Chương 1: CÁCKHÁINIỆM CƠ BẢN 1. Đối tượng, nhiệm vụ nghiên cứu môn học. 2. Phânloại các chi tiết, công trình theo hình dáng hình học. 3. Phânloại ngoại lực, phản lực liên kết. 4. Kháiniệm về biến dạng và nội lực. 5. Các giả thiết về vật liệu trong Sức bền vật liệu. 5. Các giả thiết về vật liệu trong Sức bền vật liệu. 6. Nguyên lý cộng tác dụng. Kết cấu chịu tải trọng tĩnh. Hệ tĩnh định. 1. Xác định phản lực liên kết. Phần 1. (Chương 1) 2. Khảo sát nội lực. (xác định ứng lực nội lực, vẽ biểu đồ nội lực) Phần 2. (Chương 2) Phân tích đặc trưng hình học của mặt cắt ngang.Phần 3. (Chương 5) 3. Tính bền theo ứng suất cho phép.Phần 4. (Chương 3, 4, 6, 7, 8) 4. Tính bền theo điều kiện ổn định.Phần 7. (Chương 9) 5. Tính chuyển vị. (theo các phương pháp năng lượng).Phần 5. (Chương 3, 6, 7, 8) Hệ siêu tĩnh.Các câu hỏi: 1, 2, 3, 4, 5. Các câu hỏi liên quan trong sức bền vật liệu Hệ siêu tĩnh. Sử dụng phương pháp lực: Các câu hỏi: 1, 2, 3, 4, 5. Kết cấu chịu tải trọng động.Phần 8. (Chương 10) Bước 1, tính: Hệ tĩnh định.Các câu hỏi: 1, 2, 3, 4, 5. Hệ siêu tĩnh.Các câu hỏi: 1, 2, 3, 4, 5.
Sức bền vật liệu (Mechanics/Strength of Materials) Biên soạn: Lê Thanh Phong Khoa Xây dựng & Cơ học ứng dụng Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM (Faculty of Civil Engineering & Applied Mechanics University of Technical Education HCM City) Facebook Search groups name: “Diễn đàn sức bền vật liệu” Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MÔN HỌC Tài liệu học tập Kiểm tra, đánh giá Hình ảnh phá hủy vật liệu làm việc Từ khóa Đơn vị đo Mô tả quan tâm môn học Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MÔN HỌC Tài liệu học tập (Materials) Giáo trình (textbooks): [1] Lê Ngọc Hồng, Sức bền vật liệu, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2000 [2] Bùi Trọng Lựu, Nguyễn Văn Vượng, Bài tập sức bền vật liệu, Nhà xuất Giáo dục, 1999 [3] James M Gere, Barry J Goodno, Mechanics of Materials, 8th edition, Cengage Learning, 2009 [4] Lê Thanh Phong, Tuyển tập sức bền vật liệu – Olympic học toàn quốc, cao học, chọn lọc, Sư Phạm kỹ Thuật, 2007 [5] Fecebook: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Search groups name: “Diễn đàn sức bền vật liệu” [6] Các nguồn tài liệu khác từ trường Bách khoa, Xây dựng, Kiến trúc Bài giảng trực tuyến (Free video lectures are available on): https://www.youtube.com Từ khóa (Keyword): Mechanics of Materials Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MÔN HỌC Kiểm tra, đánh giá (Assessment) Kiểm tra, đánh giá trình (Midterm): 35% 15 lần (test) trở lên (15 → 30 phút), lấy điểm từ → • Điểm tối thiểu kiểm tra (khuyến khích có mặt, chun cần) n • Điểm q trình: ∑ i =1 ( Điểm kiểm tra lấy )i n ; n – Số KT lấy • Các trường hợp cộng 0,5 điểm/1 lần vào điểm q trình: Phát biểu đúng; Khi