Bài giảng Công nghệ hàn: Chương 4

Chương.4

 VVP

Các nguyên lý cơ bản sử dụng trong phân tích kết cấu hàn - I

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 1

I.1. Khái niệm cơ bản

I.1.1. Mô hình nghiên cứu.

 VVP

Về mặt Vật lý.

 Liên tục, đồng chất và đẳng hướng.

 Tính liên tục.  Đồng chất.

• Một phân tố bé tùy ý  chứa vô số điểm • Tính chất cơ – lý tại mọi điểm như nhau • Tính chất cơ – lý theo mọi phương như nhau  Đẳng hướng.

 Đàn hồi tuyến tính, biến dạng và chuyển vị bé.

• Ngoại lực  vật rắn biến dạng  Nội lực. • Có khả năng phục hồi hoàn toàn hình dạng và kích thước sau khi ngoại

lực thôi tác dụng.

• Biến dạng đàn hồi tỷ lệ bậc nhất với nội lực. • Điểm đặt và vị trí tương đối của các ngoại lực không thay đổi khi vậy bị

cuu duong than cong . co m

biến dạng  Biến dạng bé.

• Quan hệ giữa nội lực và biến dạng là bậc nhất (tuyến tính) và không phụ

thuộc vào trình tự đặt lực  Nguyên lý độc lập tác dụng của lực.

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 2

I.1. Khái niệm cơ bản

I.1.1. Mô hình nghiên cứu.

 VVP

Về mặt hình học.  Kết cấu thanh: Vật thể có kích thước theo 1 phương rất lớn so với 2 phương.  Kết cấu tấm vỏ : Vật thể có kích thước 2 phương rất lớn so với phương thứ 3.

Mô men xoắn

Lực nén

Lực kéo

Chỉ có lực kéo

Lực tác dụng theo nhiều phương

cuu duong than cong . co m

Kéo – Nén theo nhiều phương

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 3

I.1. Khái niệm cơ bản

I.1.2. Các dạng tải trọng.

 VVP

Hệ tải trọng, sự thay đổi nhiệt độ và chuyển vị cưỡng bức  BiẾN DẠNG. Lực tập trung (F): Lực tác dụng lên kết cấu trên một diện tích rất nhỏ  tác dụng tại một điểm. Đơn vị: N, kN, KG,… Lực phân bố (Q): Lực tác dụng lên kết cấu trên một diện tích đủ lớn. Đơn vị: N/mm2, kN/mm2, kG/cm2,… Trong kỹ thuật, thường thay thế tải trọng tác dụng trên một dải diện tích hẹp bằng tải trọng phân bố theo đường (N/mm, kN/mm, kG/cm,…)

F

Q

cuu duong than cong . co m

Kết cấu thực

Sơ đồ hóa kết cấu

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 4

I.1. Khái niệm cơ bản

 VVP

I.1.2. Các dạng tải trọng.

Tùy theo tính chất thay đổi của tải trọng theo thời gian 

 Tải trọng tĩnh: Thay đổi chậm  sự chuyển vị gần như không có gia tốc.  Tải trọng động: Độ lớn và vị trí bị thay đổi trong thời gian ngắn (gia tốc lớn).

Tùy thuộc vào thời gian tác động 

 Tải trọng thường xuyên: Tác dụng liên tục lên kết cấu. (vd: tự trọng,…).  Tải trọng tạm thời: Thời gian tác dụng lên kết cấu không lâu. (vd: áp lực

của đoàn tàu lên cầu, ôtô khi chở hàng,…)

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 5

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Lực = Khối lượng x Gia tốc F[N] = m[kg] x a[m/s2]

Lực được xác định thông qua giá trị độ lớn, hướng tác động và đường tác động. Biểu thị bằng Véctơ lực.

- Độ lớn  amount

cuu duong than cong . co m

- Hướng  α

- Đường tác động: - - -

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 6

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Phân tích & Tổng hợp lực.

