Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Cấu trúc chung của Giáo trình Sức bền vật liệu có 10 chương được trình bày như sau: Những khái niệm chung; Kéo và nén đúng tâm; Cắt - Dập; Đặc trưng cơ học của hình phẳng; Uốn ngang phẳng; Xoắn thuần túy; Thanh chịu lực phức tạp;...Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ GIAO THÔNG , năm 2012 VẬN TẢI TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GTVT TRUNG ƢƠNG II *&* Môn học: Sức bền vật liệu Mã môn học : MH10 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học GIÁO TRÌNH - Vị trí: + Sức bền vật liệu môn học kỹ thuật sở bố trí sau học sinh học môn: Cơ lý thuyết Vật liệu kim loại + Sức bền vật liệu cung cấp kiến thức cho môn chi tiết máy kỹ thuật chuyên môn ngành - Tính chất: + Sức bền vật liệu mơn khoa học kết hợp chặt chẽ lý TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ/CAO ĐẲNG NGHỀ thuyết thực nghiệm + Là môn học thuộc môn học, mô-đun kỹ thuật sở bắt buộc - Ý nghĩa (LƢU HÀNH NỘI BỘ) Giúp sinh viên nắm kiến thức bản, sở kỹ thuật vận dụng tính tốn thực tế - Vai trị Là mơn lý thuyết sở cho môn chuyên ngành nên có vai trị quan trọng chương trình đào tạo nghề cắt gọtrkim loại Tên môn học: Sức bền vật liệu MÃ MÔN HOC: MH12 NGHỀ: HÀN Mục tiêu mơn học: - Trình bày khái niệm của môn học như: biến dạng, nội lực, ứng suất, độ bền, độ cứng, độ ổn định Fcủa chi tiết máy - Phân tích ý nghĩa đại lượng đặc trưng cho tính chất học vật liệu - Xác định phương pháp đưa chi tiết từ kết cấu thực sơ đồ tính phân tích thành loại biến dạng - Vẽ biểu đồ nội lực xác định mặt cắt nguy hiểm chi tiết - Vận dụng điều kiện bền, điều kiện cứng, điều kiện ổn Hảicủa phòng, 2011 định để giải ba tốn mơnnăm sức bền vật liệu - Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập LỜI NÓI ĐẦU Ngày khoa học kỹ thuật phát triển vũ bão, ngành kỹ thuật chiếm vị trí tương đối quan trọng kinh tế Vì việc đào tạo nhân lực cho ngành kỹ thuật đóng vai trị quan trọng để tạo nguồn nhân lực có lực phục vụ cho kinh tế phát triển nước ta „„Sức bền vật liệu” môn khoa học bán thực nghiệm thuộc khối kỹ thuật giảng dạy trường cao đẳng, đại học kỹ thuật Nó cung cấp kiến thức cần thiết tác dụng học để giả vấn đề thực tế việc thiết kế chế tao, tính bền cho chi tiết, môn học sở cho nhiều môn học chuyên ngành thuộc khố kỹ thuật Giáo trình “Sức bền vật liệu ” xây dựng sở giáo trình giảng dạy trường kỹ thuật kết hợp với kinh nghiệm giảng dạy giáo viên ngành Giáo trình biên soạn cho phù hợp với đặc điểm sinh viên trường cao đẳng nghề Giáo trình “Sức bền vật liệu ” biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới, nội dung đề cập tới kiến thức tính tốn độ bền, độ cứng, ổn định chi tiết Để đáp ứng tính chất đặc trưng nghề khí Trong biên soạn giáo trình tác giả có nhiều cố gắng không tránh khỏi khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến từ bạn đọc Cấu trúc chung giáo trình có 10 chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương I: Những khái niệm chung II : Kéo nén tâm III: Cắt - Dập IV: Đặc trưng học hình phẳng VI: Uốn ngang phẳng V: Xoắn túy VII: Thanh chịu lực phức tạp VIII: Ổn định thẳng chịu nén tâm IX: Tính độ bền thẳng chịu ứng suất thay đổi Tác giả MỤC LỤC Đề mục Lời nói đầu Mục lục Chƣơng I: Những khái niệm chung Trang Giới thiệu lịch sử môn học Nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu môn học Các giả thuyết vật liệu Ngoại lực, nội lực, phương pháp mặt cắt ứng suất Các loại biến dạng Chƣơng II : Kéo nén tâm Khái niệm kéo - nén tâm 2.Nội lực 3.