ lựa chọn hình dạng và kích thước tiết diện phù
hợp cho từng chi tiết và cấu kiện của kết cấu
Bài toán xác định tải trọng cho phép đặt lên kết cấu
Đối tượng của môn học:
Đối tượng nghiên cứu của sức bền vật liệu là các chi tiết công trình. Theo kích
thước hình học các chi tiết này có thể phân làm ba loại
Thanh là các chi tiết có kích thước theo hai phương (mặt cắt ngang) bé hơn
rất nhiều so với kích thước còn lại (chiều dài) - Bài toán một chiều
Tấm và vỏ là các chi tiết có kích thước theo một phương (độ dày) bé hơn rất
nhiều so với hai kích thước còn lại như tấm sàn, tấm tường vỏ bình chứa
xăng, bể chứa dầu, mái vòm - Bài toán hai chiều
Khối là các chi tiết có các kích thước theo ba phương tương đương nhau, ví
dụ như móng máy, nền đất, viên bi – Bài toán ba chiều
Thanh thường gặp phổ biến hơn cả trong công trình, chính vì vậy thanh là đối
tượng nghiên cứu chính của Sức bền vật liệu.
3
NHẬP MÔN
Định nghĩa về thanh. Thanh là vật thể hình học được tạo bởi một hình phẳng
A có trọng tâm chuyển động dọc theo đường tựa , trong quá trình chuyển động
hình phẳng luôn vuông góc với tiếp tuyến của đường tựa. Hình phẳng A được gọi
là mặt cắt ngang hay tiết diện của thanh, đường tựa được gọi là trục thanh
Đối tượng nghiên cứu trong Cơ học kết cấu là hệ thanh. Hệ thanh là các kết
cấu hợp thành từ các phần tử có kích thước đủ dài khi so sánh với mặt cắt ngang.
Đó là dầm, dàn phẳng, dàn không gian, khung phẳng, lưới ngang và khung không
gian như trên hình 1.
Dầm liên tục
Dàn phẳng
Khung phẳng
Dàn không gian
Khung không
gian
Lưới ngang
Hình 1. Các dạng kết cấu
Dàn là hệ thanh liên kết khớp với nhau. Nội lực trong các thanh chỉ có lực dọc
trục. Nếu hệ thanh chỉ gồm các thanh nằm trong một mặt phẳng ta gọi là dàn
phẳng.
4
Giới thiệu
Khung là hệ thanh liên kết cứng với nhau. Nội lực trong từng mặt cắt của
thanh gồm có lực dọc trục, hai lực cắt, hai mô men uốn và mô men xoắn. Nếu hệ
khung chỉ gồm các thanh nằm trong một trong mặt phẳng ta gọi là khung phẳng.
Khi đó nội lực trong từng mặt cắt chỉ còn lực dọc trục, lực cắt và mô men uốn.
Lưới ngang là một hệ thanh nằm trong một mặt phẳng, nhưng chỉ chịu lực tác
dụng vuông góc với mặt phẳng đó. Do vậy nội lực trong từng thanh chỉ còn lực
cắt, mô men uốn và môment xoắn.
Các giả thiết quan trọng
Chuyển vị và góc xoay của kết cấu thay đổi tuyến tính đối với lực tác dụng có
nghĩa chúng tỉ lệ với lực tác dụng
Biến dạng nhỏ có nghĩa các biến dạng không làm thay đổi hình học của kết
cấu do vậy không thay đổi lực tác dụng lên kết cấu
Từ hai giả thiết trên ta có nguyên lí cộng tác dụng: Dưới tác động của tổ hợp
lực ta có thể cộng dồn ứng suất, biến dạng và chuyển vị gây ra bởi từng lực
riêng biệt
Vật liệu được giả thiết là liên tục đồng nhất và đẳng hướng.
+
Tính liên tục đảm bảo hai điểm vật chất cạnh nhau sau biến dạng vẫn ở
cạnh nhau.
+
+
Tính đồng nhất nói lên cơ tính của mọi điểm như nhau.
Đẳng hướng có nghĩa các tính chất của vật liệu không phụ thuộc vào
hướng.
Vật liệu có tính đàn hồi, tuân thủ định luật Hooke. Có nghĩa ta chỉ xét các bài
toán khi vật liệu làm việc trong miền đàn hồi
Khái niệm siêu tĩnh
Hệ là siêu tĩnh khi các lực cần tìm của hệ không thể tính được chỉ từ phương
trình cân bằng mà còn cần đến các điều kiện hình học.
5
NHẬP MÔN
Phân tích hệ siêu tĩnh dẫn đến giải hệ phương trình tuyến tính với số ẩn phụ
thuộc vào phương pháp mà ta lựa chọn. Khi tính toán bằng máy tính bấm tay ta
có thể sử dụng các thuật toán lặp hay chỉnh dần để làm giảm số phép tính.
Đối với hệ lớn và phức tạp ta sử dụng máy tính sử dụng các chương trình
phân tích kết cấu dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn. Tuy vậy các phương
pháp tính bằng tay không thể bỏ qua.
Các nguyên lí cơ bản
Nguyên lí Saint-Venant được phát biểu như sau “...tại những miền đủ xa điểm
đặt lực sự khác biệt giữa hiệu ứng của hai lực khác nhau nhưng tương đương về
mặt tĩnh học sẽ rất nhỏ...”
Nguyên lí Saint Venant cho phép thay các phân bố ứng suất phức tạp trên
biên bằng phân bố đơn giản hơn, khi về mặt hình học biên đủ ngắn. Nói khác đi
sự phân bố ứng suất và biến dạng của vật thể tại những miền xa nơi đặt lực sẽ
không thay đổi nếu thay hệ lực đã cho bằng một hệ lực khác tương đương.
Có thể hiểu rằng nếu trên một phần nào đó của vật có tác động của một hệ
lực cân bằng thì ứng suất phát sinh sẽ tắt dần rất nhanh ở những điểm xa miền
đặt lực. Tại những điểm của vật thể xa điểm đặt lực thì ứng suất phụ thuộc rất ít
vào cách tác dụng của lực
Nguyên lí cộng tác dụng được phát biểu Một đại lượng do nhiều nguyên nhân
gây ra sẽ bằng tổng đại lượng đó do từng nguyên nhân gây ra riêng rẽ
Do vậy các đại lượng như nội lực, biến dạng, chuyển vị của vật thể do một hệ
ngoại lực gây ra bằng tổng các kết quả tương ứng do từng thành phần ngoại lực
gây ra riêng rẽ
Hệ tiên đề cơ bản của tĩnh học
Tiên đề về sự cân bằng của vật rắn. Điều kiện cần và đủ để một vật rắn cân
bằng dưới tác dụng của hai lực là hai lực này có cùng đường tác dụng, cùng
cường độ và ngược chiều nhau - tiêu chuẩn cân bằng của vật tự do dưới tác
dụng của hệ lực đơn giản nhất
6
Giới thiệu
Tiên đề thêm hoặc bớt một cặp lực cân bằng. Tác dụng của một hệ lực không
thay đổi nếu ta thêm (bớt) đi hai lực cân bằng. Tiên đề này cho ta quy định về
một phép biến đổi tương đương cơ bản về lực
Hệ quả (Định lí trượt lực). Tác dụng của lực không thay đổi khi ta trượt lực
trên đường tác dụng của nó
Tiên đề hình bình hành lực. Hai lực tác dụng tại một điểm tương đương với
một lực tác dụng tại cùng điểm đó và có véc tơ lực bằng véc tơ chéo của hình
bình hành có hai cạnh là hai véc tơ lực của các lực đã cho
Tiên đề tác dụng và phản tác dụng. Lực tác dụng và lực phản tác dụng giữa
hai vật có cùng cường độ, cùng đường tác dụng và hướng ngược chiều nhau.
Tiên đề hoá rắn. Một vật rắn biến dạng đã cân bằng dưới tác dụng của một hệ
lực thì khi hoá rắn nó vẫn ở trạng thái cân bằng
Tiên đề thay thế liên kết. Vật không tự do cân bằng có thể được xem là vật tự
do cân bằng bằng cách giải phóng tất cả các liên kết và thay thế tác dụng các
liên kết được giải phóng bằng các phản lực thích hợp.
