1. Những khái niệm cơ bản
2. Kéo(nén) đúng tâm
3. Trạng thái ứng suất-Các thuyết bền
4. Đặc trưng hình học của mặt cắt ngang
5. Uốn phẳng
6. Xoắn thanh tròn
7. Thanh chịu lực phức tạp
8. Ổn định thanh thẳng chịu nén đúng tâm
9. Tải trọng động
185 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 565 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Kiến trúc - Xây dựng - Sức bền vật liệu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
SỨC BỀN VẬT LIỆU
Nội dung: 6 chương
1. Những khái niệm cơ bản
2. Kéo(nén) đúng tâm
3. Trạng thái ứng suất-Các thuyết bền
4. Đặc trưng hình học của mặt cắt ngang
5. Uốn phẳng
6. Xoắn thanh tròn
7. Thanh chịu lực phức tạp
8. Ổn định thanh thẳng chịu nén đúng tâm
9. Tải trọng động
Chương 1
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Nội dung
1. Khái niệm
2. Các giả thiết và NL Độc lập tác dụng của lực
3. Ngoại lực và nội lực
1. Mục đích:Là môn KH nghiên cứu các phương
pháp tính toán công trình trên 3 mặt:
1) Tính toán độ bền: Bền chắc lâu dài
2) Tính toán độ cứng: Biến dạng < giá trị cho phép
3) Tính toán về ổn định: Đảm bảo hình dáng ban đầu
Nhằm đạt 2 điều kiện:
2. Phương pháp nghiên cứu:
Kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm
1.1 Khái niệm
Kinh tế
Kỹ thuật
Quan sát thí nghiệm
Đề ra các giả thiết
Công cụ toán cơ lý
Đưa ra các phương pháp
tính toán công trình
Thực nghiệm kiểm tra lại
Sơ đồ thực
Sơ đồ tính toán
Kiểm định
công trình
3. Đối tượng nghiên cứu: 2 loại
1) Về vật liệu: + CHLT: Vật rắn tuyệt đối
+ SBVL: VL thực:Vật rắn có biến dạng:VLdh
2) Về vật thể: Dạng thanh = mặt cắt + trục thanh: Thẳng,
cong, gẫy khúc – mặt cắt không đổi, mặt cắt thay đổi
PP P P
P dDD
dhD dh dD D
VL đàn hồi
d dhD D VL dẻo
a) b)
Thanh thẳng
Thanh gẫy khúc
Thanh cong
1.2 Các GT và NLĐLTD của lực
1. Các giả thiết :
1) VL liên tục (rời rạc), đồng chất (không đồng chất) và
đẳng hướng (dị hướng)
2) VL làm việc trong giai đoạn đàn hồi
3) Biến dạng do TTR gây ra< so với kích thước của vật
4) VL tuân theo định luật Hooke: biến dạng TL lực TD
2. Nguyên lý độc lập tác dụng của lực
1) Nguyên lý: Tác dụng của hệ lực = tổng tác dụng của
các lực thành phần
2) Ý nghĩa: BT phức tạp = tổng các BT đơn giản
Ví dụ:
P
A B
q
C
yc
P
A BCy1
A B
q
C
y2
yC = y1 + y2
