Bài giảng sức bền vật liệu chương 1 những khái niệm chung

Trần Minh Tú – Đại học Xây dựng Tháng 01/2015 Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Email: tpnt2002@yahoo.com CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU • Giảng viên: PGs TS TRẦN MINH TÚ • Email: tpnt2002@yahoo.com • Cell phone: 0912 10 11 73 • Tài liệu học tập:  Sức bền vật liệu – PGs TS Lê Ngọc Hồng, PGs TS Lê Ngọc Thạch  Bài tập Sức bền vật liệu – TS Trần Chương – PGs TS Tô Văn Tấn  www.tranminhtu.com Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU • Số tín chỉ: • Số tiết lý thuyết tập: 52 • Số tiết thí nghiệm: ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN • Chuyên cần: 10% • Bài tập lớn: 10% • Bài kiểm tra kỳ: 10% (cuối chương 5) • Thí nghiệm: 10% • Bài thi kết thúc học phần: 60% HỌC TẬP NGHIÊM TÚC – CHÌA KHOÁ THÀNH CÔNG Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU • • • • QUY ĐỊNH VỀ ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Điểm đánh giá học phần gồm: điểm trình (ĐQT) điểm thi kết thúc học phần (ĐKT) Điểm trình học tập tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến 0,1) Điểm thi kết thúc học phần (ĐKT) tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến 0,5) Qui định Phòng Đào tạo: ĐHP = 40%ĐQT + 60%ĐKT Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU QUY ĐỊNH VỀ ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN • Điểm trình học tập (ĐQT) môn Sức bền Vật liệu qui định: điểm trình gồm môđun, môđun đánh giá theo thang điểm 10: – Điểm chuyên cần (ĐCC) – Điểm tập lớn (ĐBTL) – Điểm Thí nghiệm (ĐTN) – Điểm kiểm tra kỳ (ĐGK) ĐQT = (ĐCC + ĐBTL + ĐTN + ĐGK)/4 Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU THỜI KHOÁ BIỂU VÀ LỊCH TIẾP SINH VIÊN Lịch tiếp sinh viên: Thứ 2: 9h00 – 11h30; Thứ 4: 9h00 – 11h30 Địa điểm: Văn phòng Bộ môn Sức bền vật liệu, Tầng Nhà thí nghiệm tầng Mọi thắc mắc liên hệ qua email: tpnt2002@yahoo.com Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu môn học 1.2 Phân loại vật thể nghiên cứu theo hình dạng 1.3 Ngoại lực – Liên kết phản lực liên kết 1.4 Khái niệm chuyển vị biến dạng 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.6 Các giả thiết môn học Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 2: ỨNG LỰC TRONG BÀI TOÁN THANH 2.1 Các thành phần ứng lực mặt cắt ngang 2.2 Biểu đồ nội lực – Phương pháp mặt cắt 2.3 Liên hệ vi phân mômen uốn, lực cắt tải trọng phân bố 2.4 Phương pháp vẽ biểu đồ nội lực theo điểm đặc biệt 2.5 Biểu đồ nội lực dầm tĩnh định nhiều nhịp 2.6 Biểu đồ nội lực khung phẳng 2.7.* Biểu đồ nội lực cong Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 3: THANH CHỊU KÉO-NÉN ĐÚNG TÂM 3.1 Khái niệm – Nội lực 3.2 Ứng suất chịu kéo-nén tâm 3.3 Biến dạng chịu kéo-nén tâm – Hệ số Poisson 3.4 Các đặc trưng học vật liệu 3.5 Thế biến dạng đàn hồi 3.6 Điều kiện bền, ba toán 3.7 Bài toán siêu tĩnh 3.8 Bài toán hệ Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 4: TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT TẠI MỘT ĐIỂM 4.1 Khái niệm trạng thái ứng suất điểm 4.2 Trạng thái ứng suất phẳng 4.3 Vòng tròn Mohr ứng suất 4.4 Một số trạng thái ứng suất phẳng đặc biệt 4.5 Trạng thái ứng suất khối 4.6 Quan hệ ứng suất – biến dạng Định luật Hooke 4.7 Điều kiện bền cho phân tố TTƯS phức tạp – Các thuyết bền Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 10 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.2 Phương pháp mặt cắt • Cắt vật thể chịu lực trạng thái cân bằng mặt cắt • Do vật thể trạng thái cân bằng, phần vật thể phải thoả mãn điều kiện cân • Xét cân phần dưới, chịu tác dụng của:  Các ngoại lực  Lực tương tác phần tác dụng lên phần • Biểu diễn lực tương tác nêu vectơ nội lực Từ phương trình cân tĩnh học, ta xác định hợp lực nội lực Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 62 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.3 Ứng suất điểm K Nội lực phân bố toàn bề mặt mặt cắt Xét điểm K thuộc mặt cắt: DA – phân tố diện tích mặt cắt chứa điểm K DF – hợp lực nội lực DA Cường độ nội lực: nội lực đơn vị diện tích → Ứng suất trung bình: Khi đó, ứng suất toàn phần điểm K mặt cắt vật thể chịu lực định nghĩa là: Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 63 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.3 Ứng suất điểm K Phân tích vec-tơ ứng suất toàn phần p theo cách: Phân tích thành thành phần, thành phần vuông góc với mặt cắt thành phần tiếp tuyến với mặt cắt Phân tích thành thành phần song song với trục tọa độ Ứng suất pháp Ứng suất pháp Ứng suất tiếp Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Ứng suất tiếp Ứng suất tiếp CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 64 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.3 Ứng suất điểm K Quy ước đặt tên thành phần ứng suất: • Ứng suất pháp: Phương pháp tuyến mặt cắt • Ứng suất tiếp: Phương pháp tuyến mặt cắt Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Chiều ứng suất tiếp CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 65 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.4 Các thành phần ứng lực mặt cắt ngang • Ứng lực R: Hợp lực nội lực mặt cắt ngang • R: phương, chiều, điểm đặt → dời trọng tâm C mặt cắt ngang Nz – lực dọc  Qx, Qy – lực cắt  Mx, My – mô men uốn  Mz – mô men xoắn → thành phần ứng lực  Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 66 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.5 Quan hệ ứng suất thành phần ứng lực mặt cắt ngang Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 67 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.6 Các hình thức chịu lực Kéo (Nén) Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Uốn Xoắn Cắt CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 68 1.5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1.5.6 Các hình thức chịu lực Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 69 1.6 Các giả thiết môn học Giả thiết 1: Vật liệu có cấu tạo vật chất liên tục, đồng đẳng hướng • Liên tục: vật liệu lấp đầy thể tích vật thể, lỗ hổng; • Đồng nhất: tính chất lý điểm vật thể; • Đẳng hướng: điểm, tính chất lý theo hướng Vật liệu rời rạc Vật liệu không đồng Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Vật liệu dị hướng (có thớ) Vật liệu liên tục, đồng nhất, đẳng hướng CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 70 1.6 Các giả thiết môn học • Trên thực tế, xét kích cỡ vi mô, vật liệu (ngay kim loại) tính liên tục, đồng hay đẳng hướng • Tuy nhiên, phân tố bé vật liệu có vô số phần tử xếp lộn xộn với nên kích cỡ vĩ mô (ví dụ: dầm, cột, sàn…), nhiều vật liệu xem liên tục, đồng đẳng hướng Mạng tinh thể thép kích cỡ vi mô: rời rạc, không đồng nhất, dị hướng Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Khối thép kích cỡ vĩ mô: liên tục, đồng nhất, đẳng hướng CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 