Nội dung
Nội dung quyển sách sẽ gồm ba phần là: nhập môn, các bài toán thanh và cơ
học kết cấu. Cuối cùng sẽ là các phụ lục, cụ thể sẽ gồm các chương như sau
Nhập môn
+
+
+
Chương 1. Các khái niệm cơ bản
Chương 2. Quan hệ ứng suất và biến dạng
Chương 3. Các lí thuyết bền
Phần 1. Các bài toán thanh
+
+
+
+
Chương 4 Các đặc trưng hình học của hình phẳng
Chương 5 Thanh thẳng chịu kéo nén đúng tâm
Chương 6 Thanh thẳng chịu xoắn
Chương 7 Thanh thẳng chịu uốn
7
NHẬP MÔN
+
+
Chương 8 Thanh chịu lực phức tạp
Chương 9 Ổn định của thanh thẳng
Phần 2. Cơ học kết cấu
+
+
+
+
+
Chương 10. Hệ siêu tính
Chương 11. Phương pháp lực
Chương 12. Phương pháp chuyển vị
Chương 13. Phương pháp công ảo
Chương 14. Phương pháp phần tử hữu hạn – sơ lược
Các phụ lục
Ở phần 1 sau các chương không có bài tập, vì sách bài tập sức bền vật liệu
rất phong phú nên để dành sự lựa chọn cho giảng viên. Tuy nhiên nội dung phần
hai chủ yếu giới thiệu các phương pháp cơ bản nhất của cơ học kết cấu, do vậy
sau các chương trình bày các bài tập có chọn lựa để tiện cho giảng viên.
CHƯƠNG 1
Các khái niệm cơ bản
1.1 Lực tác dụng
Ngoại lực
Định nghĩa. Ngoại lực là những lực tác động của môi trường bên ngoài (sóng,
gió) hay của những vật thể khác tác động lên vật thể đang xét (lực bánh xe tác
động lên đường ray, búa đập).
Ngoại lực gồm
tải trọng tác động là lực chủ động
và phản lực liên kết là lực thụ động phát sinh tại các liên kết do có tác dụng
của tải trọng
Tải trọng có thể phân loại theo cách thức tác dụng làm hai loại
lực tập trung là lực hay mô men tác động vào một điểm
và lực phân bố là lực trải trên một thể tích, một diện tích hay một đường.
Tải trọng cũng có thể phân loại thành
tải trọng tĩnh (được coi là tĩnh khi nó tăng rất chậm từ không đến giá trị nào đó
rồi giữ nguyên giá trị đó), khi đó có thể bỏ qua lực quán tính trong quá trình
tăng lực
và tải trọng động thay đổi theo thời gian khi đó không thể bỏ qua thành phần
quán tính.
Liên kết và phản lực liên kết
Vật thể chịu tác động của tải trọng sẽ truyền tác động sang các chi tiết tiếp
xúc với chúng. Ngược lại các chi tiết sẽ tác động lên vật thể đang xét những phản
8
9
NHẬP MÔN
lực. Vật thể chịu liên kết làm cho chuyển động bị ngăn cản. Khi đó sẽ xuất hiện
các phản lực, chúng có phương ứng với phương của chuyển động bị ngăn cản
Trường hợp trong mặt phẳng
Gối tựa di động (liên kết đơn) - chỉ ngăn cản chuyển động thẳng dọc theo liên
kết. Phản lực là một lực R. Trên hình 1.1a là hai cách biểu diễn liên kết gối di
động
Gối tựa cố định (liên kết khớp) – ngăn cản mọi chuyển động thẳng. Phản lực
phân ra hai thành phần Rx và Ry theo phương ngang và phương đứng tương
ứng
Liên kết ngàm: ngăn cản mọi chuyển động (cả quay và thẳng). Phản lực gồm
một lực R chia làm hai thành phần Rx và Ry và một mô men chống quay
R
R
a. Gối tựa di động hay liên kết đơn
Rx
Ry
b. Gối tựa cố định hay liên kết khớp
M
Rx
Ry
c. Liên kết ngàm
Hình 1.1. Biểu diễn các liên kết thường gặp trong trường hợp phẳng
Trong phụ lục 8 cho bảng các phản lực liên kết thường gặp.
Tải về để xem bản đầy đủ
299 trang
23700
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Sức bền vật liệu và kết cấu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_suc_ben_vat_lieu_va_ket_cau.pdf