Ứng suất biến dạng Đặc trưng học vật liệu Tính tốn kéo (nén) tâm Chƣơng III: Cắt - Dập Khái niệm Cắt Khái niệm Dập Chƣơng IV: Đặc trƣng học hình phẳng Khái niệm mômen tĩnh Khái niệm mơmen qn tính Bán kính qn tính Chƣơng V: Xoắn túy 1.Khái niệm xoắn túy Ứng suất biến dạng mặt cắt trịn chịu xoắn Tính tốn xoắn túy Chƣơng VI: Uốn ngang phẳng Khái niệm uốn ngang phẳng Nội lực biểu đồ nội lực Ứng suất dầm chịu uốn ngang phẳng Tính tốn uốn ngang phẳng Chuyển vị dầm chịu uốn Chƣơng VII: Thanh chịu lực phức tạp Khái niệm chịu lực phức tạp Uốn xiên Uốn ngang phẳng kéo (nén) đồng thời Uốn xoắn đồng thời Chƣơng VIII: Ổn định thẳng chịu nén tâm 1.Khái niệm ổn định, lực tới hạn ứng suất tới hạn Cơng thức tính lực tới hạn, ứng suất tới hạn theo Euler Cơng thức tính lực tới hạn ứng suất tới hạn theo Iasinki Tính tốn ổn định Chƣơng IX: Tính độ bền thẳng chịu ứng suất 7 10 15 17 17 20 24 27 36 39 43 45 49 52 54 57 61 61 64 67 69 71 72 78 83 87 89 89 90 thay đổi Khái niệm chịu ứng suất thay đổi Hiện tượng mỏi vật liệu Chu trình đặc trưng chu trình ứng suất Giới hạn mỏi Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi, biện pháp khắc phục Tính độ bền theo hệ số an toàn 93 93 93 94 95 97 CHƢƠNG I: NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU Mã chƣơng: CHI Giới thiệu: Những khái niệm mở đầu có ý nghĩa quan trọng q trình nghiên cứu, tính tốn môn học Những khái niệm giúp sinh viên hiểu cụm từ quy ước ký hiệu thường sử dụng môn học Mục tiêu: + Trình bày nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu mơn học + Trình bày khái niệm: Vật rắn thực, ngoại lực, nội lực, phương pháp mặt cắt, ứng suất, biến dạng + Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập Giới thiệu lịch sử môn học Từ kỷ 18 người có cơng trình xem khởi đầu môn học Năm 1729 Buyphinghe đưa dạng quan hệ phi tuyến ưnhs suất biến dạng Sau năm 1768 Húc đưa quy luật vật thể đàn hồi với dạng tuyến tính đồng thời ơng có cơng trình : - Lý thuyết toán học uốn đàn hồi Ơle Becnuli - Tính ổn định Ơle - Dao động ngang đàn hồi - Nghiên cứu lý thuyết lực đàn hồi khơng khí(Lơmơnơxốp) Cuối kỷ 18 đầu kỷ 19 nhà bác học người Pháp Navie xuất phát từ quan điểm lực tương tác phần tử Niu tơn đề xuất lý thuyết đàn hồi rời rạc Năm 1822 Côsi đưa khái niệm trạng thái ứng suất điểm viết phương trình cân với biểu thức biểu diễn tương quan ứng suất biến dạng cho vật thể đẳng hướng Ta kết luận Naviê, Cơsi Ostrogratxki, Pốtxơng người đặt móng cho lý thuyết đàn hồi tốn học Vào cuối kỷ 19 nhu cầu phát triển công nghiêp thúc nhà khoa học tìm cách tính tốn nhanh chóng tốn thực tế phát sinh ngành lý thuyết đàn hồi ứng dụng lý thuyết sức bền vật liệu Vào cuối kỷ 19 sang đầu kỷ 20 ngành học vật rắn biến dạng phát triển vô rộng lớn NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƢỢNG CỦA CƠ HỌCVẬT RẮN BIẾN DẠNG Mục tiêu: +Trình bày nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu môn học 2.1 Nhiệm vụ Sức bền vật liệu môn khoa học nghiên cứu thực nghiệm, khả chịu lực biến dạng vật thể để đề phương pháp tính cho vật thể đủ bền, đủ cứng, đủ ổn định tiết kiệm vật liệu - Độ bền: khả chịu lực lớn chi tiết cho chi tiết không bị phá hỏng - Độ cứng: khả chịu lực lớn chi tiết cho biến dạng không lớn làm ảnh hưởng đến điều kiẹn làm việc bình thường - Độ ổn định: Là khả chịu lực lớn chi tiết cho chi tiết khơng bị thay đổi hình dáng hình học trình làm việc bình thường Sức bền vật liệu đề phương pháp tính tốn ,lập nên biểu thức toán học thỏa mãn điều kiện bền, điều kiện cứng điều kiện ổn định Xuất phát từ Sức bền vật liệu chủ yếu giải dạng toán bản: + Bài toán kiểm tra độ bền + Bài tốn xác định kích thước hợp lý + Bài toán xác định tải trọng cho hợp lý 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu môn sức bền vật liệu vật rắn thực - Vật rắn thực vật rắn có tác dụng ngoại lực xảy biến dạng b, a, bị phá hỏng - Vật rắn thực phân làm dạng bản: + Vật thể dạng khối: Vật thể có kích thước theo ba phương lớn tương đương (Hình 1-1a ) c, + Vật thể dạng thanh: Vật thể có kích Hình 1-1 thước phương lớn nhiều so với phương cịn lại (Hình 1-1b) + Vật thể dạng tấm: Là vật thể mà kích thước hai phương lớn nhiều so với phương lại, phương có kích thước bé gọi bề dày (Hình 1-1c) 10 Sức bền vật liệu chương trình chủ yếu nghiên cứu vật thể dạng thẳng Mặt cắt ngang Hình 1-2 Phân loại theo tiết diện: - Hình chữ nhật - Hình vng - Hình trịn… Đối tượng nghiên cứu môn học vật rắn thực (tức vật rắn biến dạng) CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN VỀ VẬT LIỆU Mục tiêu: + Trình bày khái niệm: Vật rắn thực, ngoại lực, nội lực, phương pháp mặt cắt, ứng suất, biến dạng 3.1 Các giả thiết liên tục, đồng tính đẳng hƣớng *Sự liên tục: Các phần tử vật liệu nơi vật thể phân bố liên tục Tức chúng khơng có khe hở coi vật thể khơng có khuyết tật *Sự đồng tính: Các phần tử vật liệu tất nơi vật thể có tính chất *Sự đẳng hướng: Khả chịu lực phần tử vật liệu vật thể theo hướng 3.2 Vật liệu có tính đàn hồi hồn tồn - Tính đàn hồi khả trở trạng thái ban đầu vật có biến dạng tác dụng ngoại lực - Đàn hồi hoàn toàn tác dụng ngoại lực (ngoại lực phải nằm giới hạn đàn hồi vật) vật thể bị biến dạng, tác dụng lực vật thể trở lại y nguyên trạng thái ban đầu (tức biến dạng dư) P Hình 1-3 Giả thuyết rõ sức bền vật liệu nghiên cứu tốn 11 giai đoạn đàn hồi Ngồi miền đàn hồi tốn nghiên cứu mơn học khác lý thuyết dẻo 3.3 Giả thiết quan hệ bậc lực tác dụng biến dạng Khi lực tác dụng nằm giới hạn đàn hồi vật biến dạng vật có quan hệ bậc với lực tác dụng gây nên biến dạng * Thí nghiệm thử kéo vật liệu dẻo: Khi lực tác dụng nằm giới hạn đàn hồi (0 ÷ Ptl)của vật liệu Biến dạng đoạn ON Trong P giới hạn ta thấy lực tăng nhanh biến dạng tăng chậm.Quan hệ lực biến dạng Pc B đường cong OA Do độ cong OA nhỏ nên Ptl A ta coi đường thẳng Quan hệ lực biến dạng quan hệ bậc O Kết luận : Tất loại vật liệu đối tượng để N nghiên cứu mơn sức bền phải thỏa Hình 1-4 mãn giả thiết 3.4 Nguyên