BÀI GIẢNG: SỨC BỀN VẬT LIỆU 1 GV: Võ Minh Thiện. Hồ Lê Huy Phúc. Khoa: Xây Dựng

SỨC BỀN VẬT LIỆU GV: Võ Minh Thiện Hồ Lê Huy Phúc Khoa: Xây Dựng MÔ TẢ HỌC PHẦN - Sức bền vật liệu (SBVL) nghiên cứu tính chất chịu lực vật liệu → đề phương pháp tính: ▪ Độ bền ▪ Độ cứng ▪ Độ ổn định - Mục đích mơn học: xây dựng khái niệm & phương pháp tính, dự báo tình trạng chịu lực vật thể - Kiến thức SBVL → giải hợp lý mâu thuẫn yêu cầu an toàn tiết kiệm vật liệu NỘI DUNG HỌC PHẦN - Bài 1: Các khái niệm - Bài 2: Trạng thái ứng suất – Lý thuyết bền - Bài 3: Kéo (nén) tâm - Bài 4: Lý thuyết bền - Bài 5: Đặc trưng hình học mặt cắt ngang - Bài 6: Uốn phẳng thẳng – Chuyển vị dầm chịu uốn Bài CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Đối tượng nghiên cứu ▪ Vật liệu thực (bị biến dạng chịu lực) ▪ Hình dạng: (b) Tấm (vỏ) (a) Khối (c) Thanh Bài CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Các khái niệm 1.1.2 Các giả thiết ▪ Vật liệu liên tục, đồng nhất, đẳng hướng & đàn hồi tuyến tính ▪ Biến dạng chuyển vị bé → nguyên lý cộng tác dụng Bài CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Các khái niệm 1.1.2 Các dạng làm việc kết cấu ▪ Kéo (nén) ▪ Uốn ▪ Xoắn (a) Kéo (nén) A B 10(kNm) 1m (b) Uốn 10 + C 15(kNm) 1m (c) Xoắn + 25 M (k z Bài CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Các khái niệm 1.1.3 Biến dạng ▪ Biến dạng dài ▪ Biến dạng trượt ▪ Biến dạng xoay (b) Biến dạng xoay (a) Biến dạng dài Bài CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 Ngoại lực 1.2.1 Định nghĩa Là lực tác dụng từ mơi trường bên ngồi từ vật thể khác lên vật thể xét 1.2.2 Phân loại ngoại lực ▪ Theo tính chất: chủ động (tải trọng), bị động (phản lực) ▪ Theo dạng phân bố: tập trung (tải tập trung, momen tập trung), phân bố (đều, tam giác…) ▪ Theo tính chất tác dụng: tải trọng tĩnh, tải trọng động ▪ Theo khả nhận biết: tiền định, ngẫu nhiên Bài CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 Ngoại lực 1.2.3 Liên kết & phản lực liên kết (a) Gối di động (b) Gối cố định → Viết phương trình cân bằng: (c) Ngàm Bài CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 Lý thuyết nội lực 1.3.1 Khái niệm nội lực - Ứng suất ▪ Nội lực thay đổi lực tương tác phần tử vật chất vật thể chịu tác dụng ngoại lực ▪ Ứng suất → đặc trưng cho khả chịu lực vật liệu Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.2 Uốn túy phẳng 6.2.2 Biến dạng a Trước thí nghiệm: ▪ Kẽ đường thẳng song song trục dầm → thớ dọc ▪ Kẽ đường thẳng vuông góc trục dầm → mặt cats ngang Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.2 Uốn túy phẳng 6.2.2 Biến dạng b Sau thí nghiệm: ▪ Các thớ dọc bị uốn cong & song song với trục dầm ▪ Các mặt cắt ngang bị xoay & vng góc trục dầm Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.2 Uốn túy phẳng 6.2.2 Biến dạng c Các giả thiết ▪ Các thớ dọc song song nhau, không ép xô đẩy ▪ Các mặt cắt ngang vuông góc với thớ dọc ▪ Vật liệu làm việc giai đoạn đàn hồi tuân theo định luật Hooke Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.2 Uốn túy phẳng 6.2.3 Ứng suất mặt cắt ngang ▪ Công thức đại số: z = Mx y Ix ▪ Công thức kỹ thuật: z =  Mx Ix y  M x max yk  max = + I x ▪ Ứng suất pháp cực trị:    = − M x y max n  max I  x Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.2 Uốn túy phẳng 6.2.3 Ứng suất mặt cắt ngang ❖ Các tiết diện đặc biệt: max =  Mx Wx bh ▪ Hình chữ nhật: Wx = D3 ▪ Hình trịn: Wx = 32 D3 ▪ Hình vành khăn: Wx = − 4 ) , ( 32 = d D Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.2 Uốn túy phẳng 6.2.4 Điều kiện bền   max     ▪ Vật liệu dẻo:         k      max   ▪ Vật liệu dòn:  n   min    Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.3 Uốn ngang phẳng 6.3.1 Định nghĩa Thanh chịu uốn ngang phẳng mặt cắt ngang tồn hai thành phần nội lực mômen uốn Mx lực cắt Qy Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.3 Uốn ngang phẳng 6.3.2 Ứng suất mặt cắt ngang ▪ Ứng suất pháp giống uốn túy phẳng ▪ Ứng suất tiếp:  yz = zy = Q yScx bc I x Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.3 Uốn ngang phẳng 6.3.2 Ứng suất mặt cắt ngang ▪ Tiết diện chữ nhật max Qy h Qy = = 2I x 2 bh Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.3 Uốn ngang phẳng 6.3.2 Ứng suất mặt cắt ngang ▪ Tiết diện chữ I max = Q y Sx Ix d Qy  dh   1 = Sx −  − t   I x d     Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.3 Uốn ngang phẳng 6.3.2 Ứng suất mặt cắt ngang ▪ Tiết diện tròn max = Qyr2  3I x  x y  zy d a y dA  max Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn 6.4.1 Phương trình vi phân đường đàn hồi ▪ Chuyển vị điểm: • Ngang • Đứng • Xoay ▪ Dầm → bỏ qua chuyển vị ngang Mx ▪ Phương trình vi phân đường đàn hồi: y '' ( z ) = − EI x Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn 6.4.2 Phương pháp tích phân khơng định hạn y '' ( z ) = − Mx EI x Mx y ' ( z ) =  = − dz + C EI x  Mx  y ( z ) =   − dz + C  dz + D  EI x  ▪ C & D xác định từ điều kiện biên Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn 6.4.3 Phương pháp tải trọng giả tạo d M x dQ y ▪ Liên hệ vi phân nội lực: = =q dz dz Mx q = − ▪ Giả sử dầm giả tạo chịu tải trọng: gt EI x  d2 Mx d2 = q gt = ( M gt )  ( y) = −  y = M gt EI x dz  dz      d ( y ') = − M x = q = d ( Q )  y ' = Qgt gt gt  dz EI dz  x Bài UỐN PHẲNG THANH THẲNG CHUYỂN VỊ DẦM CHỊU UỐN 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn 6.4.3 Phương pháp tải trọng giả tạo