Bài giảng Sức bền vật liệu: Chương 1+2 - TS. Lê Thị Bích Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Sức bền vật liệu" Chương 1+2 - Các khái niệm mở đầu và Ngoại lực và nội lực, ứng suất, cung cấp cho sinh viên những kiến thức như: Nhiệm vụ của môn học; Phương pháp nghiên cứu; Các giả thuyết về vật liệu; Khái niệm về biến dạng và chuyển vị. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sức bền vật liệu: Chương 1+2 - TS. Lê Thị Bích Nam

SỨC BỀN VẬT LIỆU TS Lê Thị Bích Nam BM Cơ học vật liệu và kết cấu 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 1
Sức bền vật liệu • Giảng viên: TS Lê Thị Bích Nam • Email: nam.lethibich@hust.edu.vn • ĐT: 0977763926 • BM Cơ học vật liệu và kết cấu- Viện Cơ khí- C3-201 • Tài liệu tham khảo 1. Sức bền vật liệu, Thái Thế Hùng chủ biên, NXB Khoa học kỹ thuật, 2009 2. Bài tập sức bền vật liệu, Thái Thế Hùng, NXB khoa học kỹ thuật, 2009 3. lms.hust.edu.vn 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 2
Hướng dẫn học online • Trang: lms.hust.edu.vn/ lms1.hust.edu.vn • Tên đăng nhập và mật khẩu, hướng dẫn đăng nhập: phòng đào tạo gửi cho sv
Học theo bài giảng Làm bài trắc nghiệm online Phiếu bài tập từng chương để chữa trên lớp
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 1. Nhiệm vụ của môn học 2. Phương pháp nghiên cứu 3. Các giả thuyết về vật liệu 4. Khái niệm về biến dạng và chuyển vị 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 5
Nhiệm vụ môn học Độ bền Độ cứng Độ ổn định M
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 1. Nhiệm vụ của môn học Sức bền vật liệu là khoa học tính toán về độ bền, độ cứng và độ ổn định của chi tiết máy và phần tử công trình. Độ bền là khả năng chịu tải trọng mà không bị phá hỏng. Độ cứng là khả năng của kết cấu, và các phần tử của nó chống lại ngoại lực về mặt biến dạng. Đủ độ cứng tức là biến dạng của kết cấu không vượt quá giá trị cho phép. Độ ổn định là khả năng bảo toàn dạng cân bằng xác định ban đầu của kết cấu trong quá trình chịu lực. 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 7
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 2. Mô hình nghiên cứu Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Đối tượng nghiên cứu: Vật rắn biến dạng Vật rắn biến dạng Vật rắn tuyệt đối - Môn Sức bền vật liệu - Môn Cơ học lý thuyết - Kết cấu và bộ phận công trình làm từ vật - Không quan tâm tới biến dạng liệu thực: thép, gỗ, bê tông, nhựa,… - Xét cân bằng và chuyển động - Thay đổi kích thước và hình dạng khi chịu tác dụng của ngoại lực 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 8
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU Mô hình hóa Chi tiết khối Tấm, vỏ Thanh - Kích thước 3 phương xấp - Kích thước 1 phương nhỏ hơn - Kích thước 2 phương nhỏ hơn rất xỉ nhau rất nhiều so với 2 phương còn nhiều so với phương còn lại (l >>d) - Ví dụ: bi trong ổ bi, nền lại - Trục truyền, thanh dàn, cột, dầm…. đất - Ví dụ: mái, bồn chứa, vỏ máy bay 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 9
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 3. Các giả thuyết cơ bản về vật liệu - Vật liệu có tính liên tục, đồng chất và đẳng hướng - Vật liệu có tính đàn hồi tuyệt đối Tuân theo Định luật Hooke: biến dạng tỷ lệ bậc nhất với lực - Biến dạng và chuyển vị là bé Điểm đặt lực không thay đổi trong quá trình biến dạng Áp dụng nguyên lý cộng tác dụng 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 10
CHƯƠNG 2: NGOẠI LỰC VÀ NỘI LỰC, ỨNG SUẤT 1. Khái niệm ngoại lực 2. Các loại liên kết và phản lực liên kết 3. Khái niệm nội lực 4. Biểu đồ nội lực 5. Quan hệ giữa nội lực và ngoại lực 6. Khái niệm ứng suất 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 11