1.3 Ngoại lực và nội lực
1. Ngoại lực :
Định nghĩa: Lực các vật ngoài TD vào Vật thể
Phân loại:
1) Theo tính chất TD: lực tĩnh, lực động
2) Theo PP truyền lực: lực phân bố: Truyền qua diện
tích tiếp xúc (PB thể tích, PB mặt, PB đường) –
cường độ q – Lực tập trung: Truyền qua một điểm
2. Nội lực :
1) Định nghĩa: Độ tăng của lực phân tử
2) Cách xác định: phương pháp mặt cắt
3. Nội dung của phương pháp mặt cắt :
+ Vật thể cân bằng - mặt cắt 2 phần
+ Bỏ 1 phần, giữ 1 phần để xét. Tại mặt cắt thêm lực để
cân bằng - nội lực – nội lực là lực phân bố, cường độ:
ứng suất
Hợp nội lực = véc tơ chính + mô men chính N,Q,M
P1
P2
A
Hình 1-7
x
y
z
Nz
Qx
Qy
My
Mz
Mx
Hình 1-6
S
P1
P2
P3
Pn
A BK
4. Mối liên hệ giữa nội lực và ngoại lực:
lực dọc SP1
P2
A
Hình 1-9
x
y
z
z
zx
zy
K
n PX
i
i
z
1
z 0 Z PN
=
= =
n PX
i
i
x
1
x 0 X PQ
=
= =
n PX
i
i
Y
1
Y 0 Y PQ
=
= =
x
n PX
x x i
i 1
m 0 m PM
=
= =
Y
n PX
y y i
i 1
m 0 m PM
=
= =
z
n PX
z z i
i 1
m 0 m PM
=
= =
lực cắt
Mô men uốn
Mô men xoắn
5. Mối liên hệ giữa nội lực và ứng suất
Trên phân tố Trên toàn mặt cắt
z zd N d F= z z
F
N d F=
x z x
F
Q d F=
y z y
F
Q d F=
x z
F
M y d F=
y z
F
M x d F=
z zx zy
F
M y x d F=
x z xd Q d F=
y z yd Q d F=
x zdM ydF=
y zdM xdF=
z zx zydM y x dF=
P1
P2
A
z
zx
zy dF
x
y
6. Các loại liên kết và phản lực liên kết
4 loai liên kết thường gặp: Gối cố định, gối di động, ngàm và
ngàm trượt
c) d)
Dầm
B
V
Dầm
Dầm
Dầm
HA
VA
A
a)
Dầm
A
M
A
V
H
b)
Dầm
V
M
B
Dầm
Khớp cố định ( khớp đôi ) Khớp di động ( khớp đơn )
Ngàm
Ngàm trượt
A AR H V=
Chương 2
KÉO NÉN ĐÚNG TÂM
Nội dung:
1. Định nghĩa và nội lực
2. Ứng suất
3. Biến dạng
4. Đặc trưng cơ học của vật liệu
5. Điều kiện bền và ứng suất cho phép
6. Bài toán siêu tĩnh
2.1 Định nghĩa và nội lực
1. Định nghĩa:
Theo nội lực: trên mặt cắt ngang: Nz Lực dọc
Theo ngoại lực: + Hợp lực của ngoại lực trùng z
+ Thanh 2 đầu nối khớp giữa thanh không có lực tác dụng
2. Nội lực:
+ Một thành phần: lực dọc: Nz > 0 - kéo, Nz< 0 - Nén
Nz > 0
Nz < 0
+ Biểu đồ nội lực: Đồ thị Nz = f(z)
Cách vẽ: 4 bước:
1. Xác định phản lực (nếu cần)
2. Chia đoạn: Cơ sở: Sự biến đổi của ngoại lực
3. Xét từng đoạn: dùng PP mặt cắt ->Nz = f(z)
4. Vẽ đồ thị của các hàm số trên: Biểu đồ nội lực
VD1: Vẽ BĐNL cho thanh sau:
a)
b)
c)
d)
e)
Hình 2-2
1m 1m 2m