có u cầu, dùng máy tính để tính kết xác sớm • Các trường hợp bị trừ → điểm/ lần vào kiểm tra: Nộp chậm, cản trở làm thời gian thu ảnh hưởng đến công Sinh viên; Nộp qua bàn khác, gây lộn xộn trình thu (đề phòng làm giúp bạn) • Trường hợp bị chia điểm: Khi phát làm chung, giống Bài tập mở (Open Midterm): 15% Tự sưu tầm mơ hình chun ngành mình, đưa số liệu thực tế tính tốn Thi cuối kỳ (final Exam): 50% lần (90 phút), có từ → 10 tập (không hỏi lý thuyết); Được sử dụng tài liệu; Thang điểm chia nhỏ đến 0,25 điểm Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MƠN HỌC Hình ảnh phá hủy vật liệu làm việc Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MƠN HỌC Hình ảnh phá hủy vật liệu làm việc Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MƠN HỌC Hình ảnh phá hủy vật liệu làm việc Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MƠN HỌC Hình ảnh phá hủy vật liệu làm việc Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MƠN HỌC Hình ảnh phá hủy vật liệu làm việc Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương mở đầu: TỔNG QUAN VỀ MƠN HỌC Hình ảnh phá hủy vật liệu làm việc 10 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài toán tĩnh học b/ Hệ lực song song không gian: q MzN M XN P x n i =1 n i =1 n Ry = ∑ Pyi = ∑Y / (Pi ) = MxN ZN MyN YN y n z Mx = ∑ Mxi = ∑ mx / (Pi ) = i =1 n i =1 n i =1 i =1 Mz = ∑ mzi = ∑ mz / (Pi ) = c/ Hệ lực đồng qui không gian: A z P1 P2 B D y x A P1 P5 P2 P P4 n n i =1 n i =1 n i =1 n i =1 n i =1 i =1 Rx = ∑ Pxi = ∑ X / (Pi ) = Ry = ∑ Pyi = ∑Y / (Pi ) = Rz = ∑ Pzi = ∑ Z / (Pi ) = C 31 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài toán tĩnh học d/ Hệ lực phẳng: n n i =1 n i =1 n i =1 n i =1 Rz = ∑ Pzi = ∑ Z / (Pi ) = Dạng Ry = ∑ Pyi = ∑ y / (Pi ) = (z ⊥ y ) n MA = ∑ mAi = ∑ mA / (Pi ) = i =1 q P i =1 n n i =1 n i =1 Rz = ∑ Pzi = ∑ Z / (Pi ) = C M MzN B XN x MxN A ZN z MyN YN y Dạng n MA = ∑ mAi = ∑ mA / (Pi ) = i =1 n i =1 n i =1 i =1 n n i =1 n i =1 n i =1 n i =1 n i =1 i =1 (AB ⊥ z ) MB = ∑ mBi = ∑ mB / (Pi ) = MA = ∑ mAi = ∑ mA / (Pi ) = Dạng MB = ∑ mBi = ∑ mB / (Pi ) = ABC không thẳng hàng MC = ∑ mCi = ∑ mC / (Pi ) = 32 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài toán tĩnh học e/ Hệ lực song song mặt phẳng: Dạng M P MzN B XN x n i =1 n i =1 Ry = ∑ Pyi = ∑Y / (Pi ) = q C n MxN A ZN z MyN YN y MA = ∑ mAi = ∑ mA / (Pi ) = Dạng B i =1 n i =1 n i =1 n i =1 i =1 MB = ∑ mBi = ∑ mB / (Pi ) = n n i =1 n i =1 n i =1 i =1 n n i =1 i =1 (AB ⊥ z ) Ry = ∑ Pyi = ∑Y / (Pi ) = C z P A i =1 n MA = ∑ mAi = ∑ mA / (Pi ) = f/ Hệ lực đồng qui mặt phẳng: D n P2 P1 PA y P3 Rz = ∑ Pzi = ∑ Z / (Pi ) = (y ⊥ z ) g/ Hệ lực chiều: P1 P2 Pn q z x y M1 M2 m Mn z x y Rz = ∑ Pzi = ∑ Z / (Pi ) = n n i =1 i =1 Mz = ∑ Mzi = ∑ mZ / (Pi ) = 33 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài tốn tĩnh học Các bước phân tích phản lực liên kết tĩnh học: Bước Chọn vật khảo sát: Thường chọn vật có tải trọng tác dụng lên Bước Phân tích liên kết, thêm vào phản lực liên kết tương ứng theo trình tự: 1/ Gối di động: Có phản lực liên kết 2/ Liên kết cứng: Có phản lực liên kết 3/ Gối cố định: Có từ đến phản lực liên kết 4/ Ngàm: Có từ đến phản lực liên kết Bước Nhận định hệ lực cân vật khảo sát: 1/ Hệ lực chiều (nằm quay quanh trục): Có PTCBTH 2/ Hệ lực phẳng đồng qui: Có PTCBTH 3/ Hệ lực phẳng song song: Có PTCBTH (2 dạng) 4/ Hệ lực phẳng: Có PTCBTH (3 dạng) 5/ Hệ lực song song: Có PTCBTH 6/ Hệ lực đồng qui: Có PTCBTH 7/ Hệ lực khơng gian: Có PTCBTH Bước So sách số PLLK (Bước 2) với số PTCBTH (Bước 3): 1/ Số PLLK < Số PTCBTH: Hệ biến hình – Khơng nghiên cứu SBVL 2/ Số PLLK = Số PTCBTH: Hệ tĩnh định – Viết ptcbth đơn giản (có pllk) 3/ Số PLLK > Số PTCBTH: Hệ siêu tĩnh – Bổ sung PTTTBD, dùng PP lực 34 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài tốn tĩnh học Bài Ví dụ - Đề: P=10kN Xác định phản lực liên kết B C M=2,5Pa P M=2,5Pa P C B A a B A 3a a 300 YB XB NCsin300 C NCcos300 NC 3a 300 Giải: Xét dầm AC Hệ lực phẳng => Hệ tĩnh định ∑ m / B = − NC 3a + M − P a = ∑ m / C = YB 3a + M − P 4a = ∑ ch / x = − X B − NC XB < =0 ⇒ NC = 10 P = kN ≈ ,77 kN 3 10 ⇒ YB = P = kN = 5kN 2 10 ⇒ X B = − NC = − kN = kN ≈ ,89kN 3 => chiều ngược chiều chọn 35 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài tốn tĩnh học Bài Ví dụ - Đề: Xác định phản lực liên kết B D theo q, a 2a q P=3qa A P=3qa C B a a M=2qa2 3a D 2a A a q.4a q B YB M=2qa2 C 3a D 2a YD Giải: Xét dầm AD Đây hệ lực phẳn song song => Hệ tĩnh định Σm / B = − YD 5a + M − P a + q.4a a = ⇒ YD = qa Σm / D = YB 5a + M − P 6a − q.4a 4a = 32 Dùng máy tính nhập: -(2-18-16) ÷5= ⇒ YB = qa Dùng máy tính nhập: (2-3+4) ÷5= 36 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài tốn tĩnh học Bài Ví dụ - Đề: Xác định phản lực liên kết khớp theo P 2P A Giải: 300 Xét cân khớp A: B 300 u 600 450 P C 2P A N1 N2 v = ⇒ N1 = −P ch / v = N = ⇒ N2 = − 3P + P ∑ 2 ∑ ch / u = N1 + 2P D Xét cân khớp C: ∑ ch / y = − N N2 y P x 600 C N3 N4 450 2 − P + N2 P = ⇒ N4 = − 2 ∑ ch / x = − N3 − N2 3+5 P = ⇒ N3 = − N4 2 37 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài tốn tĩnh học Bài Ví dụ - Đề: Thanh AC cứng tuyệt đối Xác định phản lực A, B, C theo q,a Giải: Xét cân AC: q q A B 450 C A NA B NB NC 2a α D D H a ∑ m / D = − NC 2a a 2 2a + NC 3a + q 3a.a = 2 C 450 H BD = 5a ; sinα = 2a ⇒ NC = − qa ≈ −2 ,12qa 1 5 5 − − NC = − qa = = ⇒ NB = − NC qa ≈ ,35qa 2 2 − ⇒ N = N = qa = −3qa m / B = − N a = + a N A C ∑ A C 2 ∑ ch / X = − NB 38 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài toán tĩnh học Bài Ví dụ - Đề q A P1=2qa B 2a M=2qa2 P2=3qa a C a D K a Xác định phản lực A, C, K Giải: Xét dầm phụ CK ∑ mC = − YK 2a − M + P2 a = ⇒ YK = qa ∑ mK = YC 2a − M − P2 a = ⇒ YC = qa q MA YA A 2a P2=3qa YC a D a YK K Xét dầm AC ∑Y = P1=2qa B C M=2qa2 YC a C YA − P1 − YC − q 2a = 13 ⇒ YA = qa ∑ mA = − MA + P1 2a + YC 3a + q.2a.a = 25 ⇒ MA = qa 2 39 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Phân loại ngoại lực, phản lực liên kết./ 3.3 Bài tốn tĩnh học Bài Ví dụ - Đề Xác định phản lực A, D q D P=2qa C E A B P=2qa C 300 3a 2a q ND.sin300 ND 300 3a XA YA A 4a D ND.cos300 2a B 4a Giải: Xét khung ABCD Hệ lực phẳng 44 + q a a m = N a a + P a = ⇒ = N qa ≈ ,95qa N − ∑ A D2 D D −3 ∑ X = − X A + P + ND 16 + 12 qa ≈ ,98qa = ⇒ XA = −3 ∑Y = YA − q.4a + ND cos 30 = ⇒ YA = − 12 − qa ≈ −1 ,15qa YA hướng xuống −3 40 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Khái niệm biến dạng nội lực./ 4.1 Chuyển vị biến dạng Chuyển vị P1 Là thay đổi vị trí yếu tố hình học như: C1 Pn - Điểm - Đường - Mặt C A - Chuyển vị điểm A AA1 AB − A1B1 AB ε AB = ∆L = ∫ε L dL Biến dạng A1 P2 B1 Là lượng thay đổi yếu tố hình học như: - Đoạn thẳng B P3 - Góc vng - Thể tích - Biến dạng dài tỷ đối theo phương AB - Biến dạng dài tuyệt đối đoạn thẳng có chiều dài ban đầu L L π − ∠(B1 A1C ) - Biến dạng góc vng điểm A mặt phẳng ABC V − V1 θ= - Biến dạng đơn vị thể tích V ∆V = ∫θ dV - Biến dạng thể tích V γ BAC = V ε ,γ ,θ - Không thứ nguyên (Không đơn vị) 41 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Khái niệm biến dạng nội lực./ 4.2 Chuyển vị biến dạng A P B P B1 A1 M M ϕ Biến dạng: Dài dọc trục (Đều nhau) Biến dạng: Trượt tiết diện (Góc) Chuyển vị: Dọc trục tiết diện Chuyển vị: Xoay quanh trục tiết diện q1 M ϕ M y q2 Biến dạng: Trượt tiết diện (Góc) Chuyển vị: Vuông trục tiết diện Biến dạng: Dài dọc trục (Không đều) Chuyển vị: Trọng tâm tiết diện Xoay tiết diện 42 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Khái niệm biến dạng nội lực./ 4.3 Nội lực, phương pháp mặt cắt, ứng suất Mk π P1 Nội lực Là lượng thay đổi lực tương tác phân tử vật thể Nhằm chống lại biến dạng ngoai lực gây P2 P3 z x qj Pn Phương pháp mặt cắt Tưởng tượng dùng mặt cắt chia vật thể làm hai phần Giữ lại hai phần để khảo sát y Ứng suất Là nội lực đơn vị diện tích π P1 R P2 P3 • Ứng suất toàn phần r r r ∆p dp Lực p = lim = ; Thứ nguyên: ∆F → ∆ F (Chiều dài)2 dF z qj x M y x σz τzx τzy p τ y z • Ứng suất thành phần p = σ z2 + τ = σ z2 + τ zx2 + τ zy Ứng suất đại lượng quan trọng Được quan tâm nhiều môn học 43 Search facebook: “Diễn đàn sức bền vật liệu” – Link: https://www.facebook.com/groups/SucBenVatLieu Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Các giả thuyết vật liệu môn học 5.1 Cấu tạo vật chất vật liệu Liên tục Đồng Đẳng hướng Điền đầy A Như B Như 5.2 Biến dạng vật thể (1) (1) (2) Đàn hồi tuyệt đối Trị số biến dạng bé ∆