Bài giảng Vật liệu xây dựng Chương 1 - GV Trần Hữu Huy

20 433 0
Bài giảng Vật liệu xây dựng Chương 1 - GV Trần Hữu Huy

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy BÀI GiẢNG MÔN HỌC SỨC BỀN VẬT LiỆU GV: TRẦN HỮU HUY Tp.HCM, tháng 10 năm 2009 (Lưu hành nội bộ) TÀI LiỆU THAM KHẢO Sức bền vật liệu – PGS.TS Đỗ Kiến Quốc (chủ biên) – NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM Bài tập Sức bền vật liệu – TS Trần Chương – NXB Xây dựng Sức bền vật liệu – Nguyễn Y Tô – NXB Xây dựng Và tài liệu liên quan khác ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NiỆM CƠ BẢN LÝ THUYẾT NỘI NGOẠI LỰC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN LÝ THUYẾT NGOẠI LỰC LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN: KHÁI NIỆM VÀ NHIỆM VỤ MÔN HỌC: Sức bền vật liệu (SBVL) môn học kỹ thuật sở, nghiên cứu tính chất chịu lực vật liệu để đề phương pháp tính về: - Độ bền - Độ cứng - Độ ổn định ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN: MỤC ĐÍCH MƠN HỌC: Vật thể thỏa mãn điều kiện bền: nghĩa không bị phá hoại (nứt gãy, sụp đổ…) Vật thể thỏa mãn điều kiện cứng: nghĩa biến dạng chuyển vị nằm giới hạn cho phép Vật thể thỏa điều kiện ổn định: nghĩa bảo tồn hình thức biến dạng ban đầu ĐỐI TƯỢNG MÔN HỌC: VẬT LiỆU THỰC HÌNH DẠNG VẬT THỂ Dạng khối: ĐH Tơn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy ĐỐI TƯỢNG MÔN HỌC: VẬT LiỆU THỰC HÌNH DẠNG VẬT THỂ Dạng tấm, vỏ: ĐỐI TƯỢNG MƠN HỌC: VẬT LiỆU THỰC HÌNH DẠNG VẬT THỂ Dạng thanh: ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy CÁC GiẢ THIẾT CƠ BẢN: Sơ đồ tính: dễ tính tốn phản ánh gần tình trạng làm việc vật thể xét Về vật liệu: Vật liệu coi liên tục, đồng nhất, đẳng hướng đàn hồi tuyến tính Về biến dạng chuyển vị: Khi chịu tác động bên ngoài, vật thể có biến dạng chuyển vị bé CÁC DẠNG LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU CƠNG TRÌNH Dạng kéo, nén Dạng uốn Dạng xoắn Dạng chịu lực phức tạp 10 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NGOẠI LỰC ĐỊNH NGHĨA: Ngoại lực lực tác động từ mơi trường bên ngồi từ vật thể khác lên vật thể xét 11 PHÂN LOẠI NGOẠI LỰC Theo tính chất chủ động bị động: Ngoại lực phân tải trọng phản lực Theo hình thức phân bố: Lực tập trung lực phân bố Theo tính chất tác dụng: Tải trọng phân thành lực tĩnh lực động Theo khả nhận biết: Ngoại lực phân tải trọng tiền định ngẫu nhiên 12 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy TẢI TRỌNG Tải trọng tác dụng lên vật thể gồm có hai dạng sau: Tải trọng bên ngồi tác dụng lên vật thể hay gọi ngoại lực Phản lực liên kết vị trí liên kết vật thể 13 LIÊN KẾT VÀ PHẢN LỰC LIÊN KẾT 14 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG TĨNH HỌC Ba hệ phương trình cân tĩnh học (bài tốn phẳng): ∑ X = 0; ∑ Y = 0; ∑ M ∑M hàng) A o = (x, y không song song) = 0; ∑ M B = 0; ∑ M C = (A, B, C không thẳng ∑ X = 0; ∑ M với x) A = 0; ∑ M B = (AB khơng vng góc 15 LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT A B 16 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT p o p o A B 17 LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT P1 P2 P3 P4 A B P5 Pn 18 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT P1 P2 P3 m p1 A P4 p1 p2 p2 P5 B Pn Δp = p1 − p 19 LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT - Nếu giả thiết ban đầu p0=0 Δp = p1 = p Vậy p1 hay p thay đổi lực liên kết phần tử vật thể điểm Đây gọi ứng suất 20 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT 10 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT NỘI LỰC y P1 P2 P3 R A z x Cộng tất lực điểm, ta lực R 21 LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT NỘI LỰC P1 P2 P3 y R A x M z Dời lực R gốc tọa độ, ta lực R mômen M 22 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT 11 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT NỘI LỰC P1 P2 P3 y My Qy A Nz Mz Qx x z Mx Chiếu R M lên trục tọa độ ta được: Nz, Qx, Qy, 23 Mx, My Mz LÝ THUYẾT NỘI LỰC Các thành phần nội lực quy ước dấu: - Nz: lực dọc Là (+) lực kéo ngược lại - Qx, Qy : lực cắt theo phương x y: (+) làm cho phần vật thể giữ lại quay chiều kim đồng hồ - Mx, My: mômen uốn quanh x y Là (+) làm căng thớ ngược lại - Mz: mơmen xoắn Là (+) nhìn vào mặt cắt, thấy mômen xoắn nội lực quay chiều kim đồng hồ ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT 24 12 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC Bài toán phẳng: Y Qy NZ Z Mx 25 LÝ THUYẾT NỘI LỰC Để xác định nội lực mặt cắt đó, ta sử dụng phương pháp mặt cắt: - Xác định phản lực liên kết - Dùng mặt cắt cắt ngang tiết diện cần tìm nội lực - Mặt cắt chia vật thể thành 02 phần, giữ lại hai phần vật thể - Đặt vào mặt cắt thành phần nội lực theo chiều dương quy ước - Dùng hệ phương trình cân tĩnh học để xét phần vật thể giữ lại Từ giải hệ phương trình đó, ta có nội lực cần tìm ĐH Tơn Đức Thắng - Khoa KTCT 26 13 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC Ví dụ 1: Cho chịu lực hình vẽ Xác định nội lực mặt cắt 1-1 q P=2qa Mo=2qa Ha 1,5a Va a Vb a 27 Xác định phản lực liên kết q P=2qa 1,5a A =0 a Va a Vb a qa 3a 11qa ∑ M B = → −qa − 2qa.a − 2qa + VA 2a = ⇒ VA = ∑ M A = → qa + 2qa.a − 2qa ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Ha ∑Fz = → H Mo=2qa − VB 2a = ⇒ VB = 28 14 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy Xác định nội lực mặt cắt 1-1: Cách 1: xét phần bên trái q P=2qa 1,5a ∑Fz = → N = ∑ Fy = 0→ V A Va M N Q a) − qa − 2qa − Q = ⇒ Q = − a 3a ∑ M − = → M + 2qa + qa.a − V A qa =0⇒ M = 17qa 29 Xác định nội lực mặt cắt 1-1: Cách 2: xét phần bên phải N M Mo=2qa Q 0,5a ∑Fz = → N = ∑ Fy = 0→ V B + Q = ⇒ Q = − VB = − ∑ M − = → M − 2qa Vb b) qa a 17qa − VB = ⇒ M = 30 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT 15 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy BiỂU ĐỒ NỘI LỰC - Thông thường nội lực mặt cắt ngang không giống Đường cong biểu diễn biến thiên nội lực theo vị trí mặt cắt gọi biểu đồ nội lực - Nhờ vào biểu đồ ta xác định vị trí mặt cắt có trị số nội lực lớn giá trị 31 BiỂU ĐỒ NỘI LỰC Có nhiều phương pháp để vẽ biểu đồ nội lực Trong chương trình này, giới thiệu 02 cách vẽ biểu đồ nội lực, là: - Phương pháp lời giải giải tích - Phương pháp vẽ điểm đặc biệt 32 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT 16 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy BiỂU ĐỒ NỘI LỰC Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực dầm chịu lực hình vẽ P N M L P + PL P Q z Q M 33 BiỂU ĐỒ NỘI LỰC Dùng phương pháp mặt cắt cắt lấy phần bên phải hình vẽ ta có: Phương trình giải tích lực cắt: ∑ Fy = 0→Q−P = 0⇒ Q = P Phương trình giải tích mômen: ∑ M − = → M + P.z = ⇒ M = −P.z z = ⇒ M = − P.z = z = L ⇒ M = − P.z = − P.L 34 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT 17 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LIÊN HỆ VI PHÂN GiỮA CÁC THÀNH PHẦN NỘI LỰC VÀ TẢI TRỌNG + Đối với tải phân bố: q(z) M0 z q(z) Mx +dM x Mx Q y dz Q y +dQ y dz 35 Đối với tải phân bố: d M x dQ y = = q (z) dz dz - Phương trình cân hình chiếu lực phương thẳng đứng: Q y + q ( z ) dz − ( Q y + dQ y ) = ⇒ q ( z ) = dQ y dz - Viết phương trình cân trọng tâm mặt cắt 22 ta được: Q y dz + M x + q ( z ) dz dz dM x − ( M x + dM x ) = ⇒ Q y = dz 36 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT 18 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy Đối với tải phân bố: Từ liên hệ vi phân bên trên, ta có cơng thức sau: Q B = Q A + Sq ( z ) AB q(z) M B = M A + SQ y AB Sq(z)/AB: diện tích phần tải trọng phân bố đoạn AB Là (+) tải trọng hướng lên ngược lại SQy/AB: diện tích biểu đồ lực cắt đoạn AB Là (+) biểu đồ (+) ngược lại A B dz QB QA MA MB 37 LIÊN HỆ VI PHÂN GiỮA CÁC THÀNH PHẦN NỘI LỰC VÀ TẢI TRỌNG M0 + Đối với tải tập trung: q(z) P0 M0 z Q ph = Q tr + P0 M ph = M tr + M ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT tr P0 ph M ph Mtr Q tr tr ph Q ph P0: (+) hướng lên M0: (+) quay chiều 38 kim đồng hồ 19 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy Một số nhận xét từ liên hệ vi phân thành phần nội lực tải trọng - Nếu q(z)=0, Qy=const, Mx bậc - Nếu q(z)=const, Qy bậc 1, Mx bậc - Nếu q(z) bậc 1, Qy bậc 2, Mx bậc - Tại vị trí có lực tập trung, biểu đồ lực cắt có bước nhảy, giá trị bước nhảy giá trị lực tập trung Đi từ trái sang phải, chiều bước nhảy chiều với chiều lực tập trung - Tại vị trí có mơmen tập trung, biểu đồ mơmen có bước nhảy, giá trị bước nhảy giá trị mômen tập trung Đi từ trái sang phải, chiều bước nhảy chiều với chiều mômen tập trung 39 - Nếu b/đồ mômen đường cong phải hứng lấy lực tác dụng ĐH Tơn Đức Thắng - Khoa KTCT 20 ... vng góc 15 LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT A B 16 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT p o p o A B 17 LÝ THUYẾT NỘI... NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT P1 P2 P3 P4 A B P5 Pn 18 ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa KTCT Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC - ỨNG SUẤT ỨNG SUẤT P1 P2 P3 m p1 A P4 p1 p2 p2... ĐH Tơn Đức Thắng - Khoa KTCT 26 13 Bài giảng Sức bền vật liệu GV Trần Hữu Huy LÝ THUYẾT NỘI LỰC Ví dụ 1: Cho chịu lực hình vẽ Xác định nội lực mặt cắt 1- 1 q P=2qa Mo=2qa Ha 1, 5a Va a Vb a 27

Ngày đăng: 08/04/2015, 00:36

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan