BÀI GIẢNG CƠ KỸ THUẬT (ĐẶNG VĂN HÒA- PHẦN 1 : CƠ HỌC VẬT RẮN TUYỆT ĐỐI - Chương 2: Động học và động lực học (tiếp theo) pps

 Mặt phẳng đối xứng chứa các ngoại lực tác dụng như trên gọi là mặt phẳng tải trọng của thanh..  Dưới tác dụng của ngoại lực nằm trong mặt phẳng tải trọng trục thanh bị uốn cong đi như

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÀI GIẢNG

CƠ KỸ THUẬT

3.5 UỐN NGANG PHẲNG

3.5.1 Khái niệm – Nội lực – Biểu đồ nội lực:

SLIDE 1

 Thanh chịu uốn khi trục thanh bị cong dưới tác dụng của ngoại lực

 Ngoại lực tác dụng gồm:

- Lực tập trung, lực phân bố có đường tác dụng vuông góc với trục thanh

- Ngẫu lực, mô men nằm trong mặt phẳng chứa trục

 Mặt phẳng đối xứng chứa các ngoại lực tác dụng như trên gọi là mặt phẳng tải trọng của thanh

 Dưới tác dụng của ngoại lực nằm trong mặt phẳng tải trọng trục thanh bị uốn cong đi nhưng vẫn nằm trong mặt phẳng đối xứng Thanh ấy gọi là thanh chịu uốn ngang phẳng

2 Nội lực trong dầm uốn ngang phẳng

QDùng phương pháp mặt cắt:

Xét một thanh chịu uốn như hình vẽ Dùng một m/c bất kỳ cắt thanh làm hai phần Xét sự cân bằng của phần thanh bên trái Để cân bằng nội lực trên mc ngang phải hợp thành một lực Q đặt tại trọng tâm mặt cắt, ngược chiều và

có trị số bằng P Nội lực Q ấy gọi là lực cắt

Nhưng (P,Q ) lại tạo ra một ngẫu lực, để cân bằng trên m/c phải tạo

ra một mômen cân bằng với ngẫu lực ấy Mômen ấy gọi là mômen uốn nội lực, ký hiệu MX Trên mọi m/c ngang của thanh chịu uốn bao giờ ta cũng có hai thành phần nội lực là Q và MX

Vậy: Dầm chịu uốn ngang phẳng khi trên mọi m/c ngang của nó nội lực chỉ có hai thành phần là : Q và Mx

Quy ước dấu: Xét một đoạn dầm cân bằng khi uốn Nếu ngoại lực

có xu hướng làm đoạn dầm ấy quay thuận chiều kim đồng hồ thì: Q

 0 và ngược lại Mx >0 khi ngoại lực làm thớ dưới chịu kéo.

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của nội lực trên mọi mc ngang theo suốt chiều dài thanh gọi là biểu đồ nội lực Cách vẽ biểu

đồ nội lực như sau

1 Kẻ 1 đường thẳng song song với trục thanh.

2 Xác định các phản lực liên kết.

3 Chia dầm thanh nhiều đoạn

4 Xác lập biểu thức giải tích của Q và MX theo trục Z cho mc bất kỳ trong từng đoạn, sau đó tính Q và MX cho từng đoạn.

3 Biểu đồ nội lực (lực cắt Q và mô men uốn Mx)

5 Vẽ biểu đồ Q và MX, các giá trị Q và MX lấy vuông góc với trục dầm theo một tỉ lệ xích nhất định với quy ước như sau:

Lực cắt Q > 0: đặt phía trên đường chuẩn và

Chú ý: *Q  0 Vẽ bên trên đường chuẩn, Q  0 vẽ dưới đường chuẩn Có nghĩa là lực Q có chiều dương hướng lên trên

* Mx  0 vẽ về phía thớ dầm chịu kéo, Mx  0

vẽ về phía thớ chịu nén Như vậy trục M có chiều dương

hướng xuống dưới

Ví dụ: Tính và vẽ biểu đồ nội lực của dầm cho như hình vẽ

3.5.2 Biến dạng - Ứng suất pháp – Mômen chống uốn

Coi như biến dạng bên trong tương tự biểu hiện bên ngoài, ta có các kết luận sau:

1 Trước và sau khi biến dạng m/c ngang vẫn phẳng và vuông góc với trục dầm

2 Trong quá trình biến dạng các thớ dọc không ép lên nhau, cũng không đẩy xa nhau

3 Phân cách giữa hai lớp co và dãn có một lớp chiều dài không đổi gọi là lớp trung hoà

Giao tuyến giữa lớp thớ trung hòa với m/c ngang gọi là đường trung hoà của m/c ngang

SLIDE 11

Từ kết luận: Trước và sau chịu uốn các m/c ngang vẫn phẳng, vẫn vuông góc với trục thanh Khi uốn thuần tuý không xảy ra hiên tượng trượt (không có biến dạng trượt) nên không xuất hiện ứs tiếp  mà chỉ phát sinh ứs pháp б б biến đổi từ miền chịu kéo sang miền chịu uốn