P1= 8KN
P2=10KN
P3=12KN
q=5KN/m
1
1
2
2
3
3
z
z1
P1 Nz
(1)
P1 Nz
(2)
P2
P3Nz
(3)
q
8KN
8KN
2KN 2KN 12KN
A C D
B
z2
z3
1
Z 1N P=
3
Z 3N P qz= -
2
Z 1 2N P P= -
Nz
Quy ước vẽ biểu đồ nội lực:
1. Trục chuẩn // trục thanh (mặc định)
2. Trục nội lực vuông góc với trục chuẩn(mặc định)
3. Đề các trị số cần thiết
4. Đề tên biểu đồ trong dấu tròn sát với biểu đồ
5. Đề dấu của biểu đồ trong dấu tròn
6. Kẻ các đường vuông góc với trục chuẩn
2.2 Ứng suất
1. Ứng suất trên mặt cắt ngang:
1) Quan sát thí nghiệm: Kẻ ĐT //z và vuông góc
2) Các giả thiết: GT mặt cắt phẳng,GT các thớ dọc
3) Tính ứng suất:
dz dz
Hình 2-3
a)
b)
+ D
P P
mặt cắt thớ dọc
z0 0 =
dz
z dz / dz = z zE =
z z
z
zz
F
N dF
N
F
F= = =
zN
z
z
N
const
F
= =
z
zN zN
2. Ứng suất trên mặt nghiêng
+ Bất biến của TTUS
+ Luật đối ứng của ứng suất tiếp
u
v
uv
z
u
z2 z
u z uvu 0 cos sin 2
2
= = a = a
2 z
v z vuv 0 sin sin 2
2
= = a = - a
u v z const = =
uv vu = -
0a
dF
dFcosa
2.3 Biến dạng
1. Biến dạng dọc
dz dz
2. Biến dạng ngang và hệ số Poisson
Phương dọc:z
Phương ngang:x, y
Hệ số BD ngang-Hệ số Poisson-HS nở hông
dz
h h
b b
z
zN const, EF co
N
nst
E
F
D == =
i
z
z
n n n0 0 o
N
dz dz dz
EF
D = = =
z
dz
dz
=
x y
b h
b h
= =
b
h
zN zN
x y z = = -
VD2: Vẽ biểu đồ Nz và tính biến dạng dọc toàn phần:
Thanh bị dãn, Thanh bị co
2
zN P qz q / 4 qz 0 z / 2= - = -
1
zN P q / 4 0 z / 2= =
1 2D = D D
1 2
z 1
1
N .
2
q
4
q
EF . .EF 8EF
D = = =
2
/ 2
z
2
0
N
dz 0
EF
D = =
2 2
1 2
q q
0 0
8EF 8EF
D = D D = =
0D 0D
P q / 4=
qB
/ 2 / 2
A C
-
zN
EF
q / 4
q / 4
2.4 Đặc trưng cơ học của vật liệu
Mẫu thí nghiệm
+Mẫu thép,gang
+GĐ ĐH:OA:
+GĐ Chảy
+GĐ củng cố:
Độ dãn tỷ đối :
Độ thắt tỷ đối:
Hình 2-8
o
Fo
Hình 2-9
A
B
C
D
M (mẫu)
N
Đồng hồ áp lựcP
D
Hình 2-10
P
Pmax
Pch
O
Hình 2-11
Pmax Pmax
Hình 2-12
chđh
t
B
O
A
B
C D
E
FM
Hình 2-13
ch
B
0,2%
C
E
O
E =
tl tl 0P / F =
1 0
0
100%
-
=
c c 0P / F =
0 1
0
F F
100%
F
-
=
B B 0P / F =
+ Bảng 2.1(T23), 2.2(T27): Các đặc trưng cơ học của vật
liệu( giáo trình)
+ Nén:
+Dạng phá hỏng của vật liệu:
+ Một số yếu tố ảnh hưởng tới ĐTCH
Hình 2-14
đh
kch
B
B
đhnch
B
CT3
CT.3
A
C
Gang
A
C
D
Hình 2-16Hình 2-15
Hình 2-17
a) b) c)
2.5 Điều kiện bền và US cho phép
1. Điều kiện bền:PP tải trọng phá hoại, PP US cho
phép,PP trạng thái giới hạn.
2. Ba bài toán cơ bản:
K NK Nmax max
0
n
= 0 =
N
F
N
F
N F
BT kiểm tra bền
BT chọn TTR cho phép
BT chọn mặt cắt
VL dẻoC
VL dònB
VÍ DỤ 3: Cho thanh AB, mặt cắt thay đổi, chịu lực như hình a. Biết :
F1 = 4cm
2 F2 = 6cm
2, P1 = 5,6 kN, P2 = 8,0kN, P3 = 2,4kN . Vật liệu
làm thanh có ứng suất cho phép kéo []k = 5MN/m
2, ứng suất cho
phép nén []n = 15MN/m
2. Kiểm tra bền cho thanh ?
DB:
AC:
Các ứng suất pháp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép, thanh thỏa
mãn điều kiện bền.
3 2 3 2DBK 4max K
2
N 2, 4
4.10 kN / m 5.10 kN / m
F 6.10-
= = = =
3 2 3 2ACN 4max N
1
N 5,6
14.10 kN / m 15.10 kN / m
F 4.10-
= = = =
F2F1P1
P2
P3
A C B
2,42,4
5,6
5,6
14
9,33
4,0
NZ
Z
a)
b)
c)
KN
103KN/m2
D
VÍ DỤ 4 : Xác định kích thước mặt cắt ngang của thanh AB và BC của
một giá treo trên tường (hình 2-21), biết rằng: Trên giá treo một vật nặng
có trọng lượng P = 10KN. Thanh AB làm bằng thép mặt cắt tròn có ứng
suất cho phép []t = 60 MN/m2. Thanh BC làm bằng gỗ có ứng suất cho
phép khi nén dọc thớ []g = 5 MN/m2, mặt cắt ngang hình chữ nhật có tỷ
số kích thước giữa chiều cao (h) và chiều rộng (b) là h / b =1,5.
3m
a
P
BA
C
m
n
a)
m
n
Y
X
a
NAB
NBC
b)
Hình 2-21
P
AB BCx 0 N N cos =0 = a
BCy 0 P N sin =0 = a
ABN P cot g 15kN= a =
BCN P / sin 18kN= - a = -
4 2BC
BC 3
g
N 18
F 36.10 m h.b 1,5b.b b 5cm h 7,5cm
5.10
-= = = = = = =
4 2AB
AB 3
t
N 15
F 2,5.10 m d 1,8cm
60.10
-= = = =
2m
2.6. Bài toán siêu tĩnh
Bài toán tĩnh định: Đủ liên kết
Bài toán siêu tĩnh: Thừa liên kết.
Bậc ST=số liên kết thừa
Cách giải:
+ Bỏ liên kết thừa thay bằng PL liên kết
(Thanh tương đương - Hệ cơ bản)
+ Thêm PT bổ sung: Buộc ĐK BD của
hệ thay thế = ĐK BD của hệ ST (PT Bổ sung -Hệ PT chính tắc)
+ Giải PT CB + PT bổ sung phản lực và nội lực
(1) - PTCB
(2) - PTBD bổ sung
VB
B
A
VA
P1 1
2 2
C
Hình 2-28
/2
B
A
VA
P
/2
C
Nz
P/2
P/2
B
B A
V P P
0 0 V V
EF 2EF 2
D = - = = =
=--= OVVPy BA0
Cần nhớ:
Nội lực: NZ Xác định bằng phương pháp mặt cắt
Ứng suất:
z
z
N
const
F
= = Tại mọi điểm trên mặt cắt
ngang
Biến dạng:
i
z
z
n n n0 0 o
N
dz dz dz
EF
D = = =
Điều kiện bền: zz K N F ,
N
=
Chương 3
TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT
VÀ CÁC THUYẾT BỀN
Nội dung
1. Khái niệm
2. Nghiên cứu trạng thái ứng suất phẳng
3. Liên hệ giữa ứng suất và biến dạng
4. Lý thuyết bền
3.1 Khái niệm
1. TTUS tại một điểm: Tập hợp tất cả các ứng suất
theo mọi phương tại điểm đó – Tập hợp tất cả các
thành phần US trên các mặt của phân tố bao quanh
điểm đó.