71 1.6 Các giả thiết môn học Giả thiết 2: Ứng xử học vật liệu tuân theo Định luật Hooke (quan hệ nội lực – biến dạng bậc nhất) Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Robert Hooke (1635 -1703) Chiều dài ban đầu • Định luật Hooke – Độ giãn dài lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng – Lò xo quay vị trí cũ loại bỏ lực tác dụng vượt qua giới hạn đàn hồi CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 72 1.6 Các giả thiết môn học Giả thiết 2: Ứng xử học vật liệu tuân theo Định luật Hooke (quan hệ nội lực – biến dạng bậc nhất) Định luật Hooke cho biến dạng dài s=Ee σ – Ứng suất pháp E – Mô-đun đàn hồi kéo (nén) vật liệu ε – Biến dạng dài tỷ đối Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Định luật Hooke cho biến dạng góc t=Gg τ – Ứng suất tiếp G – Mô-đun đàn hồi trượt vật liệu γ – Biến dạng góc CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 73 1.6 Các giả thiết môn học Giả thiết 3: Tính đàn hồi vật liệu đàn hồi tuyệt đối Biến dạng vật thể xem bé Khung nhà bê tông cốt thép thực tế: biến dạng cấu kiện dầm, cột… bé so với kích thước chúng quan sát thấy mắt thường Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 74 1.7 Nguyên lý độc lập tác dụng Với việc thừa nhận giả thiết giả thiết 3, ta áp dụng nguyên lý độc lập tác dụng cho toán SBVL: Ứng suất, biến dạng hay chuyển vị hệ ngoại lực gây tổng đại số đại lượng thành phần ngoại lực gây riêng rẽ + Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 75 SỨC BỀN VẬT LIỆU Thank you for your attention Trần Minh Tú – Đại học Xây dựng E-mail: tpnt2002@yahoo.com Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 76 [...]... Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 20 NỘI DUNG CHƯƠNG 1 – NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1 Nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu của môn học 1. 2 Phân loại vật thể nghiên cứu theo hình dạng 1. 3 Ngoại lực – Liên kết và phản lực liên kết 1. 4 Khái niệm về chuyển vị và biến dạng 1. 5 Nội lực – Phương pháp mặt cắt – Ứng suất 1. 6 Các giả thiết của môn học Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 21 1 .1 Nhiệm vụ và... song song 5.8 Công thức xoay trục Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 11 SỨC BỀN VẬT LIỆU 1 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 6: THANH CHỊU XOẮN THUẦN TUÝ 6 .1 Khái niệm – Nội lực 6.2 Ứng suất trong thanh tròn chịu xoắn 6.3 Biến dạng của thanh tròn chịu xoắn 6.4 Điều kiện bền, điều kiện cứng, ba bài toán cơ bản 6.5 Bài toán siêu tĩnh 6.6.* Thế năng biến dạng đàn hồi của thanh chịu xoắn... môn học 1. 1 .1 Sức bền vật liệu – môn cơ sở kỹ thuật: Sức bền vật liệu là môn học nghiên cứu sự chịu lực của vật liệu để đề ra các phương pháp tính toán, thiết kế các chi tiết máy, các bộ phận công trình dưới tác dụng của ngoại lực nhằm thoả mãn các yêu cầu đặt ra về độ bền, độ cứng và độ ổn định mà vẫn đảm bảo tính kinh tế và thẩm mỹ Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 22 1. 1 Nhiệm vụ... DẠNG SỨC BỀN VẬT LIỆU Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 30 1. 