CƠ SỞ KHOA HỌC VẬT LIỆU
ThS. Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh 5/2016
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Kéo Uốn Nén Cắt
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Đường cong ứng suất-biến dạng của kim loại
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Đường cong ứng suất-biến dạng của ceramic (gốm, bê-tông, thủy tinh dưới Tg)
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Đường cong ứng suất-biến dạng của vật liệu đàn hồi và nhiệt dẻo (T>Tg)
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Ứng suất (σ)
Giới hạn bền kéo
Phá hủy, đứt gãy
Giới hạn đàn hồi
Modul đàn hồi (E)
Biến dạng (ε)
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Đặt một lực kéo 3,78kN vào một dây nickel (Ni).
và độ bền kéo bằng 379MPa.
• Dây có đường kính 0,38mm, giới hạn đàn hồi 310MPa
• Xác định thời điểm dây Ni biến dạng dẻo và xuất hiện
vùng thắt.
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Ta xác định ứng suất của dây Ni:
• Ta thấy: 310MPa < 333,5MPa < 379MPa
379MPa
310MPa
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Ứng suất dây Ni chịu > giới hạn đàn hồi.
• Do đó, dây Ni biến dạng dẻo.
• Ứng suất này vẫn < độ bền kéo.
• Nên không xuất hiện vùng thắt.
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Biết thanh oxit nhôm có giới hạn đàn hồi 241MPa.
• Tính giá trị lực tối đa đặt vào một thanh oxit nhôm đường kính 0,5cm mà không có biến dạng dẻo xảy ra.
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
241MPa
Lực tác dụng không gây biến dạng dẻo tương ứng với ứng suất bằng giới hạn đàn hồi:
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Tính modul đàn hồi của một thanh magnesium tiết
• Biết rằng khi áp một lực 20000N lên, thanh diến dạng
diện 10mmx10mm.
từ 10cm lên 10,045cm.
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Xác định ứng suất:
Xác định biến dạng:
Modul đàn hồi:
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Một tấm nhôm dày 0,5cm chịu một lực tác dụng
• Nếu tấm nhôm có giới hạn đàn hồi 125MPa, xác định
50000N mà không biến dạng dẻo.
chiều rộng tối thiểu.
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
125MPa
• Tiết diện chịu lực:
• Tấm nhôm không biến dạng, tức là ứng suất tương ứng với giới hạn đàn hồi.
Chiều rộng tối thiểu:
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Xác định modul đàn hồi của một thanh hợp kim nhôm
• Biết chiều dài ban đầu của thanh hợp kim nhôm ban thanh chịu ứng suất kéo
sau khi chịu ứng suất kéo 20000psi.
đầu bằng 40in và khi 30000psi, thanh có độ biến dạng 0,004in/in.
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Biến dạng khi thanh chịu lực:
Từ các dữ kiện đề bài, modul đàn hồi được xác định bằng:
Độ dài thanh sau khi biến dạng:
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
• Khối lượng riêng 7800kg/m3
• Modul đàn hồi 200 GPa
Đo độ bền kéo thép ASTM A36
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
ĐỘ CỨNG
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Độ sâu Độ sâu
Đo độ cứng Brinell Đo độ cứng Rockwell
M = 3000kg Di = 10mm
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
Thế Lennard-Jones mô tả tương tác giữa 2 nguyên tử trong 1 phân tử như sau:
HÓA HỌC TINH THỂ
Trong đó: • • σ: là khoảng cách giới hạn mà trong đó, thế bằng 0 •
r: là khoảng cách giữa các nguyên tử
ε: là độ sâu giếng thế
HÓA HỌC TINH THỂ
A
C
A
B
C
B
Thời gian
D
D
Ta có:
ý nghĩa khi r < re.
• m, n: là các hằng số phụ thuộc kiểu liên kết (ion, cộng
hóa trị, hỗn hợp). re: là khoảng cách khi thế V = 0.
• • Ve: là thế cân bằng.
Trong đó: • Nhóm phần tử trong ngoặc thể hiện phản lực hồi phục,
HÓA HỌC TINH THỂ
C
A
A
C
B
B
Thời gian
D
D
Trong chất có nhiều cấu tử:
Trong đó: • • z/b1 và z/b2: số phần tử loại A và B. z: là số phối trí.
HÓA HỌC TINH THỂ
C
A
A
C
B
B
Thời gian
D
D
Xét lực tác dụng vào cấu tử B. Lực kéo giãn từ re thành r1. Khi đó, ta có:
Lấy đạo hàm theo r1:
HÓA HỌC TINH THỂ
C
A
A
C
B
B
Thời gian
D
D
Khi chiếu lực lên phương P, với góc θ như hình, ta có:
HÓA HỌC TINH THỂ
C
A
A
C
B
B
Thời gian
D
D
Tương tự, lấy đạo hàm theo r2. Lực đẩy từ re xuống r2. Ta có:
HÓA HỌC TINH THỂ
C
A
A
C
B
B
Thời gian
D
D
Tổng hợp 2 phương trình, ta có:
HÓA HỌC TINH THỂ
A
C
B
C
A
B
Thời gian
D
D
Với:
Ta được độ cứng:
HÓA HỌC TINH THỂ
Cùng một chất: dạng thù hình có số phối trí cao hơn, độ cứng cao hơn.
Khác chất: khoảng cách giữa các nguyên tử trong cấu trúc xấp xỉ nhau, chất nào có số phối trí cation cao hơn, độ cứng cao hơn.
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
ĐỘ BỀN UỐN
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU
1lb = 4,45N
