intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đề cương môn học: Cơ học và sức bền vật liệu

Chia sẻ: Ng Phong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:119

Thêm vào BST
Báo xấu
236
lượt xem 54
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ chất điểm: Là tập hợp các chất điểm mà vị trí và chuyển động của mỗi chất điểm thuộc hệ phụ thuộc vào những chất điểm còn lại.Vật rắn tuyệt đối: Là một cơ hệ trong đó khoảng cách giữa hai chất điểm bất kỳ luôn luôn không đổi, trong cơ học vật chất được biểu hiện dưới dạng mô hình.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề cương môn học: Cơ học và sức bền vật liệu

  1. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu Đề cương môn học Cơ học và sức bền vật liệu -1-
  2. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu MỤC LỤC Phần 1: cơ học vật rắn ........................................................................................... 10 CH ƯƠNG 1: ........................................................................................................... 10 1.1. Các khái niệm cơ bản. ..................................................................................... 10 1.1.1. Vật rắn tuyệt đối. ........................................................................................... 10 1.1.2. Chuyển động cơ học - H ệ quy chiếu - Trạng thái cân bằng. ....................... 11 1.1.3. Lực. ................................................................ ................................................ 12 Hình 1.1.1 ................................................................ ................................................ 12 1.1.4. Các kháI niệm khác. ...................................................................................... 12 1.1.4.1. H ệ lực. ......................................................................................................... 12 1.1.4.2. Hai hệ lực tương đương. .............................................................................. 13 1.1.4.3. H ệ lực cân bằng................................. .......................................................... 13 1.1.4.4. H ợp lực........................................................................................................ 13 1.1.4.5. Ngẫu lực và h ệ ngẫu lực. ............................................................................. 13 Hình 1.1.2 ................................................................ ................................................ 14 1KNm = 103Nm, 1MN = 103KN. ............................................................................. 14 1.2. Hệ tiên đề tĩnh học. ................................ .......................................................... 15 1.2.1. Tiên đề 1. (Tiên đề hai lực cân bằng) ............................................................. 15 Hình 1.1.3 ................................................................ ................................................ 15 1.2.2. Tiên đề 2. ( Tiên đề thêm bớt hai lực cân bằng) ............................................. 15 1.2.3. Tiên đề 3. (Tiên đề h ình bình hành lực) .......................................................... 16 Hình 1.1.5 ................................................................ ................................................ 16 1.2.4. Tiên đề 4. (Tiên đề về lực tác dụng và phản lực tác dụng) .............................. 16 Hình 1.1.6 ................................................................ ................................................ 16 1.2.5. Tiên đề 5 . (Tiên đề hóa rắn) ........................................................................... 16 1.2.6. Tiên đề 6. (Tiên đề giải phóng liên kết) .......................................................... 16 1.3. Liên kết và phản lực liên kết. .......................................................................... 17 1.3.1. Liên kết tựa. ................................................................................................... 17 Hình 1.1.7 ................................................................ ................................................ 17 1.3.2. Liên kết dây.................................................................................................... 17 Hình 1.1.8 ................................................................ ................................................ 18 1.3.3. Liên kết bản lề phẳng. ................................................................................... 18 a. Bản lề di động. ..................................................................................................... 18 Hình 1.1.9 ................................................................ ................................................ 18 b. Bản lề cố định................................................................. ...................................... 18 Hình 1.1.10 ................................ .............................................................................. 18 1.3.4. Liên kết ngàm. ............................................................................................... 18 Hình 1.1.11 ................................ .............................................................................. 19 1.3.5. Liên kết thanh................................................................................................ 19 Hình 1.1.12 ................................ .............................................................................. 19 1.4. Lý thuyết về mô men lực. ................................ ................................................ 19 1.4.1. Mô men của lực lấy đối với một tâm (Một điểm). .......................................... 19 Hình 1.1.13 ................................ .............................................................................. 20 Hình 1.14 ................................................................................................................. 21 1.4.2. Mômen của một lực đối với một trục. ................................ ............................ 21 -2-