B

D A

§uêng trung hoµ C

Líp trung hoµ

2 Ứng suất trên mặt cắt của dầm chịu uốn:

y J

- б ứng suất pháp tại một điểm bất kỳ trên m/c

- JX mômen quán tính của m/c ngang đối với trục trung hoà

- y khoảng cách từ điểm tính ứs đến trục trung hoà

- MX mômen uốn nội lực

Tại mỗi m/c ngang nhất định có MX và JX là không đổi tỉ lệ bậc nhất với khoảng cách y

- Tại lớp thớ trung hoà có y = 0 б = 0

- Càng xa đường trung hoà thì y tăng dần б cũng tăng dần

- Tại các thớ biên xa trục trung hoà nhất có y = ymax

J W

y



Trường hợp mc không đối xứng với đường trung hoà:

X

X

W

M y

max



X

X n

X

X

W

M y

max



Với

Với

3 Mômen quán tính đối với trục , mômen chống uốn:

Ta thấy JX và MX là những đại lượng đặc trưng cho khả năng chống lại biến dạng uốn của m/c ngang của thanh do hình dạng

và kích thước của m/c quyết định.

0 32

( 05 , 0 )

1

( 64

( 1 , 0 )

1

( 32

064

3.5.3 Điều kiện bền và tính toán về

uốn:

1.Điều kiện bền:

,

max min

max

K N

X X

M W

- Với dầm có m/c đối xứng qua trục trung hoà

- Với dầm có m/c không đối xứng qua trục trung hoà

W M W M

min max

SLIDE 19

Dầm làm bằng vật liệu dòn có     k  n

 k

k X

max

- Với dầm có m/c đối xứng qua trục trung hoà ymaxk  ymaxn

2 Tính toán dầm chịu uốn ngang phẳng ( 3 bài toán):

x

M W

 M X    WX

Xác định tải trọng cho phép theo điều kiện bền về ứng suất pháp của dầm chịu tác dụng của các lực đặt như hình vẽ Biết dầm có mặt cắt ngang là hình tròn đường

x y

Chương 4: Các mối ghép Cơ khí

4.1 Mối ghép đinh tán

4.1.1 Những vấn đề chung:

1 Giới thiệu mối ghép đinh tán:

Mối ghép đinh tán được biểu diễn như hình vẽ Các tấm ghép 1

và 2 được liên kết trực tiếp bằng các đinh tán 3 hoặc liên kết thông qua tấm đệm 4 và đinh tán 3.

 Nguyên tắc liên kết: Thân đinh tán tiếp xúc với lỗ của các tấm ghép, lỗ của các tấm đệm Đinh có tác dụng như 1 cái chốt cản trở sự trượt tương đối giữa các tấm ghép với nhau, giữa các tấm ghép với các tấm đệm.

đinh tán vào lỗ của tấm ghép, sau đó tán đầu đinh

ghép có thể được khoan hoặc đột, dập, nó có thể bằng hoặc lớn hơn đường kính thân đinh

 Tán nguội: Quá trình tán ở nhiệt độ môi trường Tán nguội

dễ thực hiện, giá rẻ, cần lực lớn dễ làm nứt đầu đinh Được dùng cho đinh tán KL màu, đinh tán thép có d < 10

hành tán Tán nóng không làm nứt đầu đinh nhưng do nung nóng làm các tấm ghép dễ bị cong vênh, biến dạng

C15, hoặc bằng kim loại màu Thân đinh thường là hình trụ tròn có đường kính d, giá trị của d theo tiêu chuẩn Các kích thước khác lấy theo d

SLIDE 25

2 Phân loại mối ghép đinh tán:

a Theo công dụng: được chia làm hai loại :

* Mối ghép chắc: chỉ dùng để chịu lực, không cần đảm bảo kín khít Dùng trong kết cấu thép chịu tải trọng rất nặng, các cụm kết cấu của thiết bị bay, …

* Mối ghép chắc kín: Vừa dùng để chịu lực vừa đảm bảo kín khít Dùng trong các nồi hơi, thùng áp lực…, ở

đó ngoài yêu cầu chịu tải trọng nặng, còn phải đảm bảo độ khít kín

SLIDE 27

b Theo hình thức cấu tạo:

*Mối ghép chồng: hai tấm ghép có phần chồng lên nhau

*Mối ghép giáp mối: Hai tấm ghép đối đầu, đầu của 2 tấm ghép giáp nhau

c Theo số lượng hàng đinh, có thể chia ra:

*Mối ghép có một hàng đinh mỗi bên

*Mối ghép có nhiều hàng đinh mỗi bên

3 Kích thước chủ yếu của mối ghép đinh tán:

- Xuất phát từ yêu cầu độ bền đều, kích thước mối ghép đinh tán ghép chắc được xác định như sau:

+ Đối với mối ghép chồng một hàng đinh:

- Kích thước của mối ghép đinh tán ghép chắc kín:

