Bài giảng Cơ học Ứng dụng ThS. Lê Dương Hùng Anh ĐH Bách Khoa TPHCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG ThS Lê Dương Hùng Anh Khoa Khoa học ứng dụng Email: leduonghunganh@hcmut.edu.vn Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM TÀI LIỆU MƠN HỌC • Cơ ứng dụng, Ngơ Kiều Nhi – Trương Tích Thiện, NXB ĐH Quốc gia TP HCM • Bài tập Cơ ứng dụng, Phan Thị Bích Nga, NXB ĐH Quốc gia TP HCM • Cơ học (tập 1), Đỗ Sanh, NXB Giáo dục • Bài tập học (tập 1), Đỗ Sanh, NXB Giáo dục • Cơ sở thiết kế máy, Nguyễn Hữu Lộc, NXB ĐH Quốc gia TP HCM • Sức bền vật liệu, Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Thị Hiền Lương, Bùi Cơng Thành, Lê Hồng Tuấn, Trần Tấn Quốc, NXB ĐH Quốc gia TP HCM Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC CƠ HỌC Cơ học vật rắn tuyệt đối Cơ học vật rắn biến dạng Lƣu chất Lý thuyết đàn hồi Cơ ứng dụng Sức bền vật liệu Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Đối tượng Nhiệm vụ Cơ ứng dụng Yêu cầu Mục tiêu Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC ĐỐI TƯỢNG Sinh viên ngành mà tảng sở kiến thức ngành khơng phải CƠ HỌC NHIỆM VỤ • Nghiên cứu chuyển động vật thể, phận máy móc • Nghiên cứu độ bền phận máy móc, cơng trình Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC MỤC TIÊU • Hiểu cách vận hành phận máy • Nắm khái niệm tiêu bền để sử dụng thiết bị, máy móc cách an tồn U CẦU • Nắm kiến thức Tốn, Vẽ kỹ thuật • Chủ động nghiên cứu lý thuyết, tập • Đi học đầy đủ Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Những vấn đề tĩnh học vật rắn tuyệt đối Chương 2: Lý thuyết Nội lực Chương 3: Ứng suất Biến dạng Chương 4: Đặc trưng hình học mặt cắt ngang Chương 5: Tính bền ứng suất khơng đổi Chương 6: Tính biến dạng Chương 7: Các phận truyền động Chương 8: Hệ siêu tĩnh Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM ĐÁNH GIÁ HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ: • Kiểm tra kỳ: 30% (40% kiểm tra hết chương + 60% KTGK) • Bài tập nhóm: 10% • Thi cuối kỳ: 60% (40% kiểm tra hết chương + 60% KTGK • Điểm thưởng: 10% - 30% NHÓM BÀI TẬP + BÁO CÁO: • SV/1 nhóm Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Student Projects Samco bus design t = 0.0072 s t = 0.366 s Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Student Projects Real Model of Geo Metro 10 Car crash simulation FEM model Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời - Thanh chịu uốn xoắn đồng thời thường xảy trục quay máy - Trên thường có lắp chi tiết bánh răng, ổ đỡ, ổ đỡ chặn - Tiết diện trục thường hình tròn hay hình vành khăn Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy Thanh chịu xoắn túy MCN có thành phần nội lực moment xoắn Mz tác dụng mặt phẳng vuông góc với trục - Qui ước dấu Mz : Mz > nhìn vào mặt cắt thấy moment quay ngược chiều kim đồng hồ Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy -Thí nghiệm: Vạch mặt ngồi + Hệ đường thẳng song song trục (thớ dọc) + Hệ đường tròn vng góc trục (MCN) + Các bán kính -Hiện tượng: + Các đường song song trục nghiêng góc γ so với phương ban đầu + Các đường tròn vng góc với trục thanh, khoảng cách đường tròn kề khơng đổi + Các bán kính bề mặt thẳng có độ dài khơng đổi Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy Giả thiết Giả thiết 1: Mặt cắt ngang trước biến dạng phẳng vng góc trục sau biến dạng phẳng vng góc với trục Khoảng cách mặt cắt ngang không đổi z  Giả thiết 2: Các bán kính trước sau biến dạng thẳng có độ dài không đổi x  y  x y z  Trên mặt cắt ngang có ứng suất tiếp Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Thiết lập công thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy E d Lê Dương Hùng Anh A1 A d    EA dz dφ: góc xoay tương đối hai mặt cắt, dφ = const Ứng suất tiếp có phương vng góc với bán kính, chiều chiều với moment xoắn Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy d - Theo định luật Hooke:    G  G  dz - Phương trình cân bằng: M z     dA A d Mz  G  dA dz A d d G  dA  G JO  dz A dz Lê Dương Hùng Anh Mz   max  x O y  max Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy - Ứng suất tiếp mặt cắt ngang: Nhận xét: Ứng d M z suất tiếp mặt   G   dz JO cắt lớn biên JO - Đặt: WO  - moment chống xoắn không tâm mặt max cắt, nên để tiết kiệm vật liệu, - Đối với mặt cắt ngang hình tròn: người ta thường JO WO   0, D  2Wx dùng trục rỗng  max Mz  max  WO Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Cách tính bền Trong trường hợp tiết diện vừa tồn Mz vừa tồn Mx My dù có tồn thành phần lực cắt hay không ta gọi chung trạng thái chịu lực trạng thái uốn xoắn đồng thời Vì ứng suất tiếp lực cắt gây nhỏ nhiều so với ứng suất tiếp moment xoắn gây Mỗi điểm tiết diện có hai thành phần ứng suất: + Ứng suất tiếp moment xoắn Mz gây d M z Mz Mz   G    max   WO 0, D dz JO + Ứng suất pháp moment uốn Mx Mx gây My Mx z  y x Jx Jy Lê Dương Hùng Anh Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Cách tính bền u Vì: Mx  My Mu My  Mu  M x  M y Mu z  v Ju Mz  tg   N  My Mx N x Mx Vì mặt cắt ngang hình tròn v Mu Ju  J x   z   Jx Khi ứng suất pháp cực đại: Lê Dương Hùng Anh  max Mu Mu Mu  R  Jx Wx 0,1D Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Mu Cách tính bền Điều kiện bền: My Mx   td     td   max M x2  M y2  0,1D   4  y  0,1D  Lê Dương Hùng Anh x M z2 z + y  max max  0,1D M M M x Mz  N a Thuyết bền ứng suất tiếp lớn (TB3)  td   N    max - M td  0,1D  max Với: M td  M x2  M y2  M z2 Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Cách tính bền Điều kiện bền: Mu My  td    Mx  N Mz  x N b Thuyết bền biến đổi hình dạng (TB4)  td    td   max M x2  M y2  0,1D   3 3 M z2  0,1D M x2  M y2  0, 75M z2  0,1D  Lê Dương Hùng Anh + y max   max  max -   max M td  2 0,1D Với: M td  M x  M y  0, 75M z Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM TÍNH BỀN THANH KHI ỨNG SUẤT KHƠNG ĐỔI 5.9 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Cách tính bền Mu Xác định điểm nguy hiểm mặt cắt:  max  NN+  max Lê Dương Hùng Anh My Mx  Mz  x N + y  max N   max  max  max Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ... 17 Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Biomedical Projects 18 Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Biomedical Projects 19 Khoa Khoa học ứng. .. ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Biomedical Projects 20 Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Biomedical Projects 21 Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa. .. vật liệu Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC Đối tượng Nhiệm vụ Cơ ứng dụng Yêu cầu Mục tiêu Khoa Khoa học ứng dụng – ĐH Bách Khoa TP HCM GIỚI THIỆU MÔN HỌC ĐỐI TƯỢNG