Luật đối ứng của ứng suất tiếp:
Còn 6 biến độc lập
Hình 3-1
C
x
y
o
z
x
y
z
y
x
z
yz
yx
xy
xz
zy
zx
a) b)
zx y xy yz zx yx zy xz
xy yx zx zx zy yz = = =
2. Mặt chính, Phương chính, Ứng suất chính, Phân loại TTUS:
Mặt chính: Mặt có
Phương chính: Pháp tuyến ngoài của mặt chính
US chính: ứng suất pháp trên mặt chính
Phân tố chính:Cả 3 mặt là mặt chính
Phân loại TTUS:Cơ sở để PL: Dựa vào USC
Phân loại: 3 loại: Khối (a), Phẳng (b), Đường (c)
0 =
1 2 3
a) b) c)
Hình 3-3
2
1
3
2
1
3
2
1
2
1
3.2. Nghiên cứu TTƯS phẳng: Có 2PP
1. Bằng giải tích:
US trên mặt nghiêng
dt(ABCD)=dF
dt(ABFE)=dFcosα
dt(EFCD)=dFsinα
Bất biến của TTUS
Luật đối ứng của US tiếp
Hình 3-4
y
x
z
v
u
x
y
xy
yx
u
uv
a
A
B
C
DE
F
dz
dx
dy
x
u
x
y
xy
yx
uv
u
a
a) b)
x y x y
u xy
x y
uv xy
u 0 v 0 cos2 - sin 2
2 2
sin2 cos2
2
-
= = = a a
-
= a a
x y x y
v xy
x y
uv xy
cos2 + sin2
2 2
sin2 cos2
2
-
= - a a
-
= - a- a
u v x y const = =
uv vu = -
ƯSC và Phương chính
Mặt chính: Mặt mặt chính
0a
0
xy 0
uv 0 0
x y
2
0 tg2 tg k90
2a=a
b
= a = - = b a =
-
0
2
x y x y 2
max xy
m
u
n
v
i
ud 2 0 max, mi
2
n
2
d a=a
-
=
= - =
a
xy xy
max
max
* 0uv
y x min
0
t
d
0 max, min k45
d
g
a = - = -
= a
- -
= a
a
2. Bằng PP Đồ thị (vòng Mo)
Vòng tròn
Xác định ứng suất trên mặt nghiêng, ứng suất chính
2
2 2
2x y x y2 2 2 2
u uv xy u uvC R
2 2
- - = = - =
x yC ,0
2
2
x y 2
xyR
2
-
=
Hình 3-6
xy
O
// x
P
P’
C
A B
xy
yx
y
x
x+y
2
Hình 3-7
xy
O
P
C
A B
min
x
max
L M
y
I
E
K
u
u
uv
q
b
uv
axy
xy xy
max
max y x min
tg
a = - = -
- -
Ví dụ : Phân tố cho trên hình 3-5 nằm trong trạng thái ứng suất
phẳng. Hãy xác định các ứng suất trên mặt nghiêng m-m và các
ứng suất chính.
Hình 3-5
a)
b)
m
m
x
u
a
uuv
m
m 60
0
50 MN/m2
12,5 MN/m2
25 MN/m2
y
0
x y xy50 25 12,5 30 = = - = - a = -
2 2 0
max min max max20,4MN / m 27,3MN / m tg 0,1617 9 11' = = - a = a =
Hình 3-9
a) b)
O // x
P
CA BL M
-25 50E
-300
K
uv= 39
u=
20
P’
O
// x
P
CA BL M
N
-25 50
P’
3
1
1=523= 27
3.3 Liên hệ giữa US và BD
1. Định luật Hooke tổng quát:
2. Định luật Hooke khi trượt:
x x y z
1
E
= -
y y z x
1
E
= -
z z x y
1
E
= -
E
G G
2 1
= =
3.4 Lý thuyết bền
1. Khái niệm:
+ Khó khăn về LT và TN
+ TB là các giả thiết về độ bền của vật liệu
2. Các thuyết bền:
1) TB US pháp lớn nhất:
2) TB US tiếp lớn nhất:
3) TB Thế năng BĐHD:
4) TB Mo:
2 2tt 3 =
0Nmin N n
=
0max
n
=
0Kmax K n
=
2 2tt 4 =
0Ktt 1 3 K
0N
= -
Chương 4
ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
CỦA HÌNH PHẲNG
Nội dung:
1. Khái niệm
2. Mô men tĩnh và mô men quán tính
3. Công thức chuyển trục SS của MMQT
4. Các bước giải bài toán xác định mô men
quán tính chính trung tâm của hình phẳng
4.1 Khái niệm
Ở chương 2 ta biết:
Các chương sau: F và các đại lượng đặc trưng cho
hình dạng mặt cắt ảnh hưởng đến khả năng chịu lực
của kết cấu: Các ĐTHH của mặt cắt
N
F
=
P
P
y
y
x
x
Hình 5-1
a) b)
4.2 Mô men tĩnh và MMQT
1. Mô men tĩnh của F đối với trục x, trục y:
Tính chất:
Trục x0 là trục trung tâm khi:
Trọng tâm C(xc, yc) của mặt cắt:
2. MMQT của F đối với trục x, y:
x
F
S ydF= 3y
F
S xdF S m= =
Hình 5-2
A
x
y
y
x
dF
0
F
i
n
S 0, 0, 0 S S = =
0x
S 0=
y x
C C
S S
x y
F F
= =
2 2 4
x y x y
F F
J y dF J x dF J , J 0, m = =
i
n
J J=
3. MMQT cực:
4. MMQT ly tâm:
Hệ trục xy – hệ trục quán tính chính:
một hình có vô số HTQTC.
Hệ trục xCy – Hệ trục quán tính chính trung tâm:2 điều kiện:
1) Là Hệ trục quán tính chính
2) Gốc tọa độ tại trọng tâm C.
Một hình nói chung chỉ có một hệ trục QTCTT.
MMQT của F đối với HTQTCTT gọi là MMQTCTT
4
xy xy
F
J xydF J 0, 0, 0 m= = =
2 4
x y
F
J dF J J J 0 m = =
xyJ 0=
Ví dụ: Tính MMQT của một số hình đơn giản:
hh
3 222 2
x
hF h
3
2 2
by
J y dF y b
bh
1
dy
2 2- -
= = = =
0
3
x
3
x
bh
J
12
bh
J
36
=
=
4
4
4
4
x y
D d
J 1
32 D
d
J 2J 2J 0,1d
32
= - =
= = =
Hình 5-6
y
x
dy
y
h
b
o
Hình 5-7
y
x
dy
y
h
b
by
o
y
x
o
d
j
dj
F
Hình 5-8
C
x0
d
D
4.3 Công thức CTSS của MMQT
Hệ xoy: Biết Jx,Jy,Jxy,Sx, Sy
Hệ XO’Y Tìm JX,JY, JXY=?
X=x+a Y=y+b
Hệ xCy:
22 2 2
X
F F F F F
2 2
X x x Y y y XY xy x y
J Y dF y b dF y dF 2b ydF b dF
J J 2bS b F J J 2aS a F J J aS bS abF
= = =
= = =
x yY yX x
2 2
XYJ JJ b F aJ F bJ a J F= = =
Hình 5-10
A
X
Y
Y
X
dF
O’
F
x
y
o
a
b
y
x
4.4 Các bước giải BT xác định MMQTCTT của
hình phẳng
1. Xác định C(xc,yc):
Chia F n hình đơn giản Chọn hệ trục ban đầu Tọa độ
Ci(xci,yci)
Tính :
2. Kẻ xCy và tính MMQTCTT
Ci i
C1 1 C2 2 Cn nx n
C
i 1 2 n
n
y F y F y F ... y FS
y
F F F F ... F
= = =
i i i 2 i
x x x xi i
n
J J J J a F= =
n
nCnCC
i
n
iCi
y
c
FFF
FxFxFx
F
Fx
F
S
x
===
...