Nếu có nhiều lực tác động lên cùng một điểm hoặc đường tác động đồng quy nhau tại một điểm  thì có thể thay thế bằng một lực tương đương. Lực tương đương được xác định bằng phương pháp dựng hình hoặc phương pháp số học.

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 7

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Phân tích & Tổng hợp lực.

cuu duong than cong . co m

Trên mặt phẳng, một lực có thể phân tích thành hai lực khác theo quy tắc hình bình hành. Dùng phương pháp dựng hình để xây dựng đa giác lực khi muốn quy đổi tương đương nhiều lực tác động lên một điểm trong cùng mặt phẳng.

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 8

Ví dụ: Phân tích lực tác động lên các thanh trong kết cấu dàn (2D)

 VVP

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 9

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Hệ lực cân bằng.

Lực tác động đối ngẫu. Đa giác tổng hợp lực khép kín.

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 10

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Mômen.

Mômen lực hình thành khi có cặp lực có cùng độ lớn, ngược chiều và có hai đường tác dụng song song với nhau. (Đối ngẫu) M = F.a [Nm] Mômen của một lực bất kỳ đối với một điểm.

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 11

I.3. Cân bằng lực

 VVP

Hệ phương trình cân bằng lực.

Khái niệm về nội lực: Dưới tác dụng của ngoại lực  kết cấu bị thay đổi vị trí và hình dáng  hình thành bên trong kết cấu hệ nội lực (liên kết) có tác dụng duy trì một hình dáng nhất định và bảo đảm tính liên tục của biến dạng với xu hướng duy trì lại hình dáng và vị trí cũ. Xác định các nội lực bằng hệ phương trình cân bằng lực:

cuu duong than cong . co m

∑ X = 0 ∑ Y = 0 ∑ Z = 0

∑ Mx = 0 ∑ My = 0 ∑ Mz = 0

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 12

I.4. Các dạng liên kết cơ bản

Các dạng liên kết của kết cấu với bên ngoài (2D)

 VVP

Khớp cố định

Kiểu liên kết

Khớp di động

Ngàm

Ký hiệu

Bậc tự do

Phản lực thay thế

cuu duong than cong . co m

Số bậc bị khống chế

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 13

I.4. Các dạng liên kết cơ bản

Các dạng liên kết các cấu kiện bên trong kết cấu (2D)

 VVP

Cứng

Kiểu liên kết

Khớp cầu

Khớp trượt ngang

Khớp trượt dọc

Ký hiệu

-

Bậc tự do

Phản lực thay thế

cuu duong than cong . co m

Số bậc bị khống chế

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 14

I.5. Sơ đồ kết cấu dầm hai gối tựa

 VVP

Ngoại lực tác dụng lên dầm bao gồm lực F, và các phản lực tại gối tựa Av , AH , Bv. Ngoại lực và dầm được phân tích trên cùng một mặt phẳng  Hệ 2D. Sử dụng hệ phương trình cân bằng lực để xác định nội lực trong dầm. Khi phân tích nội lực, dầm có tiết diện bất kỳ được sơ đồ hóa bằng một đường thẳng (đường tâm, đường trung hòa)

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 15

I.6. Xác định bậc siêu tĩnh của kết cấu

 VVP

a = số bậc tự do bị không chế của kết cấu với bên ngoài. z = số bậc tự do bị khống chế của các liên kết giữa các cấu kiện của kết cấu. s = số lượng cấu kiện.

n > 0

Trước khi xác định nội lực, ứng suất và biến dạng của kết cấu, cần phải xác định bậc siêu tĩnh (n). Bậc siêu tĩnh được xác định theo công thức sau: n = a + z – 3.s Tương ứng với n, có các loại kết cấu sau:

n = 0

Hệ siêu tĩnh bậc n. Hệ tĩnh định. Hệ bất định.

