Bài giảng Sức bền vật liệu - Chương I.2: Ứng suất - Biến dạng

Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa Công nghệ Cơ khí CHƯƠNG I.2: ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG Thời lượng: 4 tiết 11/04/2020 2 1. Ngoại lực Là yếu tố từ môi trường bên ngoài tác dụng vào vật thể thực gây ra nội lực và biến dạng, gồm: Lực chủ động, biết trước Là lực thụ động, phát sinh tại vị trí vật liên kết với vật thể khác • Lực tập trung [N] • Lực phân bố đường [N/m] • Lực bề mặt (áp suất) [N/m2] • Lực thể tích (trọng lực, lực quán tính, lực ly tâm, lực từ trường, v.v) [N/m3] • Mô men ngẫu lực [N.m] Nung nóng hoặc làm lạnh vật thể thực 11/04/2020 3 1. Ngoại lực 11/04/2020 4 2. Liên kết – Phản lực liên kết LIÊN KẾT là chi tiết ràng buộc các bộ phận kết cấu với nhau hoặc với môi trường bên ngoài (như đất, tường, v.v) LỰC LIÊN KẾT là lực mà vật tác dụng vào các liên kết hoặc môi trường bên ngoài PHẢN LỰC LIÊN KẾT là lực mà các liên kết hoặc môi trường bên ngoài tác dụng vào vật 11/04/2020 5 2. Liên kết – Phản lực liên kết 11/04/2020 6 2. Liên kết – Phản lực liên kết 11/04/2020 7 2. Liên kết – Phản lực liên kết 11/04/2020 8 2. Liên kết – Phản lực liên kết 11/04/2020 9 2. Liên kết – Phản lực liên kết 11/04/2020 10 3. Xác định phản lực liên kết 11/04/2020 11 3. Xác định phản lực liên kết (x’ và y’ không song song) (x’ không vuông góc với AB) (A, B, C không thẳng hàng) 11/04/2020 12 3. Xác định phản lực liên kết 1. Xác định phản lực liên kết tại ngàm A a) b) 11/04/2020 13 3. Xác định phản lực liên kết 2. Xác định phản lực liên kết tại E (a) và B, D (b) a) b) 11/04/2020 14 4. Nội lực FR – Véctơ nội lực chính MRO – Véctơ mômen chính đối với điểm O nằm trên mặt cắt Nội lực 11/04/2020 15 5. Các thành phần nội lực O R R F N Q M T M           11/04/2020 16 6. Nội lực trường hợp đồng phẳng 11/04/2020 17 7. Nội lực – ví dụ 1. Khối lượng phân bố của cột là 200 kg/m. Xác định nội lực cột tại mặt cắt A. 2. Xác định nội lực thanh tại các mặt cắt B và C 11/04/2020 18 7. Nội lực – ví dụ 3. Xác định nội lực dầm tại các mặt cắt C và D. 4. Xà DF và cột DE có trọng lượng riêng là 50 lb/ft. Xác định nội lực của xà và cột tại các mặt cắt A, B, C. 11/04/2020 19 8. Ứng suất 0 0 0 lim lim lim z z A x zx A y zy A F A F A F A                           Ứng suất pháp Ứng suất tiếp 11/04/2020 20 8. Ứng suất y yx yz            Ứng suất pháp Ứng suất tiếp 11/04/2020 21 8. Ứng suất x xy xz         Ứng suất pháp Ứng suất tiếp 11/04/2020 22 8. Ứng suất xz zx xy yx yz zy             Tính chất cân bằng của ứng suất tiếp x xy xz yx y yz zx zy z                    Trạng thái ứng suất của phân tố 2 N m      11/04/2020 239. Liên hệ giữa các thành phần nội lực và ứng suất O R x y z R x y z F N Q Q i Q j N k M T M M i M j M k                               • Nz – Lực dọc trục • Qx, Qy – Lực cắt • Mx, My – Mômen uốn • Mz – Mômen xoắn 11/04/2020 249. Liên hệ giữa các thành phần nội lực và ứng suất zi z iN A   xi zx iQ A   yi zy iQ A    xi i z iM y A     yi i z iM x A      zi i zy i zx iM x y A        11/04/2020 259. Liên hệ giữa các thành phần nội lực và ứng suất   1 1 lim lim n n z zi z i z n n i i A N N A dA                           1 1 lim lim n n x xi zx i zx n n i i A Q Q A dA                           1 1 lim lim n n y yi zy i zy n n i i A Q Q A dA                             1 1 lim lim n n x xi i z i z n n i i A M M y A y dA                               1 1 lim lim n n y yi i z i z n n i i A M M x A x dA                                 1 1 lim lim n n z zi i zy i zx i zy zx n n i i A M M x y A x y dA                                  z z A x zx A y zy A N dA Q dA Q dA                x z A y z A z zy zx A M y dA M x dA M x y dA                11/04/2020 26 10. Các dạng chịu lực cơ bản 11/04/2020 27 11. Vật rắn biến dạng 11/04/2020 28 12. Chuyển vị 11/04/2020 29 13. Biến dạng dài l s s     doc lim B A n s s s              - Biến dạng dài tuyệt đối [m] - Biến dạng dài tỉ đối [-] 11/04/2020 30 14. Biến dạng góc - Biến dạng góc 11/04/2020 31 15. Biến dạng của phân tố lập phương 11/04/2020 32 16. Minh họa biến dạng 11/04/2020 33 17. Các giả thiết của môn học GT1: Vật liệu có cấu tạo vật chất liên tục, đồng nhất và đẳng hướng Vi mô: không đồng nhất Vĩ mô: đồng nhất Vi mô: dị hướng Vĩ mô: đẳng hướng Vi mô: không liên tục Vĩ mô: liên tục Thép（0.2C%） Thép 11/04/2020 34 17. Các giả thiết của môn học GT2: Ứng xử cơ học của vật liệu tuân theo định luật Hooke (Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là bậc nhất) ROBERT HOOKE (1635-1703) Định luật Hooke: • Độ giãn dài của lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng • Lò xo sẽ quay về vị trí cũ khi loại bỏ lực tác dụng cho đến khi vượt qua giới hạn đàn hồi 11/04/2020 35 Định luật Hooke: F = k x Độ cứng lò xo [N/m] 11/04/2020 36 Định luật Hooke: 37 Định luật Hooke: Hệ số Poisson 11/04/2020 38 Định luật Hooke: 39 Định luật Hooke: Hiệu ứng trượt 11/04/2020 40 Định luật Hooke: trượt Biến dạng dài tỉ đối Mô đun đàn hồiMô đun đàn hồi kéo (nén) Biến dạng góc  = E   = G  11/04/2020 41 17. Các giả thiết của môn học GT3: Nguyên lý độc lập tác dụng Ứng suât, biến dạng, chuyển vị do 1 hệ ngoại lực gây ra sẽ bằng tổng các đại lượng do từng thành phần ngoại lực gây ra riêng rẽ Điều kiện áp dụng: • Vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi • Biến dạng bé 11/04/2020 42 17. Các giả thiết của môn học GT3: Nguyên lý độc lập tác dụng 11/04/2020 43