......
.
21
2211);( CC yx
;=
n
i
yy JJ
i
i
i
y
i
y FbJJ i .
2=
Ví dụ: Tính MMQTCTT của hình sau
Chia F=F1+F2
Chọn hệ trục ban đầu x1C1y1
C1(0,0), C2(0,8)
Kẻ hệ trục xCya1=4cm, a2=4cm.
3 3
1 2 2 2 41 1 2 2
x x x 1 1 1 2 2 2
b h b h
J J J a b h a b h 1362,66cm
12 12
= = =
h1=2cm
h2=14cm
Hình 5-17
b1=14cm
b2=2cm
y
x
x1
x2
C
C1
C2
a1=4cm
a2=4cm
2
1
C1 1 C2 2 1 1
C
1 2
y F y F 0.b h 8.2.14
y 4cm
F F 2.14 2.14
= = =
3 3
1 2 41 1 2 2
y y y
h b h b
J J J 466,66cm
12 12
= = =
CÔNG THỨC ĐÁNG NHỚ
Y
X
x
y
C
a1=yc
b
a2
h
xX
2
1J FJ a=
3
y
hb
J
12
=
3
x
bh
J
12
=
yY
2
2J FJ a=
CX 1S y F a F= = Lượng chuyển trục
Chương 5
UỐN PHẲNG
Nội dung:
1. Khái niệm
2. Mối liên hệ vi phân giữa M,Q,q
3. Uốn thuần túy phẳng
4. Uốn ngang phẳng
5. Chuyển vị của dầm chịu uốn
5.1 Khái niệm
1. Định nghĩa
+ Dầm: Thanh chủ yếu chịu uốn
+ Theo ngoại lực:Ngoại lực (P,q) trùng với trục y hoặc x
2. Nội lực trên mặt cắt ngang: Mx, Qy hoặc My,Qx
+ Nếu Qx =Qy =0 Uốn thuần túy
+ Nếu Qx, Qy ><0 Uốn ngang phẳng
Cách xác định nội lực: PP mặt cắt
Quy ước dấu của nội lực
Qy>0Qy>0
Mx>0
z
x
y
Qy>0
Mx>0
Biểu đồ nội lực:
+ BĐNL: Đồ thị Mx, Qy = f(z)
+ Cách vẽ: 4 bước:
1. Xác định phản lực (nếu cần)
2. Chia đoạn: Cơ sở: Sự biến đổi của ngoại lực
3. Xét từng đoạn: dùng PP mặt cắt ->Mx, Qy = f(z),
4. Vẽ đồ thị của các hàm số trên hoặc vẽ bằng
nhận xét: Biểu đồ nội lực
Quy tắc lấy mô men đối với một điểm(A)
1. Lực tập trung(P):
mA(P)=PxTay đòn(r)
2. Lực phân bố(q):
mA(q)=Hợp lực(Q) xTay đòn(r)
Hợp lực(Q) = diện tích của biểu đồ phân bố
Điểm đặt: Tại trong tâm C của biểu đồ
3. Mô men tập trung(M):
mA(M)=M
P
r
A
A
r
C
q
a
rA
C
a
Q=qa/2
Q=qa
q
Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của các dầm cho trên h.vẽ
A
P
B
Pℓ
Qy
Mx qℓ2/2
A B
Qy
Mx
q
qℓ
qℓ/2
A
B
Qy
Mx
q
qℓ2/8
qℓ/2
P/2
P
P/2
Pℓ/4
Mx
Qy
BA
M
M/ℓ
M/2
M/2
Qy
Mx
BA
Quy ước vẽ biểu đồ nội lực:
1. Trục chuẩn // trục thanh (mặc định)
2. Trục nội lực vuông góc với trục chuẩn(mặc định)
3. Đề các trị số cần thiết
4. Đề tên biểu đồ trong dấu tròn sát với biểu đồ
5. Đề dấu của biểu đồ trong dấu tròn
6. Kẻ các đường vuông góc với trục chuẩn
Các nhận xét:
1. Trên đoạn: q=0 bđQ=const bđM=bậc nhất
q=constbđQ= bậc nhất bđM=bậc 2, q Q M
2. Tại điểm có lực tập trung P tác dụng:
bđQ có bước nhẩy: Chiều, độ lớn
bđM có mũi gẫy: Chiều MG theo chiều P
3. Tại điểm có mô men tập trung tác dụng:
bđQ không có dấu hiệu gì
bđM có bước nhẩy: Chiều, độ lớn
* Nhận xét: q – bậc n Q-bậc n+1, M-bậc n+2
+Tại MC có Q=0M cực trị
+Hệ số góc của đường Q bằng q
+Hệ số góc của đường M bằng Q
* Ý nghĩa của mối LHVP:
1. kiểm tra biểu đồ:Dạng,các bước nhẩy, cực trị
2. Vẽ nhanh biểu đồ
3. Giải bài toán ngược:Biết 1 biểu đồ tìm các biểu đồ và TTR
dz
q(z)>0
Mx+dMx
Qy+dQyQy
Mx
dz
a)
b)
Hình 7-10
q
y y yy 0 Q dQ Q qdz 0
dQ
q
dz
= - - ==
2
o x x x
dz
M 0 M dM M Qdz q 0
2
dM
Q
dz
= - - - = =
2
2
d M
q
dz
=
5.2 Mối liên hệ vi phân giữa M,Q,q
Các nhận xét:
1. Trên đoạn:q bậc nbđQ bậc n+1 bđM bậc n+2
q=constbđQ= bậc nhất bđM=bậc 2, q Q M
2. Tại điểm có lực tập trung P tác dụng:
bđQ có bước nhẩy: Chiều, độ lớn
bđM có mũi gẫy: Chiều MG theo chiều P
3. Tại điểm có mô men tập trung tác dụng:
bđQ không có dấu hiệu gì
bđM có bước nhẩy: Chiều, độ lớn
4. Tại mặt cắt có Q=0 M cực trị:Tiếp tuyến với bđ M
tại mặt cắt đó nằm ngang
Ví dụ:Vẽ biểu đồ nội lực của dầm
H×nh 7-11
l
a
VA VB
q
A B
a)
C D
a2aVA
P=qa
M=qa2
E
Qyqa/2
b) qa/2
qa
3qa/2
Mx
9qa2/16
c)
qa2/2qa
2
qa2/2
a b
l
P
A B
VA VB
P.b
l
Qy
P.a
l
Mx
Pab/l
H×nh 7-8
a)
b)
C
Mx
Mb/l
a b
l
M
A B
VA VB
H×nh 7-9
M/l
Qy
M/l
Ma/l
6.3 Uốn thuần túy phẳng
1. Định nghĩa:
2. Tính ứng suất trên mặt cắt ngang
+ Quan sát TN
Nhận xét:
1. Các đường thẳng//zcong nhưng vẫn //z
2. Các đường thẳng vuông góc với zvẫn vuông góc với z
Các góc vuông vẫn vuông
x yM 0, Q 0 =
y
y
x
z
Mx
A
Mx Mx
a)
b)
c)
Hình 7-12
Các giả thiết: 2 giả thiết
1. GT về mặt cắt phẳng: Trước và sau biến dạng mặt cắt phẳng