Dự án xây dựng phòng thí nghiệm sức bền vật liệu

Chia sẻ: Hoàng Lê Khanh Phong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung dự án khảo sát tổng hợp tình hình trang thiết bị các trường ở Tp.HCM. Trên cơ sở đó đánh giá chung về chiều hướng trang thiết bị hiện nay của các trường để rút ra những đề xuất hợp tình, hợp lý xây dựng phòng thí nghiệm sức bền vật liệu. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Dự án xây dựng phòng thí nghiệm sức bền vật liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ KHÍ u -----------    ---------- Tà ng Vũ a- Rị DỰ ÁN XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM Bà SỨC BỀN VẬT LIỆU ĐH ng ườ Tr Vũng Tàu - 2012
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ KHÍ u -----------    ---------- Tà ng Vũ a- DỰ ÁN XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM Rị SỨC BỀN VẬT LIỆU Bà ĐH Nhóm thực hiện: TS. Vũ Văn Thế ng ThS. Lê Hùng Phong ườ Tr Vũng Tàu - 2012
MỤC LỤC u Phần I. Nội dung đề tài Tà 1. Mục tiêu của đề tài Trang 1 1.1. Khả năng khai thác sau đầu tư 1 1.2. Yêu cầu về nội dung thực hành 1 ng 1.3. Những kinh nghiệm thực tế trong công tác đầu tư thiết bị ở các trường 2 2. Nội dung đề tài đã thực hiện 3 2.1. Bài giảng 3 Vũ 2.2. Máy móc, thiết bị 3 2.3. Chọn thiết bị 7 2.4. Bố trí phòng thí nghiệm 7 3. Kết luận chung 7 a- Phần II. Các bài giảng Rị A. Phần tổng quan 9 1. Ý nghĩa việc nghiên cứu bằng thực nghiệm 9 2. Các điểm cần chú ý khi thí nghiệm 9 Bà 3. Phương pháp xử lý các số liệu thí nghiệm 10 B. Thiết bị kéo, nén mẫu 13 1. Máy vạn năng M.A.N 13 ĐH 1.1.Công dụng 13 1.2. Mô tả máy 13 1.3.Cách sử dụng máy 14 2. Máy vạn năng “Malicet Ét Blin” 14 2.1. Công dụng 14 ng 2.2. Cấu tạo máy 14 2.3. Cách sử dụng 17 2.4. Những điều chú ý khi sử dụng máy 17 ườ 3. Máy kéo nén P-50 18 3.1. Công dụng 18 3.2. Cấu tạo máy 18 Tr 3.3. Các thông số kỹ thuật 19 3.4. Hướng dẫn sử dụng 20 C. Dụng cụ đo 21
1. Chuyển vị kế (đồng hồ so) 21 2. Tenxơ mét MK-3 (Ten xơ mét đòn MK-3) 21 3. Tenxơ mét đòn (Kiểu TP-794) 22 u 4. Tấm điện trở 23 Tà 4.1. Nguyên lý của phương pháp đo 23 4.2. Cấu tạo 24 4.3. Phương pháp đo 24 5. Dụng cụ cơ khí đo biến dạng và chuyển vị 25 ng 5.1. Ten xơ mét quang học 25 5.2. Panme 26 Vũ 5.3. Thước cặp 28 5.4. Các chú ý khi sử dụng 29 D. Các bài thí nghiệm 31 Bài 1. Thí nghiệm kéo 31 a- 1.1. Mục đích thí nghiệm 31 1.2. Cơ sở lý thuyết 31 1.3. Mẫu thí nghiệm 31 Rị 1.4. Dụng cụ thí nghiệm 31 1.5. Chuẩn bị thí nghiệm 31 1.6. Tiến hành thí nghiệm 32 Bà 1.7. Tính toán kết quả 32 1.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 33 Bài 2. Thí nghiệm nén mẫu gang 34 2.1. Mục đích thí nghiệm 34 ĐH 2.2. Cơ sở lý thuyết 34 2.3. Mẫu thí nghiệm 34 2.4. Dụng cụ thí nghiệm 34 2.5. Chuẩn bị thí nghiệm 34 ng 2.6. Tiến hành thí nghiệm 34 2.7. Tính toán kết quả 34 2.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 35 ườ Bài 3. Xác định mô đun đàn hồi trượt G 36 3.1. Mục đích thí nghiệm 36 3.2. Cơ sở lý thuyết 36 Tr 3.3. Mô hình thí nghiệm 36 3.4. Dụng cụ thí nghiệm 37 3.5. Chuẩn bị thí nghiệm 37
3.6. Tiến hành thí nghiệm 37 3.7. Tính toán kết quả 37 3.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 38 u Bài 4. Xác định mô đun đàn hồi E và góc xoay trong dầm chịu uốn ngang phẳng 39 Tà 4.1. Mục đích thí nghiệm 39 4.2. Cơ sở lý thuyết 39 4.3. Mô hình thí nghiệm 40 4.4. Dụng cụ thí nghiệm 40 ng 4.5. Chuẩn bị thí nghiệm 40 4.6. Tiến hành thí nghiệm 41 Vũ 4.7. Tính toán kết quả 41 4.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 41 Bài 5. Xác định chuyển vị thẳng đứng của bản phẳng chịu uốn 42 5.1. Mục đích thí nghiệm 42 a- 5.2. Cơ sở lý thuyết 42 5.3. Mô hình thí nghiệm 43 5.4. Dụng cụ thí nghiệm 43 Rị 5.5. Chuẩn bị thí nghiệm 43 5.6. Tiến hành thí nghiệm 43 5.7. So sánh kết quả 43 Bà 5.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 44 Bài 6. Xác định Mô đun đàn hồi E và G của vật liệu chịu uốn xoắn đồng thời 45 6.1. Mục đích thí nghiệm 45 6.2. Cơ sở lý thuyết 45 ĐH 6.3. Mô hình thí nghiệm 45 6.4. Dụng cụ thí nghiệm 46 6.5. Chuẩn bị thí nghiệm 46 6.6. Tiến hành thí nghiệm 47 ng 6.7. Tính toán kết quả 47 6.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 47 ườ Phần III. Những thông tin về trang thiết bị thí nghiệm SBVL Mở đầu 48 A. Các thiết bị kéo nén 48 Tr 1. Phân loại 48 1.1. Máy kéo nén thủy lực vận hành bằng tay 48 1.2. Máy kéo sử dụng động cơ điện 50
1.3. Máy kéo nén điều khiển tự động 51 1.4. Một số chỉ dẫn chi tiết các bộ phận 53 2. Một số thiết bị có chức năng khác nhau do các hãng giới thiệu 55 u 2.1. Dòng máy thủy lực 55 Tà 2.2. Phép đo cơ tính 56 2.3. Kết quả kiểm tra 56 2.4. Tiêu chuẩn kiểm tra 56 2.5. Các model chuẩn 57 ng 2.6. Đặc điểm cấu tạo 57 2.7. Các model khả năng tác lực thấp 58 Vũ 2.8. Các model khả năng tác lực cao 58 2.9. Các model chuyên dụng 59 2.10. Các model chế tạo riêng biệt 61 2.11. Bộ điều khiển 62 a- 2.12. Thiết bị phụ trợ 62 B. Khối các thiết bị uốn, xoắn và uốn xoắn kết hợp 64 1. Trường Đại học Giao Thông Vận Tải (Cơ sở 2) 65 Rị 2. Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM 66 3. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM 67 Bà Phần IV. Phương án chọn thiết bị và bố trí phòng thí nghiệm 1. Chọn phương án và bố trí trang thiết bị trong phòng thí nghiệm 70 2. Danh sách trang thiết bị và dự trù kinh phí 71 ĐH 3. Bản vẽ thiết kế và chế tạo các thiết bị uốn, xoắn, nén 71 4. Bản vẽ thiết kế phòng thí nghiệm 71 5. Đĩa bài giảng 71 ng ườ Tr
Phần I NỘI DUNG ĐỀ TÀI u Tà 1. Mục tiêu của đề tài Khoa xây dựng và cơ khí ra đời đến nay đã được 5 năm, có 2 khoá sinh viên tốt nghiệp ra trường phục vụ nhu cầu nhân lực cho khu vực Đông Nam Bộ thuộc chuyên ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp. Bên cạnh đội ngũ giảng viên cơ hữu hiện có, ng khoa cũng đã mời những giảng viên có trình độ cao ở các trường Đại học tham gia giảng dạy và đào tạo sinh viên. Nhìn chung, hiện nay ở mức độ nào đó đội ngũ giảng viên đã đảm nhiệm tốt các công việc giảng dạy lý thuyết khi lên lớp, song do trang thiết bị và phương tiện phục vụ cho việc thực hành của sinh viên còn nhiều hạn chế, vì thế đã ảnh Vũ hưởng rất lớn đến chất lượng học tập của sinh viên. Như vậy có thể nói cho đến nay việc đầu tư trang thiết bị nhằm phục vụ cho công tác đào tạo sinh viên ở khoa là một vấn đề rất bức thiết. Tuy vậy, trong điều kiện của trường hiện nay, chúng ta cũng cần có những tính toán sao cho hợp lý. Bởi vì không thể a- đầu tư cùng lúc hàng chục phòng thí nghiệm cho khoa với một nguồn kinh phí quá lớn mà khả năng khai thác không phải lúc nào cũng hiệu quả. Qua quá trình trao đổi, bàn bạc với các chuyên gia trong và ngoài trường, chúng tôi thấy trong điều kiện kinh phí, số lượng sinh viên hiện có và khả năng khai thác sắp tới, Rị chúng tôi đề nghị nhà trường xem xét trước mắt đầu tư xây dựng cho khoa một phòng thí nghiệm Sức bền vật liệu (kinh phí dự kiến trên dưới 300 triệu). Đề nghị của Khoa dựa trên cơ sở phân tích sau đây: 1.1. Khả năng khai thác sau đầu tư Bà Phòng thí nghiệm Sức bền vật liệu sẽ phục vụ cho sinh viên thuộc ngành Xây dựng dân dụng&công nghiệp và ngành Cơ khí. Với số lượng sinh viên hiện nay và tương lai, việc khai thác sẽ có hiệu quả vì sẽ tiết kiệm được chi phí thuê mướn từ các cơ sở đào tạo ngoài trường. ĐH 1.2. Yêu cầu về nội dung thực hành Theo quy định của Nhà nước, các thí nghiệm để xác định các đại lượng đặc trưng cơ lý của một vật liệu nào đó để đem thiết kế theo yêu cầu kỹ thuật cao phải có tới 23 phần kiểm định (Tiêu chuẩn của Tổng cục đo lường chất lượng sản phẩm, mà ở khu vực phía Nam là trung tâm đo lường chất lượng 3 đóng ở TpHCM chịu trách nhiệm quản lý ng công việc này). Các vật liệu sản xuất ra cần phải được kiểm định các đặc trưng cơ lý để có thể đưa vào chế tạo phục vụ các yêu cầu kỹ thuật, đó là mô đun đàn hồi E, mô đun trượt G … Ngày nay, tất cả các vật liệu dùng để chế tạo trong kỹ thuật khi đem bán ở thị ườ trường của nhiều công ty lớn đều có ghi đầy đủ các thông số cơ lý trên, song rất nhiều vật liệu sản xuất ra không đảm bảo, không có đầy đủ các chi tiêu cơ lý nên phải tiến hành kiểm tra và đánh giá, công việc này thuộc về các cơ quan kiểm tra chất lượng Nhà nước. Các kỹ sư Xây dựng và Cơ khí khi sử dụng vật liệu phải để ý đến chuyện này, phải nắm Tr các nguyên tắc về việc kiểm định những đặc trưng cơ lý của các vật liệu mà mình sẽ dùng để có vấn đề gì trục trặc biết để xử lý. 1
Do yêu cầu đó các trường Đại học đã đưa vào cho sinh viên học sinh chính khoá dưới dạng thực hành các môn học này, nhưng với sự đào tạo vừa phải giúp cho sinh viên nắm được nguyên lý, nguyên tắc mà thôi. Nên trong 23 bài học mà cơ sở kiểm định đặt ra u thì các trường chỉ chọn 6 bài chủ yếu đó là: Bài 1: Thí nghiệm kéo mẫu thép Tà Bài 2: Thí nghiệm nén mẫu gang Bài 3: Xác định mô đun đàn hồi trượt G Bài 4: Xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu và góc xoay trong dầm chịu uốn ng ngang phẳng Bài 5: Xác định chuyển vị thẳng đứng của bản phẳng chịu uốn Bài 6: Xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu và mô đun đàn hồi trượt G của vật Vũ liệu trục chịu uốn xoắn đồng thời. Gắn với nó là 5 loại thiết bị để thực hiện nhiệm vụ đặt ra, gồm các thiết bị sau: 1. Một máy kéo nén thủy lực 150 kN để xác định giới hạn chảy  c , giới hạn bền  b , độ dãn dài tương đối khi đứt  % , độ thắt tương đối  % a- 2. Thiết bị xoắn thuần túy (để xác định mô đun đàn hồi trượt G của vật liệu) 3. Thiết bị dầm chịu uốn ngang phẳng (để xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu và góc xoay). Rị 4. Thiết bị bản phẳng chịu uốn (để xác định chuyển vị thẳng đứng) 5. Thiết bị trục uốn xoắn đồng thời (để xác định mô đun đàn hồi trượt G và mô đun đàn hồi E của vật liệu). Bà (Các mô hình này có bản vẽ chế tạo đính kèm). 1.3. Những kinh nghiệm thực tế trong công tác đầu tư thiết bị ở các trường Dựa vào các yêu cầu trên và các thiết bị phải có, các trường đã tổ chức các phòng thí nghiệm Sức bền vật liệu theo những quan điểm khác nhau và không thiếu các trường ĐH hợp gây lãng phí rất lớn và không có hiệu quả trong công tác đào tạo. Có trường đã đầu tư số lượng máy rất lớn với các máy móc cực kỳ hiện đại, nhà trường sợ hư hỏng cho nên chỉ để các thầy chuyên môn vận hành còn sinh viên đứng kiến tập. Rồi có những thiết bị tự động cao, ta chỉ cần đưa những dữ liệu cụ thể, bấm nút là máy chạy tức thì. Có những chỉ tiêu cơ lý cần thiết, sinh viên không biết quá trình xử lý trung gian là gì? Việc thực tập sẽ tẻ nhạt sinh viên không có được sự lao động chân tay và động não gây ra chán nản ng và kết quả học tập sẽ không có là bao. Vấn đề lãng phí trong đầu tư thiết bị thí nghiệm và được nhắc đến ở nhiều trường, nhiều buổi hội thảo, gây nhức đầu cho các nơi đầu tư này. Mấy năm trước Trường Đại ườ học Bách khoa TpHCM đã xây dựng hẳn một đề tài nghiên cứu về vấn đề này nhằm lấy mục tiêu: - Số tiền đầu tư không cần nhiều nhưng vẫn có được các thiết bị phục vụ tốt cho các yêu cầu thực tập. Tr - Sinh viên phải được trực tiếp thực tập trên máy và trong quá trình thực tập sinh viên phải sử dụng sự khéo léo đôi bàn tay và bộ óc xử lý, thực sự thao tác trên các thiết bị, thực hiện các tính toán cụ thể. 2
- Các thiết bị phải đơn giản, thao tác dễ dàng, có hư hỏng cũng tự sửa chữa nhanh. - Vì thực tập của sinh viên chỉ đạt yêu cầu nắm được về nguyên lý, thao tác và tiến độ công việc cho nên các thiết bị không cần độ chính xác. u Đề tài này được nghiệm thu và sau đó được nhiều trường chấp nhận dựa vào chế tạo Tà để khai thác phục vụ sinh viên. Các cán bộ tham gia đề tài này mong muốn kế thừa kết quả nghiên cứu trên và tìm hiểu sự triển khai thành quả khoa học này trong các năm gần đây ở các trường nhất là các trường dân lập và tư thục để có những tư liệu chính xác tư vấn cho nhà trường. ng 2. Nội dung đề tài đã thực hiện 2.1. Bài giảng Đây là đề tài nghiên cứu để thực thi về triển khai đào tạo nên công việc đầu tiên Vũ phải soạn bài giảng gồm: - Phải soạn trước 6 bài giảng thực hành sau này giảng cho sinh viên (6 bài giảng này được đính kèm theo) sau này các thầy dựa vào đó để giảng cho sinh viên trước khi thực hành. a- - Chúng tôi quay một đĩa bài giảng của thầy để chiếu cho sinh viên nghe trên cơ sở đó thực hành không cần thầy giảng trực tiếp (đĩa được nhân bản và lưu trong tập hồ sơ này). Rị 2.2. Máy móc, thiết bị Chúng tôi sẽ khảo sát tổng hợp tình hình trang thiết bị các trường ở Tp.HCM. Trên cơ sở đó đánh giá chung về chiều hướng trang thiết bị hiện nay của các trường để rút ra những đề xuất hợp tình, hợp lý xây dựng phòng thí nghiệm sức bền vật liệu ở trường ta. Bà Chúng tôi đã đi khảo sát ở các trường sau: - Chúng tôi đã tìm hiểu và khảo sát ở trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, dưới đây là những hình ảnh một số thiết bị của họ. ĐH ng ườ Tr Hình 1. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM 3
u Tà ng Vũ Hình 2. Hình chụp các mô hình thí nghiệm Nhìn chung, tình hình thiết bị Sức bền vật liệu ở Đại học Bách khoa Tp.HCM phần nhiều do chính phủ Liên Xô (cũ) viện trợ. Các thiết bị đến nay đã cũ và hư hỏng nặng. a- Hiện tại họ đang dần sử dụng kết quả nghiên cứu của đề tài để trang bị cho mình và sản xuất bán cho các trường khác (như Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM). - Chúng tôi đã khảo sát trường Đại học Giao thông Vận Tải (cơ sở 2) tại Thủ đức, đây là một số thiết bị của họ: Rị Bà ĐH ng ườ Hình 3. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Giao thông Vận Tải (cơ sở 2) Tr 4
u Tà ng Vũ a- Hình 4. Các mô hình thí nghiệm được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Giao Thông Vận Tải (cơ sở 2) - Chúng tôi đã khảo sát ở trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, đây là một Rị số thiết bị của họ: Bà ĐH ng ườ Hình 5. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Tr Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Đây là trường được chính phủ Cộng hòa dân chủ Đức viện trợ rất đầy đủ và đa dạng. Hiện nay tiếp tục được nước Đức bổ sung thêm, các cán bộ ở phòng thí nghiệm sức 5
bền vật liệu ở đây cũng đã chế tạo bổ sung thêm các thiết bị theo mô hình thiết kế của trường Đại học Bách khoa TpHCM. - Chúng tôi đã khảo sát tại trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM, sau đây u là một số hình ảnh về thiết bị của họ: Tà ng Vũ a- Hình 6. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM Rị Bà ĐH ng ườ Tr Hình 7. Các mô hình thí nghiệm được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM 6
Tổng quát chung về tình hình trang thiết bị phòng thí nghiệm vật liệu hiện nay ở các trường dân lập và tư thục là đầu tư các trang thiết bị với giá thành vừa phải và khai thác có hiệu quả, đặc biệt là mô hình mà đề tài nghiên cứu trường Đại học Bách khoa đề xuất. u Mô hình này đã được áp dụng tại trường Kỹ Thuật Công Nghệ TpHCM, Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM, Đại học Tôn Đức Thắng, Đại học Giao Thông Vận Tải cơ sở 2, Đại học Tà Bán công TpHCM. Ý kiến của chuyên gia thuộc trung tâm kiểm định chất lượng sản phẩm 3 tại TpHCM là chấp nhận xu hướng đầu tư trang thiết bị hiện nay của các trường Đại học như chúng tôi trình bày ở trên. Đồng thời thống nhất là các trang thiết bị, vật tư hiện nay là ng thiết thực, giá thành không cao nhưng đáp ứng được tất cả yêu cầu thực tập của sinh viên, cho đây là hướng đi nên khuyến khích. Ý kiến tư vấn của những người tham gia đề tài: đề nghị nhà trường chấp nhận xu Vũ hướng chung trong đầu tư thiết bị hiện nay mà các trường đã làm và đã được trung tâm kiểm định chất lượng sản phẩm 3 tại TpHCM thừa nhận. 2.3. Chọn thiết bị - Trong phần này, chúng tôi giới thiệu các dạng máy kéo sản xuất nước ngoài có thể mua và giá cả của một số máy mà chúng tôi lưu ý “có bảng báo giá đính kèm”. a- - Các thiết bị còn lại sẽ chọn theo mô hình đề tài nghiên cứu của Đại học Bách khoa, đồng thời là các thiết bị được sử dụng rộng rãi ở các trường hiện nay. - Trong này gồm bản thiết kế để chế tạo (kèm theo) Rị - Giá thành sản xuất là 60 đến 100 triệu đồng 2.4. Bố trí phòng thí nghiệm Việc học thí nghiệm đối với sinh viên thường được chia ra từng lớp khoảng 20 và Bà 30 sinh viên tùy theo độ rộng của phòng và số lượng trang thiết bị thí nghiệm. Để cho công việc học tập được thuận lợi người ta thường phân chia phòng thí nghiệm thành các khu vực chức năng như: khu lắp đặt thiết bị, khu cung cấp nguồn điện, khu làm vệ sinh sau khi làm thí nghiệm, khu chế tạo mẫu và chuẩn bị mẫu, khu lưu giữ phụ kiện máy móc và khu bàn đặt mẫu để sinh viên đo đạc và ghi chú số liệu, khu sinh viên ngồi học lý ĐH thuyết, bảng, màn hình để thầy giảng, hệ thống quạt và đèn chiếu sáng … Tất cả các khu vực trên phải được bố trí hợp lý để các thao tác thực tập được thuận tiện. Kèm theo bảng chúng tôi đưa ra 2 phương án bố trí phòng thí nghiệm cho nhóm 20 sinh viên và nhóm 30 sinh viên thực hành (Bản thiết kế gửi kèm). 3. Kết luận chung ng Sau khi tìm hiểu chủ trương xây dựng các phòng thí nghiệm cho khoa Xây dựng & Cơ khí của trường, tìm hiểu và đánh giá tính cấp thiết của việc thành lập phòng thí nghiệm, khả năng khai thác thực tế trong giai đoạn hiện nay của các phòng thí nghiệm mà ườ khoa cần có; trên tinh thần trách nhiệm trong tư vấn cho nhà trường mua sắm trang thiết bị, chúng tôi đã cử cán bộ đi tìm hiểu ở các trường đã trang bị các cơ sở thí nghiệm rồi phân tích các mặt mạnh, mặt yếu, các sai lầm trong quá trình đầu tư của các cơ sở này, chúng tôi kiến nghị nhà trường trong thời gian tới đầu tư xây dựng cho khoa phòng thí Tr nghiệm sức bền vật liệu theo mô hình thiết kế của trường Đại học Bách khoa Tp.HCM. Hiện nay, mô hình này đã được nhiều trường chế tạo hoặc mẫu của Bách khoa Tp.HCM về lắp đặt (như Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM) ưu điểm của hệ thống thiết bị đã được các trường chấp nhận: 7
1. Phục vụ tốt các yêu cầu thực hành của sinh viên. 2. Đơn giản, các xưởng cơ khí có thể chế tạo được, khi hư hỏng rất dễ sửa chữa. u 3. Giá thành không quá cao, khoảng 200 triệu 4. Các thiết bị đều nhỏ, nhẹ, dễ lắp đặt Tà Nhằm xây dựng hệ thống tư vấn khả thi chúng tôi đã thăm dò giá cả, quy trình sản xuất và các bản thiết kế chế tạo (nếu như trường muốn) thiết kế cụ thể 2 loại phòng thí nghiệm dạy nhóm 20 sinh viên, nhóm 30 sinh viên và bài giảng chi tiết cho 5 bài thực ng hành, ngoài ra còn có 1 đĩa ghi hình bài giảng trên lớp của thầy và hướng dẫn thực hành cụ thể để chiếu trên màn hình hướng dẫn các em thực tập. Trên phương diện tổng thể, nếu nhà trường đồng ý phương án khoa đề xuất thì ngay sau khi lắp đặt xong thiết bị đã có thể tiến hành cho sinh viên thực tập. Vũ Trên đây là toàn bộ nội dung công việc đã làm theo yêu cầu của đề tài đăng ký với trường. a- Rị Bà ĐH ng ườ Tr 8
Phần II CÁC BÀI GIẢNG u Tà A. PHẦN TỔNG QUAN 1. Ý nghĩa việc nghiên cứu bằng thực nghiệm ng Môn sức bền vật liệu là môn khoa học thực nghiệm với đối tượng nghiên cứu là vật thể rắn có trong thực tế (có kể đến biến dạng được chế tạo từ những vật liệu khác nhau). Khi nghiên cứu các dạng chịu lực (kéo nén đúng tâm, uốn, xoắn, cắt và chịu tải phức tạp, chúng ta giả thiết các vật liệu đều có một số tính chất chung như: liên tục, đồng nhất, Vũ đẳng hướng, đàn hồi ….) nhưng mỗi loại vật liệu đều có cơ tính khác nhau, trong đó 2 cơ tính tiêu biểu nhất là: tính chịu lực (độ bền của vật liệu) và tính biến dạng (tính dẻo, tính dai …) của vật liệu. Vì vậy khi sử dụng vật liệu (tính toán cụ thể như kiểm tra, thiết kế hay định tải trọng cho phép …) thì việc biết cơ tính của mỗi vật liệu như vậy là vấn đề rất cần thiết trong kỹ thuật. Đó là mục đích của các thí nghiệm xác định đặc trưng cơ tính a- của vật liệu. Mặt khác những lý thuyết tính toán còn dựa trên các giả thuyết gần đúng về biến dạng của vật thể dẫn đến kết quả tính toán cũng gần đúng. Để đánh giá mức độ đáng tin Rị cậy của các lý thuyết người ta dựa vào kết quả đo lường về ứng suất và biến dạng (nội lực và chuyển vị) trên các vật thể ở trạng thái chịu lực rồi so sánh với kết quả lý thuyết. Nếu sự chênh lệch không quá giới hạn cho phép thì kết quả có thể chấp nhận được và lý thuyết tính toán cũng chấp nhận được. Ngoài ra trong điều kiện làm việc thực tế, còn Bà nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của công trình hay chi tiết máy (chế độ thi công, chế độ gia công, chế độ tác dụng lực lên vật thể …) do đó người ta thường đo ứng suất và biến dạng (nội lực và chuyển vị) của công trình hay máy móc ở điều kiện làm việc thực của nó hoặc trong mô hình thu gọn. Những thí nghiệm kiểm tra lý thuyết tính toán hay kiểm tra sự làm việc của công ĐH trình gọi là những thí nghiệm kiểm tra hay còn gọi là thí nghiệm công trình. Tóm lại có thể phân các thí nghiệm làm 2 phần: - Nhóm tìm đặc trưng cơ tính gồm: kéo, nén, xoắn, cắt, uốn đơn giản … - Nhóm kiểm tra công thức (hay kiểm tra phương pháp tính) và điều kiện làm việc của công trình như đo chuyển vị của lò xo, xác định ứng suất trong các thanh ng với các dạng chịu lực khác nhau. 2. Các điểm cần chú ý khi thí nghiệm Khi tiến hành thí nghiệm, sinh viên cần chú ý các điểm sau: ườ + Nắm vững thao tác máy bằng cách đọc kỹ tài liệu hướng dẫn và nhờ sự giúp đỡ của cán bộ hướng dẫn. + Ước lượng tải trọng tối đa để chọn cấp tải trọng của máy, điều chỉnh số không Tr tương ứng và chọn cấp gia tải thí nghiệm. + Phản ứng kịp thời khi gặp rắc rối: xả áp lực, tắt máy, dừng thí nghiệm 9
+ Đối với máy thủy lực nên gia tải bằng cách mở van dầu, không nên gia tải bằng điện có thể gây cháy mô tơ. + Số đọc trong các thiết bị đo: u - Độ ngờ tuyệt đối của số đọc là phân nửa vạch phân độ Tà - Ghi số đọc có nghĩa: chỉ ghi số đọc ta đoán được Thí dụ: 8,6 với số đọc chia vạch 1, 2, 3 8 là số chắc chắn ng 6 là số đoán đầu tiên Độ ngờ của số đọc là 0,5 3. Phương pháp xử lý các số liệu thí nghiệm Vũ + Tính kết quả đại lượng đo bằng phương pháp bình phương cực tiểu Giả sử chúng ta có một chuỗi số biểu thị một đại lượng gồm n lần quan sát x1, x2, …, xn. Thông thường chúng ta dùng trị số trung bình cộng của các số liệu trên đặc trưng cho giá trị của đại lượng quan sát. a- 1 n xtb   xi n i 1 (1) Ta thấy sai số giữa trị số trung bình xtb và trị số mỗi lần đọc xi là: Rị di  xi  xtb Gọi S là tổng số bình phương của các sai số di là: n n 2 S   d i2    xi  xtb  i 1 i 1 Bà Muốn cho S cực tiểu ứng với xtb thì n S  0    2  xi  xtb    0 xtb i 1 Từ đó rút ra: ĐH n 1 n  x  nx i 1 i tb  0  xtb   xi n n1 Ta tìm lại được công thức (1). Đó là công thức áp dụng đơn giản nhất của phương pháp bình phương cực tiểu. + Phương pháp xử lý số liệu có độ chính xác cao hơn ng Chúng ta có thể dùng phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm có độ chính xác cao hơn như sau: Gọi x và y là hai đại lượng liên hệ với nhau bằng một hằng số, ứng với các trị số ườ x1,x2,….,xi,…xn ta có các trị số của y tương ứng là y1,y2,….,yi,…yn. Giả sử xi và yi liên hệ với nhau bằng một hàm số bậc nhất yi  axi  b . Trên đồ thị biểu diễn những điểm có tọa độ (xi, yi) tập hợp các điểm xi, yi sẽ tạo thành đường thẳng trong mặt phẳng (xy). Vấn đề đặt ra ở đây là chọn đường thẳng y = ax + b qua việc chọn Tr các hệ số a, b như thế nào để nó sát nhất với đường cong thực nghiệm. Tức là ta phải có 2 các hệ số a, b như thế nào để cho tổng bình phương các hiệu số  yi   axi  b   nhỏ nhất. 10
n 2 Có nghĩa là: S    yi   axi  b   nhỏ nhất qua việc chọn a, b. Bài toán tối ưu i 1 được đưa về giải hệ phương trình u n n   nb  a  xi   yi Tà S S  i 1 i 1  0, 0 n n n a b b x  a x 2  x y   i1 i i 1 i i 1 i i Giải ra ta tìm được ẩn số ng n  n  n  n  xi yi    xi    yi  a  i 1 n  i 1   i 1  2 n xi2    xi  Vũ i 1 n (2)   n 2   n  n    i    i    i i    xi  y x  x y b   i 1   i 1   i 1 2   i 1  n  n  n  xi2    xi   i 1  a- i 1 Và phương trình y = ax + b với a, b được tính theo (2) biểu diễn đường thẳng trung bình cần tìm. Trường hợp x, y liên hệ với nhau không phải là tuyến tính mà qua các hàm bậc cao ví dụ Rị như y  ax 2  bx  c ta có: n 2  S    yi  axi2  bxi  c  i 1 Bà Ta có các phương trình để xác định các đại lượng a, b, c như sau: S S S  0,  0, 0 a b c Thí dụ bằng số: ĐH Số thứ tự đọc Trị số đọc xi 1 5,30 2 5,75 3 6,77 ng 4 5,26 5 4,33 6 5,45 7 6,09 ườ 8 5,64 9 5,81 10 5,75 Tr n x i 1 i  56,13 11
1 10 1 xtb   n i 1 xi  (56,13)  5, 613 10 u Thông thường các thí nghiệm sức bền vật liệu được tiến hành trong giai đoạn đàn Tà hồi thì mối liên hệ giữa lực (gồm lực hay mômen) và biến dạng (biến dạng dài hay góc) là tuyến tính. Nên tùy theo đại lượng cần xác định có thể dễ dàng tính theo phương pháp bình phương cực tiểu. Ví dụ: 1 1,0 1,2 1,2 1,0 ng 2 1,6 2,0 3,2 2,56 3 3,4 2,4 8,16 11,56 4 4,0 3,5 14,00 16,0 Vũ 5 5,2 3,5 18,20 27,04 5 5 5 5 2 x i 1 i  15, 2 ; y i 1 i  12, 6 x y i 1 i i  44, 76 ; x i 1 i  58, 6 Đo được Tính thêm Và: a 5  44,76   (15, 2)(12, 6) 5(58,16)  (15, 2) 2  0, 540 a- Rị (12, 6)  58,16   (44, 76)(15, 2) b  0,878 5(58,16)  (15, 2) 2  y  0, 54 x  0,878 Bà ĐH ng ườ Tr 12
B. THIẾT BỊ KÉO, NÉN MẪU Một số loại máy kéo nén dùng trong các phòng thí nghiệm hiện có: u 1. Máy vạn năng M.A.N Tà 1.1. Công dụng Để làm thí nghiệm kéo, nén, uốn, bẻ cong và nén điểm, máy có thể dùng với 4 cấp tải trọng khác nhau: 6 tấn, 20 tấn, 40 tấn, 60 tấn và có thể tạo được tải trọng lập lại. Ngoài ra còn có bộ phận vẽ biểu đồ liên hệ giữa lực và biến dạng. ng 1.2. Mô tả máy (Hình 1) Máy gồm bệ máy (1), giá đỡ gồm 2 trục thẳng đứng (2), ở hai đầu trụ gắn liền một dầm ngang (3) tạo thành khung vững chắc cố định. Trong bệ (1) còn có trục (4) bao ngoài Vũ bởi một màng cao su, trục này di chuyển lên xuống nhờ một động cơ điện mà công tắc là bàn đạp (5). Trục (4) đỡ bệ (6) có mang bộ phận ngàm dưới thớt kéo (7). Dầm ngang (3) đỡ một trục có piston (8) tận cùng bằng một khối (9) bên trong máng xi lanh, liên lạc với hệ thống dầu trong thùng máy bằng đường ống dẫn dầu cao áp (10). Trục mang piston (8) và khối (9) được giữ bằng hai trục thẳng đứng xuyên qua dầm ngang (3) tạo thành một a- khung vững chắc di chuyển được nhờ piston (8). Phía dưới của dầm (12) mang ngàm thử kéo bên trên (7), mặt dầm (12) còn có một rãnh để đặt các gối tựa thử uốn hay thử nén. Hệ thống bơm dầu được đặt trong thùng máy (13), gia tăng áp lực dầu bằng động cơ điện và điều khiển bằng cần tăng hay giảm lực (14), muốn tăng áp lực chậm có thể dùng Rị núm (15) mở ngược chiều kim đồng hồ. Áp lực của dầu được thông với kim chỉ áp lực di chuyển trên mặt đồng hồ (16) có phân 3 cấp tải trọng 20 tấn, 40 tấn và 60 tấn. Bà ĐH ng ườ Hình 1 Tr Cấp tải được điều chỉnh bằng hệ thống bánh tải trong ở mặt sau của thùng máy (13). Khi thay đổi bánh tải trong và bật công tắc điện tương ứng cấp tải cần sử dụng ta sẽ có đèn báo hiệu ở mặt trên thùng máy, có đèn báo hiệu chỉ 4 cấp tải trọng của máy. Phía 13
dưới 4 bóng đèn có 2 hàng nút, hàng thứ nhất để giữ tải khởi động bằng nút đen ở giữa và tắt hàng nút đỏ. Máy còn có hệ thống vẽ biểu đồ (tự động) liên hệ giữa lực và biến dạng bằng thanh u mang bút vẽ (17) tỳ lên ru lô (18) quay được nhờ hệ thống ròng rọc. Tà 1.3. Cách sử dụng máy a. Tải trọng tĩnh - Đo kích thước mẫu thử ước lượng mức tải trọng cần dùng. - Điều chỉnh bánh xe tải trọng và bật công tắc điện vẽ tải trọng tương ứng , xem đèn ng báo hiệu cấp tải có đúng không. - Khởi động máy bằng nút đen của hàng nút dưới (thứ hai) Vũ - Điều chỉnh số không của cấp tải trọng bằng nút vặn (19) - Cho mẫu vào vị trí thử bằng cách di chuyển bệ (7) bằng bàn đạp (5) hay di chuyển dầm ngang (12) bằng cần tăng lực (14). - Kiểm soát bút vẽ biểu đồ (17) và cuộn ru lô (18). a- - Dùng núm (15) tăng lực một cách từ từ hay theo tốc độ mong muốn. - Thí nghiệm xong, khóa núm (15) (xoay thuận chiều kim đồng hồ) để đóng dầu, dùng cần (14) xã áp lực cho dầm ngang (12) xuống vị trí thấp nhất. Tắt máy. Rị b. Tải trọng động Gạt cần sang chữ Oynamiques, mở van dầu vào mano-metre max và min (quay ngược chiều kim đồng hồ) tăng lực bằng Relage fin đồng thời bật núm điện của bộ phận động, điều chỉnh cho lực tăng chầm chậm. Khi lực đã tăng đến trị số max thì chỉnh núm Bà charge max để lực giảm xuống, khi lực giảm đến trị số min thì chỉnh núm charge min để lực lại tăng lên. Sau khi thí nghiệm xong, số chu kỳ tăng lực sẽ đọc trên đồng hồ đếm. Tắt điện ở bộ phận động và gạt cần về chữ Statiquess. ĐH Muốn kim đồng hồ max và min cố định, phải khóa bằng van dầu ở giữa chữ max và min. Mỗi khi thay đổi giá trị lực, phải mở van dầu giữa chữ max và min rồi sau đó mới khóa lại. 2. Máy vạn năng “Malicet Ét Blin” 2.1. Công dụng ng Dùng để làm các thí nghiệm: kéo, nén, uốn, bẻ cong, cắt và nén điểm cho kim loại. Máy có thể dùng với 4 cấp tải trọng khác nhau: 3 tấn, 6T, 15T và 30T. Máy còn có bộ phận vẽ được đồ thị biểu diễn sự liên hệ giữa lực và biến dạng (biểu đồ kéo hoặc nén). ườ 2.2. Cấu tạo máy (Hình 2) Máy được đặt thẳng đứng và dùng áp lực thủy tĩnh (Hệ thống bơm dầu) để gia tải. Bộ phận điều khiển được thu gọn trong các hộp với những nút bấm gần nhau và những Tr núm vặn nên sử dụng tương đối đơn giản. Máy gồm 3 bộ phận chủ yếu: máy chính, bộ phận bơm dầu và bộ phận đo đạc vẽ đồ thị, tất cả được đặt trên thùng máy hợp thành một khối duy nhất. 14