n > 0 n = 0 n < 0

cuu duong than cong . co m

n < 0

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 16

I.6. Xác định bậc siêu tĩnh của kết cấu

Hệ tĩnh định

 VVP

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 17

I.6. Xác định bậc siêu tĩnh của kết cấu

Hệ siêu tĩnh

 VVP

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 18

Bài tập về xác định bậc siêu tĩnh

 VVP

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 19

Bài tập về xác định bậc siêu tĩnh

 VVP

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 20

Bài tập về xác định bậc siêu tĩnh

 VVP

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 21

Ch.1

 VVP

Các nguyên lý cơ bản sử dụng trong phân tích kết cấu hàn - I

cuu duong than cong . co m

CuuDuongThanCong.com

https://fb.com/tailieudientucntt

HUST-DWE/ Chương 4 – Các nguyên lý cơ bản phân tích kết cấu hàn-1 Trang 22

Bài giảng Công nghệ hàn: Chương 4 - ĐH Bách khoa Hà nội

Chương.4

 VVP

Các nguyên lý cơ bản sử dụng trong phân tích kết cấu hàn - I

cuu duong than cong . co m

I.1. Khái niệm cơ bản

I.1.1. Mô hình nghiên cứu.

 VVP

Về mặt Vật lý.

cuu duong than cong . co m

I.1. Khái niệm cơ bản

I.1.1. Mô hình nghiên cứu.

 VVP

Về mặt hình học.  Kết cấu thanh: Vật thể có kích thước theo 1 phương rất lớn so với 2 phương.  Kết cấu tấm vỏ : Vật thể có kích thước 2 phương rất lớn so với phương thứ 3.

Mô men xoắn

Lực nén

Lực kéo

Chỉ có lực kéo

Lực tác dụng theo nhiều phương

cuu duong than cong . co m

Kéo – Nén theo nhiều phương

I.1. Khái niệm cơ bản

I.1.2. Các dạng tải trọng.

 VVP

F

F

Q

Q

cuu duong than cong . co m

I.1. Khái niệm cơ bản

 VVP

I.1.2. Các dạng tải trọng.

Tùy theo tính chất thay đổi của tải trọng theo thời gian 

Tùy thuộc vào thời gian tác động 

cuu duong than cong . co m

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Lực = Khối lượng x Gia tốc F[N] = m[kg] x a[m/s2]

Lực được xác định thông qua giá trị độ lớn, hướng tác động và đường tác động. Biểu thị bằng Véctơ lực.

cuu duong than cong . co m

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Phân tích & Tổng hợp lực.

cuu duong than cong . co m

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Phân tích & Tổng hợp lực.

cuu duong than cong . co m

Trên mặt phẳng, một lực có thể phân tích thành hai lực khác theo quy tắc hình bình hành. Dùng phương pháp dựng hình để xây dựng đa giác lực khi muốn quy đổi tương đương nhiều lực tác động lên một điểm trong cùng mặt phẳng.

Ví dụ: Phân tích lực tác động lên các thanh trong kết cấu dàn (2D)

 VVP

cuu duong than cong . co m

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Hệ lực cân bằng.

Lực tác động đối ngẫu. Đa giác tổng hợp lực khép kín.

cuu duong than cong . co m

I.2. Các nguyên lý cơ bản về lực

 VVP

Mômen.

Mômen lực hình thành khi có cặp lực có cùng độ lớn, ngược chiều và có hai đường tác dụng song song với nhau. (Đối ngẫu) M = F.a [Nm] Mômen của một lực bất kỳ đối với một điểm.

cuu duong than cong . co m

I.3. Cân bằng lực

 VVP

Hệ phương trình cân bằng lực.

cuu duong than cong . co m

∑ X = 0 ∑ Y = 0 ∑ Z = 0

I.4. Các dạng liên kết cơ bản

Các dạng liên kết của kết cấu với bên ngoài (2D)

 VVP

Khớp cố định

Kiểu liên kết

Khớp di động

Ngàm

Ký hiệu

Bậc tự do

Phản lực thay thế

cuu duong than cong . co m

Số bậc bị khống chế

I.4. Các dạng liên kết cơ bản