F44 3 r sức bền vật liệu 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN LƯU HÀNH NỘI BỘ MỤC ĐÍCH Tài liệu nhằm hỗ trợ cho học viên hình thức giáo dục từ xa nắm vững nội dung ôn tập làm kiểm tra hết môn hiệu Tài liệu cần sử dụng với tài liệu học tập môn học giảng giảng viên ôn tập tập trung theo chương trình đào tạo NỘI DUNG HƯỚNG DẪN Nội dung tài liệu bao gồm nội dung sau:  Phần 1: Các nội dung trọng tâm môn học Bao gồm nội dung trọng tâm môn học xác định dựa mục tiêu học tập, nghĩa kiến thức kỹ cốt lõi mà người học cần có hồn thành mơn học  Phần 2: Cách thức ôn tập Mô tả cách thức để hệ thống hóa kiến thức luyện tập kỹ để đạt nội dung trọng tâm  Phần 3: Hướng dẫn làm kiểm tra Mô tả hình thức kiểm tra đề thi, hướng dẫn cách làm trình bày làm lưu ý sai sót thường gặp, nỗ lực đánh giá cao làm  Phần 4: Đề thi mẫu đáp án Cung cấp đề thi mẫu đáp án, có tính chất minh hoạ nhằm giúp học viên hình dung yêu cầu kiểm tra cách thức làm thi PHỤ TRÁCH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN Trần Tuấn Anh Phần CÁC NỘI DUNG TRỌNG TÂM Chương 1: XOẮN THUẤN TÚY - Định nghĩa Xoắn thẳng tiết diện tròn Xoắn thẳng tiết diện chữ nhật Bài toán siêu tĩnh xoắn Chương 2: THANH CHỊU LỰC PHỨC TẠP - Định nghĩa Uốn xiên Uốn + kéo (nén) Uốn + xoắn Chương 3: ỔN ĐỊNH THANH CHỊU NÉN - Khái niệm ổn định Lực tới hạn thẳng chịu nén tâm Ổn định miền đàn hồi Phương pháp thực hành tính chịu nén Chương 7: TẢI TRỌNG ĐỘNG - Khái niệm tải trọng động - Thanh chuyển động với gia tốc số - Dao động hệ bậc tự - Va chạm hệ bậc tự Phần CÁCH THỨC ÔN TẬP Chương 1: XOẮN THUẦN TÚY Khái niệm xoắn túy: o Cần nắm vững định nghĩa xoắn túy ? Quy ước dấu moment xoắn cách xác định nội lực cho chịu xoắn túy Xoắn thẳng tiết diện tròn: o Nắm vững giả thiết làm tảng cho việc thiết lập cơng thức tính ứng suất, góc xoắn hiểu sở để thiết lập giả thiết o Hiểu vận dụng cơng thức tính ứng suất tiếp, cơng thức tính biến dạng xoắn để giải tập liên quan đến tốn có mặt cắt ngang tròn đặc tốn có mặt cắt ngang tròn hình vành khăn; Áp dụng, điều kiện bền cho toán liên quan o Đọc TLHT, xem thí dụ 9.3 9.4 o Làm tập 9.1, 9.2 Xoắn thẳng tiết diện chữ nhật o Hiểu quy luật phân bố ứng suất tiếp mặt cắt ngang thẳng tiết diện chữ nhật chịu xoắn vận dụng cơng thức tính ứng suất tiếp, góc xoắn để giải tập liên quan Nắm vững cách tra bảng hệ số phụ , ,  dựa tỉ số cạnh dài chia cạnh ngắn o Đọc TLHT Bài toán siêu tĩnh xoắn o Nắm vững sở xác định nội lực thẳng hai đầu ngàm chịu xoắn góc xoắn hai đầu ngàm không o Làm tập 9.3, 9.8 Chương 2: THANH CHỊU LỰC PHỨC TẠP Khái niệm chịu lực phức tạp: o Cần nắm vững định nghĩa chịu lực phức tạp? Hiểu nguyên lý cộng tác dụng để vận dụng giải toán chịu lực phức tạp Bài toán uốn xiên: o Hiểu định nghĩa chịu uốn xiên cách tổng hợp hai thành phần moment uốn Mx My thành moment uốn tổng Mu o Xác định ứng suất pháp uốn xiên dựa nguyên lý cộng tác dụng Vận dụng công thức kỹ thuật để xác định ứng suất pháp o Đọc TLHT, xem