Đang tải... (xem toàn văn)
Sức bền vật liệu nghiên cứu vật thể thực (công trình, chi tiết máy...). Vật thể thực có biến dạng dưới tác dụng của nguyên nhân ngoài (tải trọng, nhiệt độ, lắp ráp các chi tiết chế tạo không
®¹i häc SỨC BỀN VẬT LIỆU SỨC BỀN VẬT LIỆU Trần Minh Tú Đại học Xây dựng – Hà nội Chapter Bộ môn Sức bền Vật liệu Khoa Xõy dng Dõn dng & Cụng nghip đại học SỨC BỀN VẬT LIỆU • • • • Giảng viên: TRẦN MINH TÚ Email: tpnt2002@yahoo.com Cell phone: 0912101173 Tài liệu học tập – Sức bền Vật liệu PGs Lê Ngọc Hồng NXB Khoa học Kỹ thuật – Bài tập Sức bền Vật liệu PGs Tô Văn Tấn – www.nuce.edu.vn\ – E-learning\Khoa Xay dung\TranMinhTu Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 2(50) đại học SC BỀN VẬT LIỆU • • • • • • • • • • Số tín chỉ: Số tiết lý thuyết tập: 52 Số tiết thí nghiệm: Đánh giá học phần Chuyên cần: 10% Bài tập lớn: 10% Bài kiểm tra kỳ: 10% (Cuối chương 5) Thí nghiệm: 10% Bài thi kết thúc học phần: 60% HỌC TẬP NGHIÊM TÚC LÀ CHÌA KHỐ CỦA THÀNH CÔNG Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 3(50) đại học QUI NH V NH GIÁ HỌC PHẦN • Điểm đánh giá học phần (ĐHP) gồm điểm trình (ĐQT) điểm kiểm tra (ĐKT) – Điểm q trình học tập (ĐQT) tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến 0,5) – Điểm kiểm tra (ĐKT) tính theo thang điểm 10 (làm trịn đến 0,5) • Phòng đào tạo qui định sau: ĐHP = 0,4.ĐQT + 0,6 ĐKT Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 4(50) đại học QUI ĐỊNH VỀ ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN • Điểm q trình học tập (ĐQT), môn Sức bền Vật liệu qui định sau: ĐQT gồm môđun, mô đun đánh giá theo thang điểm 10 – – – – Điểm chuyên cần (ĐCC) 10% Điểm Bài tập lớn (ĐBTL) 10% Điểm Thí nghiệm (ĐTN) 10% Điểm kiểm tra kỳ (ĐGK) - 10% ĐQT = (ĐCC+ĐBTL+ĐTN+ĐGK)/4 (làm tròn đến 0,5) Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 5(50) đại học Chng trỡnh mụn hc Sức bền Chương 8: Thanh chịu lực phức tạp 8.1 Khái niệm chung 8.2 Thanh chịu uốn xiên 8.3 Thanh chịu uốn kéo (nén) Lõi mặt cắt ngang 8.4* Thanh chịu uốn xoắn đồng thời 8.5.* Thanh chịu lực tổng quát Chương 9: Một số vấn đề đặc biệt lý thuyết uốn xoắn 9.1 Mở rộng cơng thức Juravski - Navier tính ứng suất tiếp uốn 9.2 Tâm uốn 9.3 Xoắn có mặt cắt ngang mỏng kín, mỏng hở 9.4* Dầm đàn hồi Chương 10: ổn định thẳng chịu nén tâm 10.1 Khái niệm chung 10.2 Bài toán Euler xác định lực tới hạn 10.3 ứng suất tới hạn - Giới hạn áp dụng công thức Euler Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 6(50) đại học Chng trỡnh mụn hc Sc bền 10.4 Ổn định giới hạn đàn hồi 10.4 Phương pháp thực hành tính ổn định chịu nén tâm 10.5.