  3. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu a. Đ ịnh nghĩa. ........................................................................................................... 21 Hình 1.1.15 ................................ .............................................................................. 22 b. Cách tính mômen của một lực đối với một trục. ................................................... 22 c. Các trường hợp đặc biệt. ....................................................................................... 22 CH ƯƠNG 2: ........................................................................................................... 23 2.1. Hai đặc trưng hình học cơ bản của hệ lực không gian. ................................. 23 1.5.1. Véc tơ chính của hệ lực không gian. ............................................................. 23 a. Đ ịnh nghĩa. ........................................................................................................... 23 b. Phương pháp xác định véc tơ chính. ..................................................................... 23 Hình 1.2.1 ................................................................ ................................................ 24 1.5.2. Mômen chính của hệ lực không gian............................................................ 24 a. Đ ịnh nghĩa. ........................................................................................................... 24 Hình 1.2.2 ................................................................ ................................................ 25 b. Phương pháp xác định. ......................................................................................... 25 2.2. Thu gọn hệ lực không gian. ............................................................................. 25 2.2.1. Thu gọn hệ lực về một tâm. ........................................................................... 25 a. Đ ịnh lý dời lực song song. .................................................................................... 25 Hình 1.2.3 ................................................................ ................................................ 26 b. Thu gọn hệ lực về một tâm. ................................................................ .................. 26 Hình 1.2.4 ................................................................ ................................................ 26 c. Các trường hợp xảy ra khi thu gọn hệ lực. ................................ ............................ 27 2.2.2. Định lý biến thiên mômen chính, Đ ịnh lý Va -ri-nhông ................................ 28 a. Đ ịnh lý biến thiên mômen chính: .......................................................................... 28 b. Đ ịnh lý Va-ri-nhông: ................................................................ ............................ 28 Hình 1.2.5 ................................................................ ................................................ 28 2.3. Điều kiện cân bằng và các phương trình cân bằng của hệ lực không gian. ......................................................................................................................... 29 2.3.1. Điều kiện cân bằng. ....................................................................................... 29 R’O = 0 ..................................................................................................................... 29 2.3.2. Các phương trình cân bằng........................................................................... 29 a. H ệ lực không gian bất kỳ. ..................................................................................... 29 b. H ệ lực không gian song song................................................................................ 29 Hình 1.2.6 ................................................................ ................................................ 30 c. H ệ lực không gian đồng quy. ................................ ................................................ 30 2.4. Điều kiện cân bằng và các phương trình cân bằng của hệ lực phẳng........... 31 2.4.1. Điều kiện cân bằng. ....................................................................................... 31 2.4.2. Các dạng phương trình cân bằng.................................................................. 31 a. H ệ lực phẳng bất kỳ. ............................................................................................. 31 b. H ệ lực phẳng song song........................................................................................ 32 c. H ệ lực phẳng đồng quy. ........................................................................................ 33 2.5. Điều kiện cân bằng và các phương trình cân bằng của hệ ngẫu lực phẳng....................................................................................................................... 33 2.5.1. Thu gọn hệ ngẫu lực phẳng. ......................................................................... 33 R = F2 + F3 - F1 = 24 + 4 - 10 = 18N......................................................................... 33 R’ = R = 18N ........................................................................................................... 33 -3-
  4. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu Hình 1.2.7 ................................................................ ................................................ 34 2.5.2. Điều kiện cân bằng của hệ ngẫu lực phẳng.................................................. 34 NA.l -m1 + m2 - m3 = 0 .............................................................................................. 35 CH ƯƠNG 3: ........................................................................................................... 35 3.1. Tâm của hệ lực song song............................................................................... 36 3.1.1. Khái niệm. ..................................................................................................... 36 3.1.2. Công thức xác định. ...................................................................................... 36 Hình 1.3.1 ................................................................ ................................................ 36 3.2. Trọng tâm của vật rắn.................................................................................... 36 3.2.1. Khái niệm trọng tâ m của vật rắn. .................................................................. 37 3.2.2. Công thức xác định. ...................................................................................... 37 a. Công thức tổng quát xác định trong tâm vật rắn.................................................... 37 b. Công thức xác định trọng tâm của các vật đồng chất. ........................................... 38 3.2.3. Các đ ịnh lý về trọng tâm của vật rắn................................. ............................ 38 a. Đ ịnh lý 1: ............................................................................................................. 39 b. Đ ịnh lý 2: ............................................................................................................. 39 c. Đ ịnh lý 3: ............................................................................................................. 39 Ví dụ: ....................................................................................................................... 39 1. Xác định trọng tâm của tấm tôn phẳng có hình d ạng như hình vẽ 1.3.2. Biết tấm tôn là đồng chất và kích thước của các cạnh tính bằng mm................................ 39 Hình 1.3.2 ................................................................ ................................................ 39 Giải: ......................................................................................................................... 39 Vậy trọng tâm của vật hoàn toàn xác định ................................................................ 40 2. Tìm toạ độ trọng tâm của tấm phẳng giới hạn bởi hai đường tròn bán kính r và R (Hình 1.3.3). Cho biết khoảng cách giữa hai tâm là C1C2=a. ............................ 40 Hình 1.3.3 ................................................................ ................................................ 40 Giải: ......................................................................................................................... 40 3. Tìm trọng tâm của tấm phẳng ABC đồng chất có hình tam giác như hình vẽ: ...... 41 Giải: ......................................................................................................................... 41 CE=1/3AE ................................................................ ................................................ 42 CH ƯƠNG 4: ........................................................................................................... 42 4.1. Khái niệm mở đầu . ......................................................................................... 42 4.1.1. Định nghĩa và phân loạ i ma sát. ................................................................... 42 a. Đ ịnh nghĩa. ........................................................................................................... 42 b. Phân lo ại ma sát. .................................................................................................. 42 4.1.2. Ma sát trượt. .................................................................................................. 43 a) Hiện tượng - G iải thích. ........................................................................................ 43 Hình 1.4.1 ................................................................ ................................................ 44 b) Định luật ma sát trượt................................. .......................................................... 44 Hình 1.4.2 ................................................................ ................................................ 45 c) Bài toán cân bằng có ma sát trượt. ................................................................ ........ 46 B .............................................................................................................................. 46 A .............................................................................................................................. 46 Hình 1.4.3 ................................................................ ................................................ 46 Nghĩa là:   2 ....................................................................................... 48 -4-
  5. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu 4.3. Ma sát lăn................................................................................................. ........ 48 4.3.1. Hiện tượng - G iải thích. ................................ ................................................ 48 P  kN = kQ ............................................................................................................. 49 M < Mo..................................................................................................................... 49 M0 = kN ................................................................................................................... 49 4.3.2. Bài toán cân bằng có ma sát lăn. .................................................................. 50 MmsError! Objects cannot be created from editing field codes.Q.R ...................................................... 50 Ví dụ: ....................................................................................................................... 50 Hình 1.4.5 ................................................................ ................................................ 50 Giải: ......................................................................................................................... 50 Phần 1: sức bền vật liệu ......................................................................................... 52 CH ƯƠNG 1: ........................................................................................................... 52 CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN ............................................................................. 52 1.1. Giới thiệu chung. ............................................................................................. 52 1.1.1. Nhiệm vụ của sức bền vật liệu................................. ...................................... 52 1.1.2. Mục đích của Sức bền vật liệu. ..................................................................... 52 1.1.3. Lịch sử hình thành và phát triển. .................................................................. 53 1.2. Đối tượng nghiên cứu. ..................................................................................... 54 1.2.1. Đối tượng vật lí và các giả thiết cơ bản. ........................................................ 54 a. Đối tượng vật lí .................................................................................................... 54 b. Các giả thiết cơ b ản. ............................................................................................. 54 1.2.2. Đối tượng về hình học ................................................................................... 55 Hình 2.1.1: Thanh thẳng ................................ .......................................................... 56 1.3. Ngoại lực, phản lực và liên kết. ....................................................................... 56 1.3.1. Phân lo ại ngoại lực. ...................................................................................... 56 1.3.2. Các liên kết và phản lực. ............................................................................... 57 Hình 2.1.2: Gối tựa cố định và di động .................................................................... 58 Hình 2.1.3: Liên kết ngàm ........................................................................................ 58 1.4. Biến dạng và nội lực. ....................................................................................... 58 1.4.1. Chuyển vị và biến dạng. ................................ ................................................ 58 a. Đ ịnh nghĩa chuyển vị và biến dạng. ................................ ...................................... 58 Hình 2.1.4: Biến dạng và chuyển vị của điểm. .......................................................... 59 b. Biến dạng và chuyển vị của thanh. ....................................................................... 59 1- Thanh chịu kéo hoặc nén:..................................................................................... 59 2- Thanh chịu cắt:..................................................................................................... 60 3- Thanh chịu xoắn:.................................................................................................. 60 4- Thanh chịu uốn: ................................................................................................... 60 1.4.2. Nội lực, cách xác định nội lực và biểu đồ nội lực. ................................ ........ 60 a. Nội lực, ứng suất và cách xác định. ................................ ...................................... 60 b. Biểu đồ nội lực. ................................................................................................... 61 1.4.3. Các liên hệ vi phân giữa ngoại lực và nội lực. .............................................. 61 CH ƯƠNG 2 ............................................................................................................ 64 THANH CHỊU KÉO - N ÉN ĐÚNG TÂM ................................ ............................ 64 2.1. Ứng suất trên mặt cắt ngang của thanh ......................................................... 64 2.1.1. Thí nghiệm................................. .................................................................... 64 -5-
  6. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu 2.1.2. Giả thiết. ................................................................................................ ........ 64 Hình 2.2.1: Thí nghiệm thanh chịu kéo. .................................................................... 64 2.1.3. Quan hệ ứng suất - Nội lực và biến dạng...................................................... 64 2.1.4. Công thức tính ứng suất. ............................................................................... 65 2.2. Biến dạng của thanh ........................................................................................ 65 2.2.1. Biến dạng dọc. ............................................................................................... 65 2.2.2. Biến dạng ngang............................................................................................ 65 2.3. Ứng suất trên mặt cắt nghiêng........................................................................ 66 2.4. Thế năng biến dạng đàn hồi. ........................................................................... 66 U = A  U = E rror! Objects cannot be created from editing field codes.= Error! Objects cannot be created from editing field codes. ................ 67 U =Error! Objects cannot be created from editing field codes. ........................ 67 2.5. Bài toán siêu tĩnh. ................................................................ ............................ 67 G iải ................................................................ .......................................................... 67 2.6. Các đặc trưng cơ học của vật liệu. .................................................................. 68 2.6.1. Thí nghiệm kéo vật liệu dẻo........................................................................... 68 Hình 2.2.5 ................................................................ ................................................ 69 2.6.2. Thí nghiệm nén vật liệu giòn................................................................. ........ 69 H ình 2.2.6 ................................................................ ................................................ 70 2.7. Điều kiện bền và ba bài toán cơ bản. .............................................................. 70 2.7.1. Ứng suất cho phép  Hệ số an toàn. ............................................................. 70 2.7.2. Ba bài toán cơ bản. ........................................................................................ 70 a. Kiểm tra bền (bài toán lo ại 1) ............................................................................. 70 b. Chọn kích th ước mặt cắt ngang hay thiết kế (bài toán loại 2) ............................ 71 c. Tải trọng cho phép (bài toán lo ại 3) .................................................................... 71 Hình 2.2.7................................................................ ................................................ 71 Theo trên ta có: Error! Objects cannot be created from editing field codes.. Tra bảng thép góc 56565 có: F = 4,11cm2 ................................ ............................ 72 CH ƯƠNG 3 ............................................................................................................ 72 TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ THUY ẾT BỀN .............................................. 72 3.1. Khái niệm. ................................................................................................ ........ 72 H ình 2.3.2 ................................................................ ................................................ 73 3.2. Trạng thái ứng suất phẳng.............................................................................. 73 3.2.1. Ứng suất trên mặt nghi êng b ất k ì. ................................ ............................ 73 H ình 2.3.3 ................................................................ ................................................ 74 3.2.2. Ứng suất chính và ph ương chính. ................................ ............................ 74 Đ ặt Error! Objects cannot be created from editing field codes. ....................... 74 3.3. Vòng tròn ứng suất (Vòng Mohr). .................................................................. 75 3.3.1. Cơ sở của phương pháp và cách vẽ vòng tròn MO ứng suất. ....................... 75 H ình 2.3.4 ................................................................ ................................................ 76 3.3.2. Xác đ ịnh ứng suất chính và phương chính. ................................ .................. 76 3.3.3. Hệ quả. .......................................................................................................... 77 3.5. Liên hệ giữa ứng suất và biến dạng - Định luật Hooke tổng quát. ................... 78 3.5.1. Biến dạng dài (Định luật Húc tổng quát)...................................................... 78 -6-
  7. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu 3.5.2. Biến dạng góc (Định luật Húc về trượt). ....................................................... 78 3.5.3. Biến dạng thể tích tỷ đối (Định luật Húc khối). ............................................ 79 3.6. Thế năng biến dạng đàn hồi. ........................................................................... 80 U = A  U = E rror! Objects cannot be created from editing field codes.= Error! Objects cannot be created from editing field codes. ................ 80 U =Error! Objects cannot be created from editing field codes. ........................ 81 Ví dụ 1 . .................................................................................................................... 81 Ví dụ 2 . .................................................................................................................... 82 P hương chính: Error! Objects cannot be created from editing field codes. Error! Objects cannot be created from editing field codes. .............. 83 3.7. Các thuyết bền. ................................................................................................ 83 3.7.1. Thuyết bền ứng suất pháp lớn nhất............................................................... 83 3.7.2. Thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất................................................................. 84 3.7.2. Thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng. ...................................................... 84 Trong trường hợp trạng thái ứng suất phẳng đặc biệt: E rror! Objects cannot be created from editing field codes. ........................................................ 84 CH ƯƠNG 4 ............................................................................................................ 84 CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT .......................................... 84 4.1. Khái niệm chung.............................................................................................. 84 4.2. Mômen tĩnh của mặt cắt.................................. ................................................ 85 4.3. Mômen quán tính của mặt cắt. ....................................................................... 86 4.3.1. Mômen quán tính trục. ................................................................ .................. 86 4.3.2. Mômen quán tính cực.................................................................................... 86 4.3.3. Mômen quán tính ly tâm đối với hệ trục vuông góc. ..................................... 87 4.4. Hệ trục quán tính chính trung tâm. ............................................................... 87 4.4.1. Hệ trục trung tâm. ........................................................................................ 87 4.4.2. Hệ trục quán tính chính. ............................................................................... 87 4.4.3. Hệ trục quán tính chính trung tâm. .............................................................. 87 4.5. Phép chuyển trục song song. ........................................................................... 88 CH ƯƠNG 5 ............................................................................................................ 89 UỐN PHẲNG ..................................................................................................... 89 5.1. Khái niệm chung.............................................................................................. 89 5.2. Uốn thuần túy. ................................................................................................. 89 5.2.1. Ứng suất trên mặt cắt ngang. ....................................................................... 89 Hình 2.5.2 ............................................................................................................... 90 I ................................................................................................................................ 90 K .............................................................................................................................. 90 O1 ............................................................................................................................. 90 O2 ............................................................................................................................. 90 Hình 2.5.3 ............................................................................................................... 90 5.2.2. Biểu đồ ứng suất phẳng................................................................................ 92 max = Mx/Wx ......................................................................................................... 93 5.2.3. Điều kiện bền khi uốn thuần túy. ................................................................. 94 5.3. Uốn ngang phẳng. ................................................................ ............................ 95 -7-
  8. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu 5.3.1. Ứng suất trên mặt cắt ngang. ................................................................ ........ 95 Hình 2.5.4 ................................................................ ................................................ 95 5.3.2. Điều kiện bền. ............................................................................................... 97 Hình 2.5.6 ................................................................ ................................................ 97 Điều kiện đối với vật dẻo: Error! Objects cannot be created from editing field codes................................................................................................................ 98 5.4. Chuyển vị của dầm. ......................................................................................... 98 Hình 2.5.7 ................................................................ ................................................ 98 5.4.1. Phương trình vi phân gần đúng của đường đàn hồi..................................... 98 Hình 2.5.8................................................................ ................................................ 99 5.4.2. Xác đ ịnh độ võng và góc xoay bằng phương pháp tích phân không định hạn. ................................................................................................................. 99 CH ƯƠNG 6 .......................................................................................................... 100 THANH TRÒN CHỊU XOẮN ......................................................................... 100 6.1. Khái niệm chung............................................................................................ 100 Hình 2.6.1 ................................................................ .............................................. 101 6.2.1. Thí nghiệm................................. .................................................................. 101 6.2.3. Công thức và biểu đồ ứng suất. ................................................................... 101 H ình 2.6.3 ................................................................ .............................................. 102 6.3.1. Điều kiện bền.............................................................................................. 103 6.3.2. Điều kiện cứng. ................................................................ .......................... 104 6.3.3. Các bài toán cơ b ản.................................................................................... 104 CH ƯƠNG 7 .......................................................................................................... 105 THANH CHỊU LỰC PHỨC TẠP ................................................................... 105 7.1. Khái niệm chung............................................................................................ 105 7.1.1. Thanh chịu lực đơn giản. ............................................................................ 105 7.1.2. Thanh chịu lực phức tạp. ............................................................................ 106 7.2. Uốn xiên. ....................................................................................................... 106 Hình 2.7.2 .......................................................................................................... 107 7.2.2. Ứng suất pháp trên mặt cắt ngang. ............................................................. 107 7.2.3. Vị trí đường trung hoà................................................................. ................ 107 Hình 2.7.3 .......................................................................................................... 108 7.2.4. Biểu đồ ứng suất p háp trên mặt cắt ngang. ................................ ................ 108 7.2.5. Điều kiện bền và ba bài toán cơ b ản. ................................ .......................... 108 Với: Error! Objects cannot be created from editing field codes. ...................... 109 Ví dụ: ..................................................................................................................... 109 Thử lại: Error! Objects cannot be created from editing field codes................... 110 Vì Error! Objects cannot be created from editing field codes. ......................... 110 Hay: Error! Objects cannot be created from editing field codes. ..................... 111 7.3. Uốn đồng thời kéo (nén). ................................ .............................................. 111 7.3.2. Ứng suất pháp trên mặt cắt ngang. ............................................................. 112 Hình 2.7.5................................................................ .............................................. 111 Hoặc: Error! Objects cannot be created from editing field codes. ................ 112 7.3.4. Biểu đồ ứng suất pháp trên mặt cắt ngang..................................................... 113 Hình 2.7.7................................................................ .............................................. 113 -8-
  9. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu Ví dụ: ..................................................................................................................... 113 a) ........................................................................................................................... 114 b) ........................................................................................................................... 114 min ........................................................................................................................... 114 max ........................................................................................................................... 114 A ............................................................................................................................ 114 Giải: ....................................................................................................................... 114 Khi thay bằng số ta được: Error! Objects cannot be created from editing field codes.............................................................................................................. 115 7.4. Nén lệch tâm. ................................................................................................ 115 Hình 2.7.8 ................................................................ .............................................. 116 7.4.2. Tính ứng suất. ............................................................................................. 116 a) Trước hết ta xét trường hợp đơn giản khi lực lệch tâm nằm trong mặt phẳng đối xứng của thanh. ................................................................................................ 116 b) Trường hợp tổng quát................................. ........................................................ 117 7.4.3. Trục trung hòa............................................................................................. 117 7.4.4. Lõi mặt cắt. ................................ .................................................................. 118 7.5.1. Định nghĩa. ................................ .................................................................. 118 Hình 2.7.9 ................................................................ .............................................. 119 7.5.2. Ứng suất trên mặt cắt ngang tròn - Điều kiện bền. ..................................... 119 Ví d ụ theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất ta có: Error! Objects cannot be created from editing field codes. .......................................................................... 119 Với: Error! Objects cannot be created from editing field codes. ....................... 120 Ví dụ: ..................................................................................................................... 121 7.6. Uốn và kéo (nén) đồng thời xoắn. ................................................................. 123 7.6.1. Đ ịnh nghĩa. ................................................................................................. 123 7.6.2. Ứng suất trên mặt cắt ngang tròn - Điều kiện bền. ................................... 123 Thay các giá trị của E rror! Objects cannot be created from editing field codes.và Error! Objects cannot be created from editing f ield codes.ta được kết quả cần tìm. ..................................................................... 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 123 Phan Văn Cúc – Nguyễn Văn Tĩnh ............................................................... 123 1. Cơ học lý thuyết.................................................................................................... 123 Phan Văn Cúc – Nguyễn Văn Tĩnh ............................................................... 124 2. Bài tập C ơ học lý thuyết....................................................................................... 124 Cơ sở C ơ học kỹ thuật (Tập 1)............................................................................. 124 Cơ học cơ sở (Tập1) ............................................................................................. 124 Nhà xuất bản Giáo dục - 1999 ................................................................ ................ 124 Cơ học lý thuyết................................................................ .................................... 124 6. N guyễn Y Tô (chủ biên) và các tác giả khác .................................................... 124 Sức bền vật liệu................................................................. .................................... 124 Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1973. ........................... 124 Lê Quang Minh – Nguyễn Văn Vượng ......................................................... 124 7. Sức bền vật liệu (Tập 1, 2). .................................................................................. 124 -9-
  10. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu Nhà xuất bản giáo dục – 2003 ................................................................ ................ 124 8. Giáo trình Sức bền vật liệu ......................................................................... 125 9. Giáo trình Sức bền vật liệu ......................................................................... 125 10. Giáo trình Sức bền vật liệu ......................................................................... 125 MỤC LỤC ................................ ............................................................................ 125 C hương 3: Trạng thái ứng suất và thuyết bền ................................ ................ 127 C hương 4: Các đặc trưng hình học của mặt cắt……………………… .......... 127 C hương 5: Uốn phẳng.............................................................................. .......... 127 C hương 6: Xoắn........................................................................................ .......... 128 C hương 7: Thanh chịu lực phức tạp…………………………………... .......... 128 Phần 1: cơ học vật rắn CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ H Ệ TIÊN Đ Ề TĨNH HỌC 1.1. Các khái niệm cơ bản. 1.1.1. Vật rắn tuyệt đối. Trong cơ học, vật thể đ ược biểu diễn dưới hai dạng mô hình: Chất điểm (Hạt). Hệ chất điểm (Cơ hệ). * Chất điểm: - Là đ iểm hình học mang khối lượng xác định. - 10 -
  11. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu - Vật thể có kích thước bỏ qua được so với kích thước đặc trưng cho chuyển động của nó được gọi là chất điểm. Ví dụ: Trái đất có thể xem như là một chất điểm khi xét chuyển động của nó xung quanh hệ mặt trời ( RTĐ = 6.106m , RMT = 7.10 8m , dTĐ-MT = 15.1010m ). * Hệ chất điểm: Là tập hợp các chất điểm mà vị trí và chuyển động của mỗi chất điểm thuộc hệ phụ thuộc vào những chất điểm còn lại. * V ật rắn tuyệt đối: Là một cơ hệ trong đó khoảng cách giữa hai chất điểm bất kỳ luôn luôn không đổi. Như vậy, vật rắn tuyệt đối (vật rắn) chỉ là một hệ chất điểm, một dạng trừu tượng của vật rắn thực. Hay nói cách khác, chỉ là mô hình gần đúng của vật rắn thực. Vật rắn thực bao giờ cũng bị biến dạng ít hay nhiều khi chịu các tác động bên ngoài. Để đơn giản, vật rắn tuyệt đối thường được gọi tắt là vật rắn. 1.1.2. Chuyển động cơ học - H ệ quy chiếu - Trạng thái cân bằng. * Vật thể được nghiên cứu trong cơ học lý thuyết là m ột phần của vật chất tổng quát, luôn ở trạng thái chuyển động và được gọi là chuyển động cơ học. Chuyển động cơ học của vật rắn là sự thay đổi vị trí của vật (hay một phần của vật) theo thời gian so với một vật khác được chọn. Vật khác đ ược chọn để làm mốc nghiên cứu chuyển động được gọi là hệ quy chiếu. Với mỗi chuyển động cần xác định một hệ quy chiếu nhất định (một vật rắn khác) để dễ dàng xác định vị trí của vật chuyển động. V iệc lựa chọn hệ quy chiếu rất quan trọng, vì đến lượt nó, hệ quy chiếu này lại có thể chuyển động so với một hệ quy chiếu (vật) khác. Hệ quy chiếu được gọi là cố định khi nó không có chuyển động so với một hệ quy chiếu quy ước và được gọi là động khi nó chuyển động so với hệ quy chiếu quy ước. Đ ể tiện nghiên cứu, ta thường gắn vào hệ quy chiếu một hệ trục tọa độ (Oxyz). - 11 -
  12. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu * Trạng thái cân bằng: Là trạng thái không chuyển động so với một hệ quy chiếu (quy ước) đ ã cho. Cân bằng của vật rắn (hệ chất điểm) sẽ xảy ra khi tất cả các chất điểm của nó ở trạng thái cân bằng. 1.1.3. Lực. * H iện tượng: Hai chiếc xe A và B, B đang đứng yên còn A chuyển động tiến lại gần xe B và đâm vào B. Sau khi va chạm ta thấy cả hai xe A và B chuyển động. Vậy nguyên nhân nào khiến xe B đang đứng yên lại chuyển động? Từ những quan sát, kinh nghiệm và thực nghiệm ta thấy nguyên nhân của sự biến đổi trạng thái chuyển động cơ học hay sự dời chỗ của vật thể chính tác dụng tương hỗ giữa các vật thể. Do đó: * Lực là đại lượng đặc trưng số đo sự tác dụng tương hỗ cơ học giữa các vật thể. + Các yếu tố của lực: Thực nghiệm chứng tỏ rằng lực được đặc trưng bởi ba yếu tố: Điểm đặt, hướng (phương, chiều), trị số. - Điểm đặt: Là phần tử vật chất thuộc vật mà qua đó tác dụng tương hỗ được truyền đến vật. - Hướng của lực: Là hướng chuyển động mà lực đó gây ra cho vật. - Trị số của lực (cường độ của lực): Là số đo tác dụng mạnh yếu của lực so với lực được chọn làm chuẩn gọi là đơn vị lực. Đơn vị lực là Niutơn ký hiệu là N. Ngoài ra còn dùng KN, MN... 1N = 10-3KN = 10-6KN + Biểu diễn lực. A P  Người ta dùng véctơ để biểu diễn đặc trưng của lực gọi là véctơ lực. VD: N, F , P … H ình 1.1.1 - Véctơ lực có gốc tại điểm đặt của lực, hướng trùng với hướng của lực, độ dài tỷ lệ với trị số của lực. 1.1.4. Các kháI niệm khác. 1.1.4.1. H ệ lực. Hệ lực là tập hợp các lực cùng tác d ụng lên một vật rắn. - 12 -
  13. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu Hệ lực gồm các lực F1 , F2 ,..., Fn được ký hiệu là ( F1 , F2 ,..., Fn ) 1.1.4.2. Hai hệ lực tương đương. Hai hệ lực được gọi là tương đương khi chúng cùng tác dụng cơ học. Hệ lực ( F1 , F2 ,..., Fn ) tương đương với hệ lực ( 1 ,  2 ,...,  n ) được ký hiệu là: ( F1 , F2 ,..., Fn )  ( 1 ,  2 ,...,  n ) 1.1.4.3. H ệ lực cân bằng. Hệ lực cân bằng là hệ lực khi tác dụng lên vật rắn không làm thay đổi trạng thái ban đầu của vật có được khi không chịu tác dụng của hệ lực ấy. Hệ lực ( F1 , F2 ,..., Fn ) cân bằng đ ược ký hiệu ( F1 , F2 ,..., Fn )  0 1.1.4.4. H ợp lực. Một lực duy nhất tương đương với tác dụng của của hệ lực thì đó được gọi là hợp lực. Nếu R là hợp lực của hệ lực ( F1 , F2 ,..., Fn ) thì: R  ( F1 , F2 ,..., Fn ) 1.1.4.5. Ngẫu lực và h ệ ngẫu lực. - Định nghĩa: Xét trường hợp đặc biệt khi hai lực F1 và F2 song song, ngược chiều và cùng trị số. R = F1 - F2 = 0, nhưng hệ ( F1 , F2 ) không cân bằng vì F1 , F2 không cùng đường tác dụng, như vậy hệ ( F1 , F2 ) không có hợp lực. Trong thực tế lực này có khuynh hướng làm cho vật rắn quay và được gọi là ngẫu lực. Ngẫu lực là một hệ gồm hai lực song song, ngược chiều, có trị số bằng nhau nhưng không cùng đường tác dụng. Ký hiệu: ( F1 , F2 ) F1 B A a - 13 - F2
  14. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu H ình 1.1.2 Khoảng cách giữa đường tác dụng của hai lực lập thành ngẫu lực được gọi là cánh tay đ òn. - Các yếu tố của ngẫu lực. N gẫu lực có ba yếu tố: - Mặt phẳng tác dụng là mặt phẳng chứa các lực của ngẫu lực. - Chiều quay của ngẫu lực là chiều quay của vật do ngẫu lực gây nên. - Trị số mômen của ngẫu lực là tích số giữa trị số của ngẫu lực với cánh tay đòn: m =  F.a Trong đó: + m: Trị số mômen của ngẫu lực. + F: Trị số của lực. + a: Cánh tay đòn. + Dấu  b iểu thị chiều quay của ngẫu lực: Lấy dấu + khi ngẫu lực quay thuận chiều kim đồng hồ. Lấy d ấu - khi ngẫu lực quay ngược chiều kim đồng hồ. - Đơn vị đo của trị số mômen là Niutơn.mét. Ký hiệu: Nm, KNm, MNm... 1KNm = 103Nm, 1MN = 103KN. - Sự tương đương của các ngẫu lực. Hai tính chất của ngẫu lực. + Sự tương đương của hai ngẫu lực: Hai ngẫu lực cùng nằm trong một mặt phẳng, cùng chiều quay và cùng trị số mômen bằng nhau thì tương đương. + Tính chất của ngẫu lực: - Tính chất 1: Tác dụng của một ngẫu lực không thay đổi khi di chuyển ngẫu lực trong mặt phẳng tác dụng của nó. - 14 -
  15. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu - Tính chất 2: Ta có thể biến đổi trị số của lực và cánh tay đòn của ngẫu lực miễn là không làm biến đổi trị số mômen của ngẫu lực. 1.2. Hệ tiên đề tĩnh học. 1.2.1. Tiên đề 1. (Tiên đề hai lực cân bằng) Điều kiện cần và đủ để hai lực tác dụng lên một vật rắn cân bằng là hai lực phải cùng đường tác dụng, ngược chiều và có trị số bằng nhau. A A B B F' F F' F F = - F' H ình 1.1.3 1.2.2. Tiên đề 2. ( Tiên đề thêm bớt hai lực cân bằng) Tác dụng của một hệ lực lên một vật rắn không hề thay đổi khi ta thêm vào hay bớt đi hai lực cân bằng nhau. Nếu và F ' là hai lực cân bằng thì: ( F1 , F2 ,..., Fn )  F ( F1 , F2 ,..., Fn , F , F ' ) Hoặc nếu hệ lực ( F1 , F2 , F3 ,..., Fn ) có hai lực cân bằng ( F1 , F2 ) thì: ( F1 , F2 , F3 ,..., Fn )  ( F3 ,..., Fn ) * H ệ quả: (Đ ịnh lý trượt lực) Tác dụng của một lực lên một vật rắn không hề thay đổi khi ta trượt lực trên đường tác dụng của nó. Giả sử: Lực FA tác dụng lên vật rắn tại A, tại B ta thêm 2 lực ( FB , F ' B ) cân bằng nhau có cùng đường tác dụng với lực FA và: FB = - F ' B = FA FA B F'B FB A Ta có: FA  ( FA , FB , F ' B )  FB Như vậy FB chính là FA trượt từ A tới B. Hình 1.1.4 - 15 -
  16. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu 1.2.3. Tiên đề 3. (Tiên đề h ình bình hành lực) Hai lực đặt tại một điểm tương đương với một lực đặt tại điểm đó và được biểu diễn bằng một vectơ chéo hình bình hành có hai cạnh là hai vectơ biểu diễn hai lực thành phần. F2 F F  ( F 1 , F 2 ) hay F = F 1 + F 2 O F1 Hình 1.1.5 1.2.4. Tiên đề 4. (Tiên đề về lực tác dụng và phản lực tác dụng) Lực tác dụng và phản lực tác dụng giữa hai vật có cùng đường tác dụng, hướng ngược chiều và có cùng cường độ. N F F' O P H ình 1.1.6 1.2.5. Tiên đề 5 . (Tiên đề hóa rắn) Một vật rắn biến dạng đ ã cân b ằng dưới tác dụng của hệ lực thì khi hoá rắn lại nó vẫn cân bằng. Tiên đề cho phép coi vật biến dạng cân bằng là vật rắn cân bằng. Những điều kiện cân bằng của vật rắn cũng là những điều kiện cần (nhưng không đủ) của vật biến dạng cân bằng. 1.2.6. Tiên đề 6. (Tiên đề giải phóng liên kết) + Vật tự do: Là vật có thể thực hiện được mọi di chuyển vô cùng bé từ vị trí đang khảo sát sang những vị trí lân cận (như quả bóng bay trong không gian). + Vật không tự do: Là vật có di chuyển theo một phương nào đó bị cản trở. + Liên kết: Những điều kiện cản trở chuyển động của vật khảo sát (Vật A) được gọi là liên kết đặt lên vật (Bàn B). - 16 -
  17. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu + Tác dụng tương hỗ tại liên kết vật gây liên kết tác dụng lên vật khảo sát, lực đó được gọi là phản lực liên kết. Phản lực liên kết chính là lực làm cản trở chuyển động tự do của vật khảo sát. * V ật không tự do ( tức vật chịu liên kết ) cân bằng có thể được xem là vật tự do cân bằng nếu giải phóng các liên kết, thay thế tác dụng của các liên kết được giải phóng bằng các phản lực liên kết tương ứng. 1.3. Liên kết và phản lực liên kết. 1.3.1. Liên kết tựa. Hai vật liên kết tựa khi chúng trực tiếp tựa lên nhau thực hiện theo các bề mặt hoặc theo các đường, hoặc theo bề mặt và đường hoặc theo điểm và bề mặt hay điểm và đường là hoàn toàn nhẵn thì phản lực tựa có phương vuông góc với mặt tựa NC NB N C t t A NA B H ình 1.1.7 1.3.2. Liên kết dây. Liên kết dây cản trở chuyển động của vật khảo sát theo chiều căng dây. Phản lực hướng theo phương của dây theo chiều từ vật khảo sát đi ra. Phản lực liên kết của dây mềm còn được gọi là lực căng dây. C B TC TB T A P P - 17 -
  18. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu H ình 1.1.8 1.3.3. Liên kết bản lề phẳng. Liên kết bản lề phẳng có hai loại: Bản lề di động và Bản lề cố định. a. Bản lề di động. Bản lề di động cho phép vật khảo sát (vật B) quay quanh trục bản lề và di chuyển theo phương song song với mặt tựa, còn cản trở chuyển động theo phương vuông góc với mặt tựa. B N N N B B B A H ình 1.1.9 b. Bản lề cố định. Liên kết bản lề cố định chỉ cho phép vật khảo sát (vật B) quay quanh trục bản lề còn mọi di chuyển đều bị cản trở. Phản lực liên kết R có trị số và phương chưa biết, còn chiều thì định. Để đơn giản khi tính toán ta thường phân R thành hai thành phần là R x và R y vuông góc với nhau: R = R x + R y B Ry Ry R A Rx Rx Hình 1.1.10 1.3.4. Liên kết ngàm. Hai vật được nối cứng với nhau tạo ra liên kết ngàm.. - 18 -
  19. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu Ví dụ: Đinh đóng vào tường, cột chôn xuống nền, hai thanh thép đ ược hàn với nhau … Phản lực liên kết gồm 1 ngẫu lực và một lực. Khi tính toán ta phải phân tích lực và ngẫu lực theo các phương. Hình 1.1.11 1.3.5. Liên kết thanh. Liên kết thanh đ ược thực hiện nhờ các thanh thoả mãn các điều kiện sau: chỉ có lực tác dụng ở hai đầu, còn d ọc thanh không có lực tác dụng và bỏ qua trọng lượng thanh. Những liên kết tại hai đầu thanh được thực hiện nhờ bản lề trụ, cầu hoặc tựa. Phản lực liên kết thanh nằm dọc theo đường nối tâm hai khớp bẩn lề. S SA RB B A Hình 1.1.12 1.4. Lý thuyết về mô men lực. 1.4.1. Mô men của lực lấy đối với một tâm (Một điểm). Thực tế chứng tỏ rằng một lực tác dụng lên vật rắn vừa có khả năng làm cho vật rắn di chuyển vừa có khả năng làm cho vật rắn quay. - 19 -
  20. §Ò c­¬ng m«n häc: C¬ häc vµ søc bÒn vËt liÖu Xét về mômen của một lực đối với một điểm là xét khả năng của lực làm vật quay quanh điểm đó. Giả sử vật rắn có thể quay quanh điểm O cố định. Tác dụng quay mà F gây ra cho vật phụ thuộc vào trị số cua lực (F) và kho ảng cách a từ O đến đường tác dụng của lực. Còn chiều quay mà lực gây ra cho vật có thể là thuận hay ngược chiều kim đồng hồ. Đại lượng đặc trưng cho cả tác dụng quay và chiều quay đó được gọi là mômen của một lực đối với một điểm. Định nghĩa: Mômen của một lực đ ối với một điểm là một đại lượng đại số có giá trị tuyệt đối bằng tích số giữa trị số của lực với cánh tay đòn và có dấu (+) hay (-) tùy thuộc vào chiều quay của lực F quanh tâm O là ngược hay thuận chiều kim đồng hồ. mo ( F ) = F.a mo ( F ): Ký hiệu mômen của lực F đối với điểm O F: Trị số của lực a: Cánh tay đòn F a O Hình 1.1.13 * Cách xác đ ịnh mômen của một lực đối với một điểm: Từ điểm lấy mômenhạ đường vuông góc đến đường tác dụng của lực để tìm cánh tay đòn a. Tính mô men theo công thức, khi xác định chiều quay để lấy dấu cần đứng ở điểm lấy mômen và vòng theo chiều của lực quanh điểm đó. * Ví dụ: X ác đ ịnh mômen của các lực F1 và F2 đối với các điểm A và B như hình vẽ. - 20 -
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2