thí dụ 10.1 o Hiểu ý nghĩa đường trung hòa nắm vững trình tự xác định đường trung hòa o Đọc TLHT, xem thí dụ 10.2 o Xác định ứng suất cực trị áp dụng điều kiện bền o Làm tập 10.1, 10.2 Bài toán uốn + kéo (nén) o Hiểu định nghĩa chịu uốn cộng kéo hay nén o Xác định ứng suất pháp uốn xiên dựa nguyên lý cộng tác dụng Vận dụng công thức kỹ thuật quy ước dấu số hạng công thức để xác định ứng suất pháp o Đọc TLHT, xem thí dụ 10.3 o Hiểu ý nghĩa đường trung hòa nắm vững trình tự xác định đường trung hòa o Xác định ứng suất cực trị áp dụng điều kiện bền o Đọc TLHT, xem thí dụ 10.6, 10.7 o Làm tập 10.3, 10.4, 10.6 Bài toán uốn + xoắn o Hiểu định nghĩa chịu uốn cộng xoắn o Phân tích trạng thái phân bố ứng suất cho tốn có tiết diện tròn, xác định ứng suất pháp cực trị ứng suất tiếp lớn nhất; Áp dụng thuyết bền để giải tập liên quan o Đọc TLHT, xem thí dụ 10.8 o Phân tích trạng thái phân bố ứng suất cho toán có tiết diện chữ nhật, xác định ứng suất pháp cực trị ứng suất tiếp lớn phân bố mặt cắt ngang thanh; Áp dụng thuyết bền để kiểm tra bền cho vị trí nguy hiểm mặt cắt ngang o Đọc TLHT, xem thí dụ 10.9 o Làm tập 10.8, 10.10 Chương 3: ỔN ĐỊNH THANH CHỊU NÉN Khái niệm ổn định: o Cần nắm vững định nghĩa cân ổn định, cân phiếm định cân không ổn định cho thẳng chịu nén Lực tới hạn thẳng chịu nén tâm: o Hiểu cách thiết lập công thức xác định lực tới hạn cho thẳng hai đầu khớp, hay gọi tốn Euler o Xác định lực tới hạn cho thẳng tương ứng với liên kết khác hai đầu: Liên kết đầu ngàm đầu tự do, liên kết hai đầu khớp, liên kết đầu ngàm đầu khớp, liên kết hai đầu ngàm, liên kết đầu ngàm đầu ngàm trượt o Xác định ứng suất tới hạn thanh, bán kính quán tính tiết diện mặt phẳng uốn, xác định độ mảnh o Hiểu trường hợp có độ mảnh lớn giới hạn áp dụng cơng thức Euler o Hiểu cơng thức tính lực tới hạn miền đàn hồi thực nghiệm o Đọc TLHT, xem thí dụ 11.1, 11.2 o Làm tập 11.1 Phương pháp thực hành tính ổn định chịu nén o Nắm vững cách thiết lập công thức thực hành tính ổn định cho chịu nén; Hiểu hệ số công thức thực hành cách tra bảng để xác định hệ số uốn dọc  o Nắm vững cách giải ba tốn ổn định dựa vào cơng thức thực hành: Bài toán kiểm tra ổn định, toán xác định tải trọng cho phép, toán chọ tiết diện o Đọc TLHT, xem thí dụ 11.3 o Làm tập 11.3, 11.4, 11.5, 11.6, 11.8, 11.10 Chương 4: TẢI TRỌNG ĐỘNG Khái niệm tải trọng động: o Cần phân biệt khác tải trọng động tải trọng tĩnh gì, nắm vững nguyên lý để khảo sát cân vật thể chịu tác dụng tải trọng động Thanh chuyển động với gia tốc số: o Thiết lập cơng thức tính nội lực dây mang vật nặng P kép lên với gia tốc không đổi, từ xác định hệ số động Kđ hiểu việc xác định nội lực toán động giá trị tương ứng toán tĩnh nhân với hệ số động o Đọc TLHT, xem thí dụ 13.1 o Làm tập 13.1, 13.2, 13.4 Dao động hệ bậc tự o Nắm vững khái niệm bậc tự ? Hiểu khái niệm tần số, tần số góc, dao động cưỡng bức, dao động tự o Thiết lập phương trình vi phân dao động cưỡng hệ bậc tự do; Hiểu tính tốn tần số góc dao động tự chu kỳ dao động tự o Hiểu phương trình vi phân dao động cưỡng có cản thiết lập xác định hệ số ành hưởng dao động so với tác dụng tĩnh hay gọi hệ số động Nắm vững công thức thu gọn khối lượng, ghi nhớ hệ số thu gọn khối lượng cho trường hợp dầm đơn, dầm console, lò xo dao động dọc o Đọc TLHT, xem thí dụ 13.3, 13.4 o Làm tập 13.6, 13.7, 13.8 Va chạm hệ bậc tự o Nắm vững cơng thức tính hệ số động Kđ cho toán va chạm thẳng đứng, xác định Kđ cho trường hợp : Công thức tổng quát, điểm va chạm khơng có trọng lượng, trọng lương Q đặt đột ngột lên dầm (H=0) o Nắm vững cơng thức tính hệ số động Kđ cho tốn va chạm ngang, xác định Kđ cho trường hợp : Công thức tổng quát, không đặt sẵn trọng lượng chịu va chạm (P=0) o Đọc TLHT, xem thí dụ 13.5, 13.6, 13.7 o Làm tập 13.9, 13.10 Tài liệu học tập chính: Đỗ Kiến Quốc (chủ biên) tác giả, Sức bền vật liệu, NXB ĐHQG TPHCM, 2008 10 Phần HƯỚNG DẪN LÀM BÀI KIỂM TRA a/ Hình thức kiểm tra kết cấu đề Hình thức kiểm tra: tự luận Đề kiểm tra gồm câu tập bốn câu sau: Câu (5 điểm): Vẽ biểu đồ nội lực cho hệ chịu xoắn, tính tốn góc xoắn ứng suất tiếp (kiến thức chương 1) Câu (5 điểm):Tính toán toán chịu lực phức tạp (kiến thức chương 2) Câu (5 điểm): Tính tốn tốn ổn định chịu nén (kiến thức chương 3) Câu (5 điểm): Tính tốn tốn hệ chịu tác dụng tải trọng động (kiến thức chương 4) b/ Hướng dẫn làm tự luận Câu 1: o Dùng phương pháp mặt cắt để vẽ biểu đồ nội lực cho hệ chịu xoắn o Xác định giá trị moment xoắn lớn từ biểu đồ nội lực từ tính giá trị ứng suất tiếp lớn o Từ phương pháp mặt cắt xác định nội lực đoạn thanh, áp dụng công thức xác định góc xoắn 11 đoạn cộng giá trị góc xoắn thành phần lại ta góc xoắn hệ Câu 2: o Dùng phương pháp mặt cắt để vẽ biểu đồ nội lực cho hệ o Xác định giá trị nội lực lớn từ xác định giá trị ứng suất lớn o Để phác họa đường trung hòa thực bước sau: Xác định vùng ứng suất kéo nén nội lực tác dụng độc lập mặt cắt ngang tiết diện nguy hiểm; Xác định vùng ứng suất nội lực tác dụng đồng thời mặt cắt ngang; Xác định hệ số góc đường trung hòa tốn uốn xiên xác định giá trị Xo Yo toán uốn + kéo (nén), Từ liệu xác định đường trung hòa vẽ biểu đồ ứng suất Câu 3: o Dùng phương pháp mặt cắt để vẽ biểu đồ nội lực cho hệ o Xác định giá trị nội lực lớn từ xác định giá trị ứng suất lớn o Để phác họa đường trung hòa thực bước sau: Xác định vùng ứng suất kéo nén nội lực tác dụng độc lập mặt cắt ngang tiết diện nguy hiểm; Xác định vùng ứng suất nội lực tác dụng đồng thời mặt cắt ngang; Xác định hệ số góc đường trung hòa tốn uốn xiên xác định giá trị Xo Yo toán uốn + kéo (nén), Từ liệu xác định đường trung hòa vẽ biểu đồ ứng suất 12 Câu 4: o Đối với toán dao động hệ bậc tự do: Vẽ biểu đồ moment tải trọng động tác dụng tĩnh biểu đồ moment tải trọng tĩnh gây dầm; Tính tần số dao động riêng hệ số động Kđ;{Ứng suất, chuyển vị} dầm cần tính {ứng suất, chuyển vị}do tải trọng động tác dụng tĩnh lên dầm nhân với hệ số động Kđ cộng với {ứng suất, chuyển vị} tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm o Đối với toán va chạm thẳng đứng hệ bậc tự do: Vẽ biểu đồ moment vật gây va chạm Q tác dụng tĩnh lên dầm biểu đồ moment tải trọng tĩnh P tác dụng lên dầm; Xác định hệ số động Kđ; {Ứng suất, chuyển vị} dầm cần tính {ứng suất, chuyển vị} P tác dụng tĩnh lên dầm nhân với hệ số động Kđ cộng với {ứng suất, chuyển vị} tải trọng tĩnh P tác dụng lên dầm o Đối với toán va chạm ngang hệ bậc tự do:Vẽ biểu đồ moment vật chuyển động Q tác dụng tĩnh lên dầm (cột); Xác định hệ số động Kđ; {Ứng suất, chuyển vị} dầm (cột) cần tính {ứng suất, chuyển vị} Q tác dụng tĩnh lên dầm nhân với hệ số động Kđ 13 Phần ĐỀ THI MẪU VÀ ĐÁP ÁN Đề thi mẫu Môn : Sức bền vật liệu 2, Học kỳ ……, Năm học …… Lớp: , Hệ: (Thời gian làm 60 phút, sử dụng tài liệu) Câu (5 điểm): Cho chịu xoắn hình Yêu cầu: a Vẽ biểu đồ moment xoắn b Xác định đường kính D theo điều kiện bền điều kiện cứng c Xác định góc xoắn B BIết: L = 2m, G = 8.103 kN/cm2,    8kN / cm ,   0.25rad / m Câu (5 điểm): Cho dầm chịu lực hình 2.Yêu cầu: a Vẽ biểu đồ momen uốn 14 b Xác định max, min c Phác họa đường trung hòa vẽ biểu đồ ứng suất cho mặt cắt ngàm Biết: b = 10cm - Hết - 15 Đáp án mẫu Môn : Sức bền vật liệu 2, Học kỳ ……, Năm học …… Lớp: , Hệ: (Thời gian làm 60 phút, sử dụng tài liệu) Câu (5 điểm): Vẽ biểu đồ momen xoắn (2 đ) Xác định đường kính D (2 đ) Mz max  10(kN m) Theo điều kiện bền ta có:  max     Mz D Mz max Wp  max   Mz max  0, 2.D3  n 0,  n        10.100  10, 2(cm) 0,  0,84   Theo điều kiện cứng ta có:  max      Mz max G.I p     D   Mz 10.100  5, 4(cm) 0,1  0,84 8.103.0, 25.10 2   16 max  0,1  0,84 G.  Vậy chọn D = 10,2cm Xác định góc xoắn B (1 đ) B  M L 10.100.2.100   4.102 (rad ) G.I p 8.10 0,1.10, 24.(1  0,84 ) Câu (5 điểm): Vẽ biểu đồ momen uốn (2 đ) Xác định max, min (2 đ) - Tại ngàm nội lực có giá trị lớn nhất: M x  22(kN m) M y  12(kN m) - Xác định max, min b  2b  0,1.0, 22 Wx    0, 67.103  m3  6 2b.b 0, 2.0,12 Wy    0,33.103  m3  6  max,min   My Mx 22 12    3 Wx Wy 0, 67.10 0,33.103 17  max  69, 2.103  kN / m2    69, 2.103  kN / m2  Phác họa đường trung hòa vẽ biểu đồ ứng suất cho mặt cắt ngàm (1 đ) tg   M y Ix 12 0,1.0, 23 /12   2,18    65,350 Mx Iy 22 0, 2.0,1 /12 18 MỤC LỤC Phần CÁC NỘI DUNG TRỌNG TÂM Phần CÁCH THỨC ÔN TẬP Phần HƯỚNG DẪN LÀM BÀI KIỂM TRA 11 Phần ĐỀ THI MẪU VÀ ĐÁP ÁN 14 19 20 ... uốn (2 đ) Xác định max, min (2 đ) - Tại ngàm nội lực có giá trị lớn nhất: M x  22 (kN m) M y  12( kN m) - Xác định max, min b  2b  0,1.0, 22 Wx    0, 67.103  m3  6 2b.b 0, 2. 0, 12 Wy... Mx 22 12    3 Wx Wy 0, 67.10 0,33.103 17  max  69, 2. 103  kN / m2    69, 2. 103  kN / m2  Phác họa đường trung hòa vẽ biểu đồ ứng suất cho mặt cắt ngàm (1 đ) tg   M y Ix 12 0,1.0,... án mẫu Môn : Sức bền vật liệu 2, Học kỳ ……, Năm học …… Lớp: , Hệ: (Thời gian làm 60 phút, sử dụng tài liệu) Câu (5 điểm): Vẽ biểu đồ momen xoắn (2 đ) Xác định đường kính D (2 đ) Mz max  10(kN