+ Đối với mối ghép chồng một hàng đinh:

+ Đối với mối ghép chồng 2 hàng đinh:

4.1.2 Tính mối ghép đinh tán:

Các dạng hỏng của mối ghép và chỉ tiêu tính toán:

* Độ bền cắt đối với đinh tán

* Độ bền dập đối với đinh tán và thành lỗ chứa đinh tán

* Độ bền kéo (hoặc nén) đối với tấm ghép nào yếu nhất, theo tiết diện ngang đi qua lỗ đinh tán

* Độ bền cắt đối với tấm ghép theo mép lỗ đinh tán

- Các công thức tính toán như sau

 

2 0

4

Q d zi

Các đại lượng trong các CT được qui ước:

- Q: tổng tải trọng tác dụng lên mối ghép;

- z: số lượng đinh tán chịu lực Q;

- i: số lượng mặt cắt trên một đinh tán;

- d0:đường kính lỗ đinh tán

- S1, S2: chiều dày tấm ghép và tấm đệm;

- : tổng chiều dày nhỏ nhất;

- P: lực dọc trục;

- F: diện tích mặt cắt qua đường tâm dãy lỗ đinh;

- e: kh/c từ mép tấm tới đường tâm dãy lỗ đinh đầu tiên

- :ứs cho phép cắt, dập và kéo tính theo

N/mm2 (hay MPa )

min



       c ,  d ,  k

SLIDE 35

-Có nhiều PP tạo mối hàn:

điền đầy miệng hàn

+ Hàn vảy: Không nung chảy KL tấm ghép mà chỉ

nung chảy VL que hàn hoặc dây KL

+ Hàn hơi: Dùng nhiệt

lượng của hơi đốt làm

nóng chảy vật liệu tấm

ghép ở chỗ tiếp giáp và

nung chảy dây kim loại

bổ xung để điền đầy

miệng hàn

+ Hàn tiếp xúc: Nung KL ở chỗ tiếp xúc của 2 tấm ghép đến trạng thái dẻo bằng năng lượng của dđ hoặc công của lực ma sát, rồi dùng lực nén,

ép chúng dính lại với nhau

SLIDE 37

2.Các loại mối hàn:

* Mối ghép đối đầu- hay còn gọi

là mối hàn giáp mối

* Mối hàn chồng

a) Hàn điểm

b) Hàn đường

* Mối hàn góc

SLIDE 39

*Mối hàn ngang

*Mối hàn xiên

*Mối hàn dọc

*Mối hàn hỗn hợp

3.Các kích thước chủ yếu của mối hàn:

-- Chiều dầy tấm ghép S1 , S2 mm

-- Chiều rộng tấm ghép b1 , b2

-- Chiều dài mối hàn l

-- Chiều dài mối hàn dọc ld

-- Chiều dài mối hàn ngang ln

-- Chiều rộng mối hàn chồng k Thông thường lấy k = Smin

-- Chiều dài phần chồng lên nhau của mối hàn chồng C

- Thường lấy C ≥ 4.Smin

SLIDE 41

4.2.2 Tính mối ghép hàn:

1 Mối hàn giáp mối:

2 Mối hàn chồng:

a Sự phá hỏng mối hàn chồng và chỉ tiêu tính toán:

khác nhau:

gia công cơ mới tạo được

SLIDE 43

-- Khi chịu tải trọng, mối hàn chồng bị cắt đứt theo tiết diện pháp tuyến n-n, ứs trên tiết diện nguy hiểm là ԏ.

công cơ mới tạo được Đ.k bền của mối hàn:

-Nhận xét:

hàn dọc, trên mối hàn dọc ứs không phân bố đều dọc theo mối hàn

SLIDE 45

- Có thể viết được ph/trình cân bằng giữa nội và ngoại lực:

Các bước tính theo trình tự sau:

 Giả sử chỉ tiêu: thỏa mãn

Thiết kế mối hàn chồng chịu lực:

SLIDE 49

Tính mối hàn chồng chịu mômen uốn trong mf ghép:

P Trình cân bằng:

Trong đó:

Từ P Trình cân bằng trên ta tính được ứs:

-Kiểm tra bền:

Các bước tính theo trình tự sau:

 So sánh [Ԏ và [Ԏ’ rồi rút ra KL:

 Giả sử chỉ tiêu: thỏa mãn

Thiết kế mối hàn chịu mômen M:

2

C ÁC CHÚ Ý :

- Khái niệm về thanh chịu uốn ngang phẳng

- Tính và vẽ biểu đồ nội lực của thanh chịu uốn ngang phẳng

- Điều kiện bền của thanh chịu uốn ngang phẳng

- Các mối ghép Cơ khí:Tháo được và không tháo được.

- Mối ghép đinh tán và mối ghép hàn là loại mối ghép không tháo được

- Đặc điểm của mối ghép đinh tán

- Tính mối ghép đinh tán

- Đặc điểm của mối ghép hàn

- Tính mối ghép hàn