1 Nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu của môn học TOÁN GIÁO DỤC ĐẠI CƯƠNG (29%) VẬT LÝ KIẾN THỨC CƠ SỞ NGÀNH (34%) CƠ HỌC CƠ SỞ SỨC BỀN VẬT LIỆU KC NHÀ BTCT KIẾN THỨC NGÀNH VÀ CHUYÊN NGÀNH KT THI CÔNG (37%) Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 31 1 .1 Nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu của môn học • Cơ học cơ sở Vật. .. * Phần sinh viên tự đọc thêm dưới sự hướng dẫn của giảng viên Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 13 SỨC BỀN VẬT LIỆU 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH • Sức bền vật liệu – PGs TS Lê Ngọc Hồng, PGs TS Lê Ngọc Thạch • Giáo trình SBVL của các trường Đại học: Thuỷ lợi, Bách khoa, Giao thông vận tải • Các bài giảng của Đại học Auckland; Các tài liệu của Pearson Press, ASCE… • Beer F P., Johnston... ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 28 1. 1 Nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu của môn học CƠ HỌC Tĩnh học Cơ học vật rắn Cơ học vật rắn biến tuyệt đối dạng Động lực học Cơ học thủy - khí Không nén được Nén được SỨC BỀN VẬT LIỆU Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 29 1. 1 Nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu của môn học CƠ HỌC CƠ SỞ CƠ HỌC VẬT RẮN TUYỆT ĐỐI CƠ HỌC VR CƠ HỌC KẾT CẤU LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI CƠ HỌC VẬT... hình trụ bước ngắn Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 12 SỨC BỀN VẬT LIỆU 1 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 7: DẦM CHỊU UỐN PHẲNG 7 .1 Khái niệm – Nội lực 7.2 Dầm chịu uốn thuần tuý 7.3 Dầm chịu uốn ngang phẳng 7.4 Chuyển vị của dầm chịu uốn: độ võng, góc xoay 7.5 Phương pháp tích phân trực tiếp 7.6 Phương pháp thông số ban đầu 7.7 Bài toán siêu tĩnh 7.8.* Ảnh hưởng của lực cắt tới độ... P., Johnston E R., DeWolf J T – Mechanics of Materials 6th edition (2 011 ) • Hibbeler R C – Mechanics of Materials 8th edition (2 011 ) • Pytel A., Kiusalaas J – Mechanics of Materials 2nd edition (2 011 ) • Lecture notes: Oler J W (Texas Technological University) Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 14 SỨC BỀN VẬT LIỆU 1 NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG (CIVIL ENGINEERING) Nhiệm vụ: Xây dựng cơ sở...SỨC BỀN VẬT LIỆU 1 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 5: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT NGANG 5 .1 Khái niệm chung 5.2 Mômen tĩnh – Trọng tâm – Trục trung tâm 5.3 Mômen quán tính đối với một trục 5.4 Mômen quán tính độc cực 5.5 Mômen quán tính ly tâm – Hệ... cơ sở Vật rắn tuyệt đối (1) Phương trình cân bằng: ∑Fx = 0; ∑Fy = 0; ∑Fz = 0; ∑Mx= 0; ∑My= 0; ∑Mz= 0 • Sức bền vật liệu Vật rắn biến dạng (1) Phương trình cân bằng: ∑Fx = 0; ∑Fy = 0; ∑Fz = 0; ∑Mx= 0; ∑My= 0; ∑Mz= 0 (2) Quan hệ ứng suất - biến dạng: (2) Động học: ∑F = ma Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD σ = Eε CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 32 1. 2 Phân loại vật thể nghiên cứu theo hình dạng Vật thể hình khối: Có kích ... ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1 Nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu môn học 1. 2 Phân loại vật thể nghiên cứu theo hình dạng 1. 3 Ngoại... Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – SỨC BỀN VẬT LIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 3: THANH CHỊU KÉO-NÉN ĐÚNG TÂM 3 .1 Khái niệm – Nội lực 3.2 Ứng suất chịu kéo-nén tâm 3.3 Biến dạng chịu kéo-nén tâm... xoay trục Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD CHƯƠNG MỞ ĐẦU – 11 SỨC BỀN VẬT LIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC SBVL1 CHƯƠNG 6: THANH CHỊU XOẮN THUẦN TUÝ 6 .1 Khái niệm – Nội lực 6.2 Ứng suất tròn chịu xoắn