lý độc lập tác dụng lực a) Nguyên lý: Tác dụng hệ lực lên vật tổng lực thành phần tác dụng lên vật Tức : Nếu hệ chịu tác dụng đồng thời nhiều yếu tố khảo sát hệ tác dụng yếu tố riêng rẽ cộng kết lại (hình1-5) Hình 1-5 b Ý nghĩa: Một tốn phức tạp phân tích thành tốn đơn giản kết toán tổng toán đơn giản Nếu vật liệu làm việc ngồi miền đàn hồi ngun lý khơng áp dụng sai số âm Các yếu tố tác dụng lên bao gồm goại lực lẫn tác nhân khác nhiệt độ, áp suất, v.v NGOẠI LỰC –NỘI LỰC - ỨNG SUẤT – HỆ SỐ AN TOÀN 4.1 Ngoại lực 12 Δl 4.1.1 Định nghĩa Ngoại lực lực mô men lực từ vật thể khác từ môi trường xung quanh tác dụng lên vật thể khảo sát Ngoại lực có hai loại: Tải trọng(lực) tác dụng phản lực liên kết 4.1.2 Phân loại a.Phân loại ngoại lực: Định nghĩa: Là ngoại lực tác dụng lên vật thể mà điểm đặt, phương, chiều, trị số biết trước + Phân loại theo hình thức tác dụng: - Tải trọng tập trung: Là lực ngẫu lực tác dụng lên vật diện tích nhỏ, coi tác dụng điểm - Tải trọng phân bố: Tải trọng phân bố đường (Hình 1-5): q Tải trọng tác dụng lên vật thể theo đường Q = q l Trong : Q : Là độ lớn hệ lực phân bố q : Lực đơn vị Hình 1-6 l : độ dài đoạn thẳng mà hệ lực phân bố Tải trọng phân bố mặ (Hình 1-6): Tải trọng tác dụng lên vật thể mặt Q = q S Trong : Q : Là độ lớn hệ lực phân bố q q : Lực đơn vị S : diện tích mà hệ lực phân bố Hình 1-7 Tải trọng phân bố khối (Hình 1-7): Tải trọng tác dụng liên tục khối Q = q V Trong : Q : Là độ lớn hệ lực phân bố q q : Lực đơn vị V : thể tích mà hệ lực phân bố Hình 1-8 + Theo mức độ tác dụng: - Tải trọng tĩnh: Là tải trọng tác dụng lên vật thể có trị số tăng dần từ đến giá trị xác định sau khơng thay đổi Tải trọng tĩnh thường gặp như: trọng lượng, phản lực - Tải trọng động: Là tải trọng có trị số, phương, chiều điểm đặt liên tục thay đổi theo thời gian làm cho vật thể chuyển động có gia tốc b Phản lực liên kết 13 Định nghĩa: Phản lực liên kết lực , mômen vật gây liên kết gây để chống lại chuyển động hay xu hướng chuyển động vật khảo sát *Một số liên kết phẳng thường sử dụng: - Liên kết gối di động : Đây loại liên kết đơn, mặt phẳng nóchỉ hạn chế dịch chuyển thẳng Các liên kết thực tế ổ bi đỡ lòng cầu, ụ lăn di động, v.v Khi sơ đồ hoá đưa dạng gối Gối c ó thành phần phản lực liên kết Y P Y Hình 1-9 Liên kết gối di động - Liên kết gối cố định: Là loại liên kết hạn chế hai dịch chuyển thẳng (trong không gian hai chiều) dịch chuyển thẳng (trong không gian ba chiều) Ví dụ: ụ lăn cố định nhịp cầu, ổ bi đỡ chặn máy công cụ, v.v Ký hiệu gối cố định hình 1-10.Gối có hai thành phần phản lực liên kết Y, Z P Y Z Hình 1-10 Liên kết gối cố định - Liên kết ngàm: Là loại liên kết hạn chế hoàn toàn sáu bậc tự hệ Ví dụ liên kết chân cột mặt đất, liên kết dầm đỡ hành lang với tường nhà, v.v ký hiệu ngàm hình 1-11 Liên kết ngàm có ba thành phần phản lực liên kết Y, Z, M P Y Z M Hình 1-11 Liên kết ngàm c Phân loại tải Tải trọng phân thành tải trọng tĩnh tải trọng động + Tải trọng tĩnh tải trọng mà giá trị tăng dần từ khơng đến trị số xác định q trình gia tốc chuyển động chất điểm không đáng kể bỏ qua 14 Giá trị ứng suất ứng với đường tiệm cận đường cong mỏi coi giới hạn mỏi p r (vì ứng suất lớn mà vật liệu chịu đựng với số chu trình vơ hạn mà không bị hỏng) Thực nghiệm cho thấy với loại vật liệu, có số chu trình Nr mà vật liệu chịu chịu đựng mãi, nghĩa với N >Nr Đối với thép Nr= 107 , với kim loại màu Nr= 20.107 Giới hạn mỏi vật liệu ký hiệu với số không đối xứng r Giới hạn mỏi uốn đối xứng thép thường bằng: u1 0,4. B Các giới hạn kéo(nén) đối xứng ( 1k , n ) xoắn đối xứng ( 1k , n ) tính theo công thức : 1k , n 0,7 1u 0,28 B 1k , n 0,55 1u 0,22 B Đối với kim loại màu u1 0,25 0,50 . B Các nhân tố ảnh hƣởng đến giới hạn mỏi, biện pháp khắc phục 5.1 Các nhân tố ảnh hƣởng đến giới hạn mỏi Thực nghiệm cho thấy giới hạn mỏi không phụ thuộc vào hệ số không đối xứng chu trình mà cịn phụ thuộc nhiều vào thông số khác nữa, tập trung ứng suất, chất lượng bề mặt, kích thước tuyệt đối chi tiết, Để xét đến ảnh hưởng thông số đó, người ta dùng hệ số thực tế αr tỷ số giữ giới hạn mỏi p -1 mẫu thử có đường kính d=7†10 mm, bề mặt đánh bóng, với giới hạn mỏi p -1t chi tiết thực tế: r p1 1 p1t Như vậy, giới hạn mỏi chi tiết thực tế làm việc theo chu trình đối xứng bằng: p1t p1 r Hệ số αr tích số hệ số: a Ảnh hưởng tập trung ứng suất 97 Ở nơi có thay đổi đột ngột kích thước nơi lắp ghép căng có tượng tập trung ứng suất max tb Sự tập trung ứng suất có ảnh hưởng đến độ bền mỏi vật liệu Vì tính toán người ta đưa hệ số k gọi hệ số tập trung ứng suất thực tế Nếu ứng suất biến đổi ứng suất pháp có kζ Nếu ứng suất biến đổi ứng suất tiếp có kη k moi 1 moi( k ) Trong đó: ζmoi giới hạn mỏi chi tiết khơng có yếu tố tập trung ứng suất ζmoi(k) giới hạn mỏi chi tiết có tính đến yếu tố tập trung ứng suất b Ảnh hưởng trạng thái bề mặt Bề mặt chi tiết rắn, cứng giới hạn mỏi vật liệu tăn, khó phát sinh vết nứt vi mơ Nếu gọi ε hệ số ảnh hưởng chất lượng bề mặt chi tiết đến đọ bền mỏi, ta có: 1 m 1 m c Ảnh hưởng kích thước chi tiết Kích thước chi tiết lớn giới hạn mỏi thấp Vì chi tiết to khuyết tật nhiều dễ gây nên vết nứt vi mô Độ sâu tương đối bề mặt biến cứng gia công chi tiết nhỏ lớn chi tiết lớn Kết luận: Ba yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi vật liệu là: k 1 Các hệ số xác định thực nghiệm có sổ tay kỹ thuật 5.2 Các biện pháp khắc phục + Biện pháp thứ nhất: Dùng vật liệu có giới hạn bền cao, có độ dẻo đủ, đồng chất hạt nhỏ, khơng có ứng suất dư, bọt khí, không vết nứt Thường người ta dùng loại thép hợp kim để chế tạo chi tiết máy chịu ứng suất biến đổi thép 40X, 40XH, 45X, 98 + Biện pháp thứ hai: Hình dạng chi tiết máy bên hợp lý tránh chuyển tiếp đột ngột để giảm bớt tập trung ứng suất cách chế tạo bán kính góc lượn vát mép vị trí chuyển tiếp + Biện pháp thứ ba: Làm cho bề mặt chi tiết có độ nhẵn cao, cứng biện pháp công nghệ phù hợp như: Mài, phun bi, cán lăn nhiệt luyện Tính độ bền theo hệ số an tồn Khi tính độ bền mỏi chi tiết, người ta thường so sánh hệ số an tồn nr (giữa chu trình cho trước chu trình đồng dạng với nó) với hệ số an toàn cho phép n theo điều kiện: nr n 6.1 Trƣờng hợp chi tiết chịu uốn (ứng suất biến đổi ứng suất pháp) n 1 k 1 bđ tb n 6.2 Trƣờng hợp chi tiết chịu xoắn n 1 k 1 bđ tb n 6.2 Trƣờng hợp chi tiết chịu uốn xoắn đồng thời Trường hợp uốn xoắn biến đổi đồng thời, ứng suất pháp ứng suất tiếp thay đổi đồng bộ, áp dụng giả thuyết ứng suất tiếp lớn hay giả thuyết biến đổi hình dáng lớn để suy cơng thức tính hệ số an toàn nr sau: 1 2 n n n Hay: n n n n2 n2 Trong đó: n hệ số an toàn mỏi uốn n hệ số an toàn mỏi xoắn 99 n hệ số an toàn mỏi uốn xoắn đồng thời ζ-1 η-1 giới hạn mỏi uốn xoắn chu trình đối xứng ψζ ψη hệ số vật liệu ζbđ ηbđ ứng suất biên độ ζtb ηtb ứng suất trung bình kζ kη hệ số tập trung ứng suất tiết ε1 ε2 hệ số ảnh hưởng trạng thái bề mặt kích thước chi [n] hệ số an tồn cho phép; [n] = 1,5 † 2,5 Ví dụ: Trục AD chịu lực biểu đồ nội lực (Hình 9-2) xác định hệ số an toàn vị trí lắp bánh (mặt cắt qua C) biết trục làm thép 45 có ζB= 600MN/m2 ; ζ-1= 250MN/m2 , η-1 = 150MN/m2 ; k k 2,52 ; hệ số vật liệu ψζ = 0,1 ψη = 0,05; 1 = 3,36 ; 1 dc=50mm Trục quay chiều có Mzmin = 0; ζtb= 0,23MN/m2 ; Wu=10650 mm3 ; W0=22900 mm3 A B Mz C Pa P 263281Nmm D N Mz 54405Nmm 6210Nmm Mx 82215Nmm My Hình 9-2 Bài làm Mặt cắt qua điểm C trục chịu uốn xoắn đồng thời Vậy hệ số an tồn n n tính theo cơng thức: n n2 n2 100 Trong đó: 1 n k 1 bđ tb 1 n k 1 bđ bđ tb n max max Mu bđ n 54405 82215 9MN / m 10650 (9) max MN / m 2 Trục quay chiều có Mzmin =0 ηmin =0 max bđ tb Mz 263281 5,7 MN / m 2W0 2.22900 bđ 5,7 MN / m2 Thay số liệu vào công thức ta có: 250 n 8,26 3,36 0,1.0,23 n 150 10,23 2,52 5,7 0,05 5,7 Vậy hệ số an toàn mặt cắt qua C là: n 8,26.10,23 8,26 10,23 2 6,42 101 CÂU HỎI ÔN TẬP Khái niệm chịu ứng suất thay đổi ? Trình bày tượng mỏi vật liệu ? Chu trình đặc trưng chu trình ứng suất ? Giới hạn mỏi ? Các biểu thức xác định giới hạn mỏi? Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi, biện pháp khắc phục? Viết công thức tính độ bền theo hệ số an tồn trường hợp chi tiết chịu uốn, xoắn, uốn xoắn đồng thời ? 102 TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG I: NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày giả thuyết vật liệu: - Giả thuyết tính liên tục, đồng chất đẳng hướng - Giả thuyết vật liệu đàn hồi tuyệt đối - Giả thuyết tương quan biến dạng lực - Nguyên lý độc lập tác dụng Trình bày định nghĩa: - Ngoại lực - Nội lực - Ứng suất - Phân loại ứng suất Trình bày phương pháp mặt cắt xác định nội lực Trình bày loại biến dạng vật liệu CHƢƠNG II: KÉO - NÉN ĐÖNG TÂM TRẢ LỜI TRẢ LỜI Trình bày được: - Định nghĩa chịu kéo - nén tâm, - Quy ước dấu nội lực Nz chịu kéo - nén tâm Trình bày phương pháp vẽ biểu đồ nội lực chịu kéo nén tâm Viết biểu thức tính ứng suất sinh mặt cắt ngang chịu kéo - nén tâm giải thích ký hiệu - Viết biểu thức tính biến dạng dài - Trình bày định luật Húc , định luật Poat-xông + Viết điều kiện bền + Viết cơng thức tính tốn cho chịu kéo – nén tâm giải thích ký hiệu - Bài tốn kiểm tra độ bền - Bài tốn xác định kích thước hợp lý - Bài toán xác định tải trọng tác dụng hợp lý TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1: a) Vẽ biểu đồ nội lực AB (Hình 2-20a) b) Thanh AB đảm bảo độ bền 22 z PA A D F2 F3 C B F1 110kN 8,75kN / cm 40kN 60kN NZ Hình 2-20a 103 Bài 2: a,Vẽ biểu đồ nội lực cho thanh(Hình 2-21a) b, Biến dạng dài tuyệt đối cho trục AB: Δl= 0,083cm c, Thanh AB đảm bảo độ bền z33 5,57 kN / cm2 D F2 PA F3 C A F1 B 20kN 60kN 70kN NZ Hình 2-21a Bài 3: a,Vẽ biểu đồ nội lực cho AD: (Hình 2-22a) b Vẽ biểu đồ ứng suất cho thanh: ζz (Hình 2-22a) c, Thanh AD khơng đảm bảo độ bền z max 14,33kN / cm2 P3 Bd E A C P2 d1 D P1 180kN 140kN 100kN NZ 14,33 4,95 6,36 ζz Hình 2-22a CHƢƠNG III: CẮT VÀ DẬP TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày định nghĩa chịu cắt 2.Viết biểu thức tốn tính tốn cho chịu cắt - Bài toán kiểm tra độ bền - Bài tốn xác định kích thước hợp lý - Bài toán xác định tải trọng tác dụng hợp lý Trình bày định nghĩa chịu dập 4.Viết biểu thức tốn tính tốn cho chịu dập 104 7,96kN/cm - Bài toán kiểm tra độ bền - Bài tốn xác định kích thước hợp lý - Bài toán xác định tải trọng tác dụng hợp lý TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1: c 12 kN / cm2 c 8kN / cm2 d 4,68kN / cm2 d 10 kN / cm2 Bài 2: Tính đường kính hợp lý cho đinh chịu cắt d= 1,6cm - Tính đường kính hợp lý cho đinh chịu dập d= 1cm Chọn d=1,6 cm - CHƢƠNG IV: ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT TRẢ LỜI CÂU HỎI - Trình bày định nghĩa mơmen tĩnh - Viết công thức xác định tọa độ trọng tâm hình phẳng Trình bày định nghĩa: - Mơmen qn tính trục - Mơmen qn tính độc cực - Mơmen qn tính ly tâm Viết cơng thức xác định đặc trưng hình học số mặt cắt đơn giản - Mặt cắt hình chữ nhật - Mặt cắt hình tam giác - Mặt cắt hình trịn đặc - Mặt cắt hình trịn rỗng Trình bày định nghĩa: - Hệ trục qn tính trung tâm - Mơ men qn tính trung tâm Viết cơng thức chuyển trục song song TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1: (Hình -13a) Mơ men qn tính trung tâm y y0 hình phẳng là: Jx0 = 4576 8cm Jy0 = 1256 14cm 4cm 8cm C x- x0 Hình -13a 105 Bài 2: (Hình -14a) y Mơ men quán tính trung tâm y0 8cm 4cm 12cm hình phẳng: Jx0 = 5848,17 6cm 2cm 6cm C Jy0 = 1130,67 x- x Hình -14a CHƢƠNG V : XOẮN THUẦN TÖY THANH TRÕN TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày định nghĩa chịu xoắn nêu quy ước dấu nội lực Mz bước vẽ biểu đồ nội lực Mz chịu xoắn túy ? Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất mặt cắt ngang chịu xoắn túy? Viết cơng thức tính ứng suất lớn sinh mặt cắt ngang chịu xoắn túy? Giải thích ký hiệu? Viết cơng thức tính tốn tốn tính theo điều kiện bền cho chịu xoắn túy ? 10 Viết cơng thức tính tốn tốn tính theo điều kiện cứng cho chịu xoắn túy ? TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài : Vẽ biểu đồ mô men xoắn nội lực AC: Hình 5-8a mA A m2 C B m1 20KN.m 30KN.m Hình 5-8a Bài 2: a.Vẽ biểu đồ nội lực cho (hình 5-9a) b Thanh AD đảm bảo độ bền max 7,16 kN / cm2 < x 10 KN / cm2 106 mA A m3 m2 B m1 C D 90kN.m 80kN.m 30kN.m Mz Hình 5-9a Bài 3: a Vẽ biểu đồ nội lực cho AB: Hình 5-10a b Vẽ biểu đồ ứng suất ηmax cho AB: Hình 5-10a m2 A d3 C c Thanh AD đảm bảo độ bền max 5,57 kN / cm2 < η]x = 10 m D d1 B 90 70KN.m kN/cm Mz 3,18 2,47 5,57kN/cm2 ηmax Hình 5-10a CHƢƠNG VI : UỐN NGANG PHẲNG THANH THẲNG TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày - Các định nghĩa chịu uốn ngang phẳng - Nêu quy ước dấu nội lực Qy, Mx - Các bước vẽ biểu đồ nội lực Qy, Mx chịu uốn ngang phẳng? Viết cơng thức tính ứng suất dầm chịu uốn , giải thích đại lượng cơng thức Viết điều kiện bền ứng suất pháp cơng thức tính tốn ba tốn chịu uốn ngang phẳng 107 Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất mặt cắt ngang chịu uốn phẳng túy TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1: - Vẽ biểu đồ nội lực Qy , Mx cho dầm AC : Hình 6-11a - Dầm AC đảm bảo độ bền max 5kN / cm2 < 100MN / m2 = 10 kN/cm2 XA A P YA Yc B C a 2a 60kN Qy 30kN Mx 60kN.cm Hình 6-11a Bài 2: - Vẽ biểu đồ nội lực Qy, Mx cho dầm AB : Hình 6-12a - Dầm AB khơng đảm bảo độ bền max 13,3kN / cm2 > 100 MN / m2 = 10 kN/cm2 YA XA A q YB B l 40kN Qy 40kN Mx 80kN.m Hình 6-12a 108 m YA Bài 3: - Vẽ biểu đồ nội lực Qy, Mx cho dầm AB : Hình 6-13a XA A YB B C a a - Dầm AB đảm bảo độ bền max 5kN / cm2 > 10 kN / cm2 60kN Q 60kN.cm Mx 60kN.cm Hình 6-13a CHƢƠNG VII: THANH CHỊU LỰC PHỨC TẠP TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày được: - Khái niệm chịu lực phức tạp - Phương pháp nghiên cứu - Trình bày định nghĩa uốn xiên - Viết cơng thức tính ứng suất - Viết công thức xác định điều kiện bền ba toán - Trình bày định nghĩa uốn ngang phẳng kéo (nén) đồng thời - Viết cơng thức tính ứng suất - Viết công thức xác định điều kiện bền ba tốn - Trình bày định nghĩa uốn ngang phẳng kéo (nén) đồng thời - Viết cơng thức tính ứng suất - Viết công thức xác định điều kiện bền ba toán TRẢ LỜI BÀI TẬP y Bài 1: Hình 7-10a h = 0,257cm b = 0,154cm x C B A P1 Bài 2: d 0,07 m 7cm 1m P2 1m y 60kNm 40kNm Mx My Hình 7-10a 109 x x CHƢƠNG VIII: ỔN ĐỊNH CỦA THANH THẲNG CHỊU NÉN ĐÖNG TÂM TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày : - Khái niệm ổn định - Khái niệm lực tới hạn - Khái niệm ứng suất tới hạn - Viết công thức tính lực tới hạn, ứng suất tới hạn theo Euler - Trình bày nêu phạm vi sử dụng - Viết cơng thức tính lực tới hạn, ứng suất tới hạn theo Iasinki - Trình bày nêu phạm vi sử dụng Viết công thức tính tính tốn trị số ổn định TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1: P th = 250kN Bài 2: [P] = 362kN CHƢƠNG IX: TÍNH ĐỘ BỀN CỦA THANH CHỊU ỨNG SUẤT THAY ĐỔI TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày khái niệm chịu ứng suất thay đổi Trình bày tượng mỏi vật liệu Trình bày chu trình đặc trưng chu trình ứng suất 10 - Trình bày giới hạn mỏi - Viết biểu thức xác định giới hạn mỏi 11 Trình bày được: - Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi - Các biện pháp khắc phục 12 Viết công thức tính độ bền theo hệ số an tồn trường hợp chi tiết chịu uốn, xoắn, uốn xoắn đồng thời 110 111 ... phương cịn lại (Hình 1-1 b) + Vật thể dạng tấm: Là vật thể mà kích thước hai phương lớn nhiều so với phương cịn lại, phương có kích thước bé gọi bề dày (Hình 1-1 c) 10 Sức bền vật liệu chương trình. .. dương -Xét đoạnCD:Dùng mặt cắt( 2-2 ), 1-1 NZ cắt thanh, giữ lại phần phải để khảo sát Ta có phương trình cân 2-2 NZ NZ 3-3 + P2 – P1 = P2 3-3 NZ = - P2+ P1= -5 0 + 30 3-3 N 3-3 PA A Z NZ = -2 0... Chương Chương Chương Chương Chương Chương I: Những khái niệm chung II : Kéo nén tâm III: Cắt - Dập IV: Đặc trưng học hình phẳng VI: Uốn ngang phẳng V: Xoắn túy VII: Thanh chịu lực phức tạp VIII: