Sức bền vật liệu - Chương 1: Những khái niệm cơ bản

SỨC BỀN VẬT LIỆU GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 2 - Sức Bền Vật Liệu Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 3 - CHƯƠNG 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Nhiệm vụ – Đối tượng 2. Tính đàn hồi của vật thể 3. Các giả thuyết đối với vật liệu 4. Các loại biến dạng và chuyển vị 5. Ngoại lực – Nội lực Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 4 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Vị trí Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 5 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Nhiệm vụ Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 6 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Nhiệm vụ Tính toán độ bền: chi tiết không bị phá hỏng (đứt, gẫy, trượt, Tính toán về độ cứng: chi tiết không bị biến dạng quá lớn. Tính toàn về độ ổn định: chi tiết luôn giữ được hình dạng ban đầu. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 7 - Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 8 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Đối tượng Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 9 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Đối tượng Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 10 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Đối tượng Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 11 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Ba dạng bài toán cơ bản của Sức bền vật liệu  Kiểm tra các điều kiện bền  Xác định kích thước  Xác định tải trọng cho phép Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 12 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Ba dạng bài toán cơ bản của Sức bền vật liệu Bài toán tĩnh định: số phương trình = số ẩn số Tính các thành phần nội lực chỉ cần dựa vào các phương trình cân bằng tĩnh học Bài toán siêu tĩnh: số phương trình < số ẩn số Không thể tính được các thành phần nội lực nếu chỉ cần dựa vào các phương trình cân bằng tĩnh học Cách giải: bổ sung thêm các phương trình biến dạng, phương trình vật lý Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 13 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Phương pháp tính Để xây dựng phương pháp tính, dựa vào:  Phương trình cân bằng tĩnh (hay động)  Phương trình biến dạng  Phương trình vật lý Phương pháp tính:  Phương pháp cộng tác dụng  Nguyên lý độc lập tác dụng Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 14 - 1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG  Phương pháp tính Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 15 - 2. TÍNH ĐÀN HỒI CỦA VẬT LIỆU Vật thể đàn hồi tuyệt đối Sức bền vật liệu nghiên cứu sự làm việc của vật thể trong giới hạn đàn hồi Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 16 - 3. CÁC GIẢ THUYẾT ĐỐI VỚI VẬT LIỆU GT1: vật liệu có tính liên tục, đồng nhất và đẳng hướng GT2: vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi => đàn hồi tuyệt đối GT3: biến dạng của vật thể rất bé so với kích thước của chúng GT4: trạng thái ứng suất và biến dạng không phụ thuộc vào cách đặt lực, chỉ phụ thuộc vào hợp lực Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 17 - 3. CÁC GIẢ THUYẾT ĐỐI VỚI VẬT LIỆU GT4: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 18 - 4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ - Kéo (Tensile Stress) - Nén (Compression Stress) - Uốn (Bending Stress) - Xoắn (Torsion Stress) - Cắt trượt (Shear Stress) Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 19 - 4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ 1. Kéo – nén: Chi tiết chịu tác dụng bởi những lực đặt dọc theo chiều trục thanh Chuyển vị: độ dãn hay độ co Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 20 - 4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ 2. Uốn: Chi tiết chịu tác dụng bởi những lực vuông góc với trục thanh, trục thanh sẽ bị cong đi Chuyển vị: độ võng & góc xoay Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 21 - 4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ 3. Xoắn: Ngoại lực nằm trong các mặt phẳng vuông góc với trục thanh và tạo nên các ngẫu lực trong những mặt phẳng đó Chuyển vị: góc xoắn tuyệt đối & góc xoắn tương đối Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 22 - 4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ 4. Cắt trượt: Dưới tác dụng của ngoại lực, một phần này của thanh có xu hướng trượt đối với phần khác Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 23 - 4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ Biến dạng dài: Biến dạng góc: x dx dx    d dz    Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 24 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 25 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Tải trọng Lực Momen Lực tập trung Lực phân bố Tải trọng tĩnh Tải trọng động Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 26 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 27 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 28 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 29 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 30 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Momen M F.h Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 31 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 1. Ngoại lực: Phản lực liên kết Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 32 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC 2. Nội lực: a) Nội lực – Phương pháp mặt cắt Nội lực + Ngoại lực = 0 => Nội lực Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 33 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC b) Ứng suất tại một điểm 2. Nội lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 34 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC b) Ứng suất tại một điểm 2. Nội lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 35 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC b) Ứng suất tại một điểm 2. Nội lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 36 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC c) Các thành phần nội lực 2. Nội lực:  Hợp lực R trên mặt cắt ngang.  R: phương, chiều, điểm đặt bất kỳ  Dời R về trọng tâm => momen Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 37 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC c) Các thành phần nội lực 2. Nội lực: Nội lực + Ngoại lực = 0 => Nội lực Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 38 - 5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC d) Quan hệ ứng suất và các thành phần nội lực trên MCN 2. Nội lực: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 39 -