Slide 1 ThS Lê Bảo Quỳnh29th September, 2021 SỨC BỀN VẬT LIỆU (Mechanics Of Materials) Le Bao Quynh, MsC Email quynh le@ut edu vn Office Room E1 309 – High Tech Center Bld Faculty of Mechanical Engine[.]
SỨC BỀN VẬT LIỆU (Mechanics Of Materials) Le Bao Quynh, MsC Email: quynh.le@ut.edu.vn Office: Room E1-309 – High-Tech Center Bld Faculty of Mechanical Engineering, HCMC University of Technology and Education #1 Võ Văn Ngân Str., Thủ Đức Dist., HCM City, 720-214, Việt Nam Fall 2021 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh CHƯƠNG 3: Thanh Chịu Xoắn – Chịu Cắt 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Giới thiệu 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Giới thiệu 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Giới thiệu 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Giới thiệu Thông số động cơ: - số vịng quay n vịng/phút - Cơng suất Watt: W 30 𝑊 𝑀= (𝑁 𝑚) 𝜋 𝑛 𝛑 𝐧 𝛚= (𝐫𝐚𝐝/𝐬) 𝟑𝟎 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Nội Lực Trên Mặt Cắt Ngang 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Ứng Suất Trên Mặt Cắt Ngang Của Thanh Tròn Chịu Xoắn 3.1 Sự phân bố ứng suất điểm mặt cắt ngang: 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Ứng Suất Trên Mặt Cắt Ngang Của Thanh Tròn Chịu Xoắn 3.2 Sự phân bố ứng suất mặt cắt ngang hình trịn đặc: * Mơmen qn tính cực mặt cắt ngang hình trịn đặc 𝝅𝑫𝟒 𝑱𝝆 = ≈ 𝟎, 𝟏𝑫𝟒 𝟑𝟐 • Mơmen qn tính chống xoắn mặt cắt: 𝑾𝝆 = 𝟎, 𝟐𝑫𝟑 * Ứng suất lớn mặt cắt: 𝜏𝑚𝑎𝑥 𝑀𝑧 = 𝑊𝜌 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Ứng Suất Trên Mặt Cắt Ngang Của Thanh Tròn Chịu Xoắn 3.3 Sự phân bố ứng suất mặt cắt ngang hình vành khăn: * Mơmen qn tính cực mặt cắt ngang hình vành khăn 𝝅 𝑱𝝆 = 𝑫𝟒 − 𝒅𝟒 ≈ 𝟎, 𝟏 𝑫𝟒 − 𝒅𝟒 𝟑𝟐 • Mơmen qn tính chống xoắn mặt cắt: 𝟒 𝒅 𝑾𝝆 = 𝟎, 𝟐 𝑫𝟑 𝟏 − 𝟒 𝑫 * Ứng suất lớn mặt cắt: 𝜏𝑚𝑎𝑥 𝑀𝑧 = 𝑊𝜌 10 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Thanh Chịu Cắt 7.2 Mối nối bulông, đinh tán 139 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Thanh Chịu Cắt 140 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Thanh Chịu Cắt 7.3 Mối nối then 141 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Thanh Chịu Cắt 7.4 Ứng suất dập 142 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Thanh Chịu Cắt 143 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Thanh Chịu Cắt 144 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Thanh Chịu Cắt 7.5 Ứng suất mặt cắt ngang lị xo hình trụ bước ngắn 145 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Exercise 1: Móc chữ U chịu tải trọng dọc trục P = 80 kN, chốt liên kết chốt hình vẽ Biết 𝜏 = 104𝑘𝑁/𝑚2 ; 𝜎 = 330𝑘𝑁/𝑚2 a Xác định đường kính d cần thiết để chốt đảm bảo điều kiện bền b Xác định chiều dày cần thiết t theo điều kiện bền 146 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Solution: B1: Sơ đồ phân tích cân ngoại lực nội lực: B2: Phương trình cân ngoại lực nội lực: 𝑃 𝐹𝑋 = ↔ −𝑃 + 2𝑉 = → 𝑉 = = 40𝑘𝑁 B3: Theo điều kiện bền chịu cắt ta có: 𝑉 𝜏= ≤ 𝜏 →𝑑≥ 𝐴 𝑉 = 3,14 𝜏 4.40 3,14.104.10−3 = 22,1𝑚𝑚 Vậy chọn 𝑑 = 23𝑚𝑚 29th September, 2021 147 ThS Lê Bảo Quỳnh Solution: B3: Theo điều kiện bền dập ta có: 𝑃 𝑃 𝜎𝑏 = ≤ 𝜎𝑏 → ≤ 𝜎𝑏 𝐹𝑑 2𝑡 𝑑 𝑃 80 →𝑡≥ = = 5,27𝑚𝑚 −3 𝑑 𝜎𝑏 2.23.330.10 Vậy chọn t = 5,3𝑚𝑚 148 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Exercise 2: Để ghép thép với người ta sử dụng bốn bu long có đường kính 𝑑 = 20𝑚𝑚 Mối nối cần truyền lực 𝑃 = 106𝑁 Xác định ứng suất cắt trung bình phát sinh bu lông ứng suất dập bu lông thép 149 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Solution: B1: Sơ đồ phân tích cân ngoại lực nội lực: B2: Phương trình cân ngoại lực nội lực: 𝑃 𝐹𝑋 = ↔ −𝑃 + 2𝑉 = → 𝑉 = B3:ứng suất cắt phát sinh bu long 𝑉 𝑃/2 106 𝜏= = = = 0,08435𝑁/𝑚𝑚 𝐹𝑠 𝜋𝑑 /4 𝜋 202 Ứng suất dập lớn bu lông thép 𝑉 𝑉 106/2 𝜎𝑏 = = = = 0,2789𝑁/𝑚𝑚2 𝐹𝑏 𝑡 𝑑 9,5.20 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh 150 Thanh Chịu Cắt Exercise 3: Bu lông làm vật liệu có giới hạn bền cắt 10𝑘𝑁/𝑐𝑚2 Xác định đường kính chốt theo điều kiện bền cắt Khi tính lấy hệ số an tồn F.S=2,5 151 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh Exercise 4: Xác định giá trị cho phép ngẫu lực M mà liên kết truyền Biết chốt chịu cắt có đường kính 25𝑚𝑚 làm vật liệu có giới hạn phá hủy cắt 15𝑘𝑁/𝑐𝑚2 Khi tính lấy hệ số an tồn FS=3 cho ứng suất phá hủy cắt 152 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh 153 29th September, 2021 ThS Lê Bảo Quỳnh