* Thanh chịu uốn ngang uốn dọc đồng thời Chương 11: Thanh chịu tải trọng động 11.1 Khái niệm chung 11.2 Bài toán chuyển động với gia tốc số 11.3 Bài toán chuyển động với gia tốc thay đổi theo thời gian - Dao động 11.4 Bài toán va chạm Chương 12: Tính độ bền kết cấu theo tải trọng giới hạn 12.1 Khái niệm chung 12.2 Tính hệ chịu kéo (nén) tâm 12.3 Tính chịu uốn phẳng 12.4* Tính mặt cắt ngang trịn chịu xoắn Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 7(50) đại học Chng THANH CHU LC PHỨC TẠP Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 8(50) đại học Thanh chu lc phức tạp 7.1 Khái niệm chung 7.2 Thanh chịu uốn xiên 7.3 Thanh chịu uốn kéo (nén) đồng thời 7.4 Thanh chịu kéo (nén) lệch tâm Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 9(50) ®¹i häc 7.1 Khái niệm chung (3) Trong trường hợp tổng quát, mặt cắt ngang chịu tác dụng ngoại lực có sáu ứng lực: • Lực dọc: Nz x Mx • Lực cắt : Qx, Qy Mz Qx • Mơ men uốn: Mx, My NZ • Mô men xoắn: Mz My Qy Bốn ứng lực bản: y Nz, Mx, My,Mz Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com z 10(50) ®¹i häc 7.4 Thanh chịu kéo (nén) lệch tâm Khái niệm lõi mặt cắt ngang - Thường gặp vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo (gạch, đá, bê tơng,…) => Khi tính tốn, thiết kế cấu kiện chịu uốn nén đồng thời hay chịu nén lệch tâm ta phải tìm vị trí điểm đặt lực lệch tâm cho mặt cắt ngang chịu ứng suất nén Muốn đường trung hoà phải nằm mặt cắt ngang tiếp xúc với chu vi mặt cắt ngang - Lõi mặt cắt ngang miền diện tích bao quanh trọng tâm mặt cắt ngang cho điểm đặt lực lệch tâm nằm bên chu vi miền ứng suất pháp mặt cắt ngang mang dấu (hoặc kéo, nén) Chapter Tran Minh Tu University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 42(50) đại học 7.4 Thanh chịu kéo (nén) lệch tâm Các bước xác định lõi mặt cắt ngang • Xác định hệ trục qn tính trung tâm mặt cắt ngang • Tính mơ men qn tính trung tâm Ix, Iy; bán kính qn tính rx, ry • Lần lượt vẽ đường trung hoà tiếp xúc với chu vi mặt cắt ngang Vị trí đường trung hồ thứ i xác định toạ độ ai, bi tương ứng Từ xác định toạ độ điểm đặt lực lệch tâm: ry2 rx i i xK = − yK = − bi • Nối điểm đặt lực Ki để nhận lõi mặt cắt ngang Chú ý: mặt cắt ngang đa giác lõm (chữ I, chữ T, chữ U, ), chọn đường trung hồ tiếp xúc với mặt cắt ngang khơng cắt qua mặt cắt ngang Chapter Tran Minh Tu University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 43(50) đại häc 7.4 Thanh chịu kéo (nén) lệch tâm • Nếu mặt cắt ngang đa giác lồi hay lõm chu vi lõi đa giác lồi • Hình dáng kích thước lõi phụ thuộc vào hình dáng kích thước mặt cắt ngang, khơng phụ thuộc vào trị số lực lệch tâm => đặc trưng hình học mặt cắt ngang Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 44(50) đại học 7.4 Thanh chu kộo (nộn) lch tâm b Lõi mặt cắt ngang chữ nhật - ĐTH tiếp xúc AB: xK1 = − ry2 a1 =− x r yK1 = − = − b1 ry2 ∞ xK b =− = a2 Chapter =0 B K2 h x K1 h h = ⎛ h⎞ 12 ⎜ − ⎟ ⎝ 2⎠ - ĐTH tiếp xúc AD: ry2 A h a1 = ∞; b1 = − D y C b a1 = − ; b2 = ∞ yK rx2 =− =0 b2 => Đối xứng Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 45(50) đại học Vớ d 7.1 Một trục tròn thép chịu tác dụng hai lực có phương chiều hình vẽ Xác định đường kính trục theo điều kiện bền, biết ứng suấtcho phép thép [σ] = 180MPa Giải: Gắn cho hệ hệ trục toạ độ xyz Phân tích lực theo hai phương x, y z Fcos300 Fcos300 Ta có sơ đồ tải trọng sau Fsin300 Fsin300 x y Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 46(50) đại học Vớ d 7.1 Fcos300 Fcos300 Fsin300 x z Fsin300 y 1,25m 0,571kN x 3,464kN 1,25m 3,464kN 3,464kN 2kN 1m Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 0,571kN z 3,464kN 2kN y 1,25m Chapter 1m 1,25m 47(50) đại học Vớ d 7.1 Quan sát biểu đồ mô men => Mặt cắt nguy hiểm B, C có: |Mx| =4,33kNm; |My| =0,714kNm 0,571kN σ max = Wx B 3,464kN Điều kiện bền M x2 + M y x 3,464kN 3,464kN 2kN z 3,464kN C 2kN y 1,25m ≤ [σ ] 1m My 0,571kN 1,25m 0,714 4,332 + 0,7142 ≤ 180.103 0,1d Suy ra: 0,714 d ≥ 0,0625m = 62,5mm Chapter 4,33 4,33 Mx Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 48(50) đại học Vớ d 7.2 Khi khoan lỗ khoan quay tay, người công nhân ấn xuống lực 0,1kN Đường kính tay quay d=1cm, chiều rộng sải tay quay b= 12cm (xem hình vẽ) Tính ứng suất kéo ứng suất nén lớn tay quay (Bỏ qua trọng lượng thân tay quay Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 49(50) đại học Vớ d 7.2 Tay quay đường kính d chịu nén lệch tâm, mơ sau: z P=0,1kN Chọn trục x qqua điểm đặt lực trọng tâm mặt cắt ngang Ta có: b Nz = - P x My = - P.b σ z max y My Nz = + A Wy σ z max = − σ z = − P πd2 / P πd2 / Chapter d + Pb 0,1d − Pb 0,1d Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 50(50) đại học Chapter F2 b F1 q h H Cột tiết diện chữ nhật rỗng có bề dày δ số, chịu lực như- hình vẽ 1.Vẽ biểu đồ lực dọc mơ men uốn nội lực cột Xác định ứng suất pháp cực trị tiết diện chân cột Biết F1 = 15 kN; F2 = 10 kN; q=5 kN/m; h = 20cm; b = 10cm; H = 2,5m; δ=1,5cm (Bỏ qua trọng lượng thân cột) Tran Minh Tu University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 51(50) đại học F1 z My=F1h/2 F2 F1 q My x Mx y Chapter z z Nz Mx Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com F1h/2 My F1h/2+qH2/2 My 52(50) đại học Ti tit din chõn ct, cỏc ng lực: • Nz=-F1 • Mx=-F2H z • My=F1h/2+qH2/2 Các đặc trưng hình học mặt cắt ngang: hb ( h − 2δ )( b − 2δ ) Ix = − 12 12 bh ( b − 2δ )( h − 2δ ) Iy = − 12 12 3 ⇒ Wx = Ix b/2 ⇒ Wy = Iy F2H h/2 My b x h Chapter y Mx Mx A = hb − ( h − 2δ )( b − 2δ ) Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 53(50) đại học T ú ta cú: σ z max σ z My Mx Nz = + + A Wx Wy My Mx N = z − − A Wx Wy Chapter ⇒ σ z max F1 F2 H F1 H + qH =− + + A Wx 2W y ⇒ σ z F1 F2 H F1 H + qH =− − − A Wx 2W y Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 54(50) đại học Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 55(50) đại học Cõu hi ??? Chapter Tran Minh Tu – University of Civil Engineering E-mail: tpnt2002@yahoo.com 56(50) ... Email: tpnt20 02@ yahoo.com Cell phone: 09 121 01 173 Tài liệu học tập – Sức bền Vật liệu PGs Lê Ngọc Hồng NXB Khoa học Kỹ thuật – Bài tập Sức bền Vật liệu PGs Tô Văn Tấn – www.nuce.edu.vn\ – E-learning\Khoa... B 3,464kN Điều kiện bền M x2 + M y x 3,464kN 3,464kN 2kN z 3,464kN C 2kN y 1 ,25 m ≤ [σ ] 1m My 0, 571 kN 1 ,25 m 0 ,71 4 4,3 32 + 0 ,71 42 ≤ 180.103 0,1d Suy ra: 0 ,71 4 d ≥ 0,0 625 m = 62, 5mm Chapter 4,33... K2 h x K1 h h = ⎛ h⎞ 12 ⎜ − ⎟ ⎝ 2? ?? - ĐTH tiếp xúc AD: ry2 A h a1 = ∞; b1 = − D y C b a1 = − ; b2 = ∞ yK rx2 =− =0 b2 => Đối xứng Tran Minh Tu University of Civil Engineering E-mail: tpnt20 02@ yahoo.com