1. Khái niệm ngoại lực 1.1. Ngoại lực Ngoại lực là tác dụng của môi trường bên ngoài hay của vật thể khác lên vật đang xét. Tải trọng, trọng lượng NGOẠI LỰC PHẢN LỰC LIÊN KẾT (PLLK) Tải trọng có phương, chiều, độ lớn, điểm đặt biết trước. P: Lực tập trung. Đv: [N], [kN],.. q: Lực phân bố. Đv( Lực/chiều dài): N/m, kN/m M: Mô men tập trung. Đv: [Nm], [kNm], q=10kN/m m: Mô men phân bố. Đv: [Nm/m], [kNm/m], PLLK là Lực phát sinh tại những chỗ tiếp xúc của vật thể đang xét với vật thể khác. Chưa xác định 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 12
1.2. Các loại liên kết và phản lực liên kết *) Gối tựa di động, liên kết đơn: hạn chế 1 bậc tự do, do vậy phát sinh 1 phản lực liên kết. a) *) Gối tựa cố định, liên kết khớp: hạn chế 2 bậc tự do, do vậy phát sinh 2 phản lực liên kết. 1 2 b) *) Ngàm, mối hàn: Hạn chế 3 bậc tự do, do vậy phát sinh 3 phản lực lực liên kết. 3 *) Mô hình dầm thực trong thực tế c) Thanh cân bằng cần hạn chế đủ 3 bậc tự do theo phương hợp lý. (>3 thanh CB siêu tĩnh) nam.lethibich@hust.edu.vn 13 11/16/2022
Các loại liên kết và phản lực liên kết tương ứng 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 14
1.3. Phương trình cân bằng và Xác định phản lực liên kết Để một vật rắn cân bằng thì tổng các lực tác dụng lên vật rắn bằng 0, tổng mô men tác dụng lên vật rắn bằng 0 *) Chọn một điểm O thuộc vật rắn làm gốc tọa độ, theo hệ tọa độ đề các Oxyz thì hệ phương trình trên sẽ khai triển thành hệ 6 phương trình ෍ 𝑋 = 0; ෍ 𝑌 = 0; ෍ 𝑍 = 0 ෍ 𝑀𝑋 = 0; ෍ 𝑀𝑌 = 0; ෍ 𝑀𝑍 = 0 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 15
1.3. Phương trình cân bằng và Xác định phản lực liên kết *)Xét bài toán phẳng (tải trọng nằm trong mp qua trục thanh giả sử là mặt phẳng Oyz)=> hệ phương trình cân bằng chỉ còn 3 phương trình: ෍ 𝑍 = 0; ෍ 𝑌 = 0; ෍ 𝑀𝐴 = 0 z Hoặc ZA y ෍ 𝑍 = 0; ෍ 𝑀𝐴 = 0 ; ෍ 𝑀𝐷 = 0 Giải các hệ phương trình cân bằng trên ta tìm được phản lực liên kết. 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 16
Ví dụ minh họa: Xác định PLLK của dầm chịu lực như Bỏ liên kết tại A và B hình vẽ thay bằng các PLLK P=150 (kN) y Ta có các phương trình YA YB cân bằng cho thanh AB z ZA A B ෍ 𝑍 = 𝑍𝐴 = 0 C 2m 3m ෍ 𝑌 = 𝑌𝐴 + 𝑌𝐵 − 𝑃 = 0 ෍ 𝑀𝐴 = 𝑌𝐵 . 5 − 𝑃. 2 = 0 P=150 (kN) ZA Giải hệ phương trình YA YB YA=90 (kN) ; YB=60 (kN)
2. Nội lực (the resultant loadings) 2.1. Định nghĩa • Khi chịu tác dụng của lực, vật thể bị biến dạng, lực liên kết tăng lên. Độ tăng của lực tương tác bên trong vật rắn biến dạng là Nội F lực. • Xác định nội lực tại một vị trí K nào đó trong vật thể dùng Phương pháp mặt cắt: 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 18
2. Nội lực B A Giả sử dung mp(π) đi qua K chia vật thể thành 2 phần (A), (B). Bỏ phần (B) và thay vào đó là một hệ lực của phần B tác dụng lên A, hệ lực này là nội lực phân bố trên diện tích cắt F. * )Xét cân bằng của phần (A) Toàn bộ hệ nội lực trên diện tích cắt được rời về tâm O của mặt cắt ta sẽ được một véc tơ lực chính F (Resultant force) và một véc tơ mô men chính M (Resultant momen) 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 19
2. Nội lực Các thành phần nội lực • Lập hệ trục tọa độ Oxyz với trục Oz trùng với trục của thanh, trục x,y nằm trong mặt phẳng của mặt cắt. 𝑀𝑧 > 0 • Chiếu các véc tơ R,M lên các trục tọa độ ta được 6 thành phần x 𝑄𝑥 𝑀𝑥 như sau: 𝑀𝑦 +)Hình chiếu lên trục z: 𝑁𝑧 -Lực dọc (N) 𝑁𝑧 +)Hình chiếu lên trục x,y: 𝑄𝑥 , 𝑄𝑦 lực cắt theo phương x và y tương ứng 𝑄𝑦 z [N] y +) Mô men quay quanh trục z: 𝑀𝑧 - Mô men xoắn [Nm], +) Mô men quay quanh trục x là 𝑀𝑥 , mô men quay quanh trục y là 𝑀𝑦 - Mô men này gây uốn trục z của thanh => Mô men uốn [Nm], Để xác định giá trị của các thành phần nội lực sử dụng phương trình cân bằng 11/16/2022 nam.lethibich@hust.edu.vn 20