Sức bền vật liệu - Chương 2: Kéo nén đúng tâm

SͨC BɽN VɩT LIʃU GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHʃ TRƯỜNG ĐɝI H͌C NÔNG LÂM TP.HCM Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 2 - Sͩc Bɾố Vɪt LỌʄỘ Chương 2 KÉO NÉN ĐÚNG TÂM (Thanh chịu lực dọc trục) Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 3 - N͘I DUNG 1. Định nghĩa 2. Lực dọc – Biểu đồ lực dọc 3. Ӭng suất pháp 4. Biến dạng 5. Đặc trưng cơ học cӫa vật liệu 6. Ӭng suất cho phép – Hệ số an toàn – Ba dạng bài toán 7. Thế nĕng biến dạng đàn hồi 8. Bài toán siêu tĩnh Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 4 - 1. ĐʇNH NGHĨA Thaốh chʈỘ ỎỰỒ (ốỰố) đềốg tâm ốɼỘ trêố m͍Ọ mɴt cắt ốgaốg chʆ có m͙t thậốh ồhầố lͱc d͍c Nz Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 5 - 2. LͰC D͌C – BIɿU Đ͒ LͰC D͌C a) Quy ước dấu Kéo Nén Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 6 - 2. LͰC D͌C – BIɿU Đ͒ LͰC D͌C b) Phương pháp tính: Phương pháp mặt cắt - Chia thanh thành các đoạn - Cắt 1 mặt cắt ở giữa đoạn - Giữ lại một phần, thay thế phần bỏ đi bằng nội lực tương ӭng - Viết phương trình cân bằng cho phần giữ lại Nội lực + Ngoại lực = 0 => Nội lực Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 7 - 2. LͰC D͌C – BIɿU Đ͒ LͰC D͌C b) Phương pháp tính: Phương pháp mặt cắt Ví dụ 1: 0 0 10 z z z F N P N P kN         Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 8 - 2. LͰC D͌C – BIɿU Đ͒ LͰC D͌C b) Phương pháp tính: Phương pháp mặt cắt Ví dụ 2: 0 0 0 10 2 0 10 4 10 2 4 2 z z z z z F N P q.z N P q.z Khi z N . kN Khi z N . kN                    z Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 9 - 2. LͰC D͌C – BIɿU Đ͒ LͰC D͌C c) Biểu đồ nội lực: Đ͓ thʈ bỌʀỘ dỌʂố sͱ bỌɼố thỌêố cͧa Nz d͍c theỒ trͥc thaốh g͍Ọ lậ bỌʀỘ đ͓ lͱc d͍c Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 10 - 2. LͰC D͌C – BIɿU Đ͒ LͰC D͌C c) Biểu đồ nội lực: Ví dụ 3: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 11 - 2. LͰC D͌C – BIɿU Đ͒ LͰC D͌C d) Quan hệ vi phân: zdN q dz   Đạo hàm bậc nhất cӫa lực dọc theo z bằng tải trọng phân bố.  Vẽ nhanh biểu đồ lực dọc: - Có lực tập trung => có bước nhảy - Giá trị bước nhảy = Lực tập trung - Có lực phân bố => Lực dọc cao hơn lực phân bố 1 bậc Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 12 - 3. ͨNG SUɡT PHÁP Trên MCN Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 13 - 3. ͨNG SUɡT PHÁP Trên MCN TheỒ cẾốg thͩc lỌêố hʄ gỌͯa ͩốg sỘɢt ộậ ố͙Ọ lͱc z z z z F F N dF dF F       z z N F   DɢỘ cͧa z ồhͥ thỘ͙c ộậỒ dɢỘ cͧa Nz Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 14 - 3. ͨNG SUɡT PHÁP Trên mặt cắt nghiêng Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 15 - 4. BIɻN DɝNG 1) Biến dạng dọc: z z z N E EF    Định luật Hook: z z dz dz .dz dz      Biến dạng dọc tương đối: 0 0 l l z z Nl dz dz EF      Độ dãn (độ co): EF – độ cứng của thanh chịu kéo nén Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 16 - 4. BIɻN DɝNG E – Mô đun đàn hồi (N/m2) – chỉ phụ thuộc vật liệu Vật liệu E (N/m2 = Pa) Thép chứa từ 0,15% đến 0,2 % cacbon 20.1010 Thép làm lò xo 22.1010 Thép niken 19.1010 Gang xám 11,5.1010 Đồng 12.1010 Đồng thau (1012).1010 Nhôm (78).1010 Gỗ dọc thớ (0,81,2).1010 Cao su 8.1010 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 17 - 4. BIɻN DɝNG 1) Biến dạng dọc: 0 0 l l z z Nl dz dz EF     Độ dãn (độ co): zNKhi const EF  zN .ll EF     ii iiz i FE lNll - Trên suốt chiều dài l: - Trên từng đoạn li: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 18 - 4. BIɻN DɝNG 2) Biến dạng ngang: x y z      - hệ số Poisson: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 19 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 20 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 21 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 22 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU 1) Thí nghiệm kéo: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 23 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU 1) Thí nghiệm kéo: o tl tl F P o c c F P o B B F P Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 24 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU 1) Thí nghiệm kéo: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 25 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU 2) Thí nghiệm nén: Vật liệu dẻo: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 26 - 5. ĐɳC TRƯNG CƠ H͌C CͦA VɩT LIʃU 3) Thí nghiệm kéo – nén vật liệu giòn: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 27 - 6. ͨốg sỘɢt chỒ ồhỰồ – Hʄ s͑ aố tỒậố – Ba dɞốg bậỌ tỒứố 1) Ӭng suất cho phép – Hệ số an toàn: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 28 - 6. ͨốg sỘɢt chỒ ồhỰồ – Hʄ s͑ aố tỒậố – Ba dɞốg bậỌ tỒứố 1) Ӭng suất cho phép – Hệ số an toàn: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 29 - 6. ͨốg sỘɢt chỒ ồhỰồ – Hʄ s͑ aố tỒậố – Ba dɞốg bậỌ tỒứố 2) Điều kiện bền: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 30 - 6. ͨốg sỘɢt chỒ ồhỰồ – Hʄ s͑ aố tỒậố – Ba dɞốg bậỌ tỒứố 3) Điều kiện cӭng: z max max N [ ] EF        l [ l ]   Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 31 - 6. ͨốg sỘɢt chỒ ồhỰồ – Hʄ s͑ aố tỒậố – Ba dɞốg bậỌ tỒứố 4) Ba dạng bài toán: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 32 - 6. ͨốg sỘɢt chỒ ồhỰồ – Hʄ s͑ aố tỒậố – Ba dɞốg bậỌ tỒứố 4) Ba dạng bài toán: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 33 - 7. THɻ NĔNG BIɻN DɝNG ĐÀN H͒I Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 34 - 7. THɻ NĔNG BIɻN DɝNG ĐÀN H͒I Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 35 - 8. BÀI TOÁN SIÊU TĨNH Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 36 - 8. BÀI TOÁN SIÊU TĨNH Biến dạng do nhiệt: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 37 - 8. BÀI TOÁN SIÊU TĨNH Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 38 - CÂU H͎I Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 39 -