Bài giảng sức bền vật liệu 1 full trọn bộ

Ths NGUYỄN DANH TRƯỜNG BÀI GIẢNG SỨC BỀN VẬT LIỆU HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 Ths NGUYỄN DANH TRƯỜNG CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 0.1 Nhiệm vụ môn học Sức bền vật liệu khoa học tính tốn kỹ thuật độ bền, độ cứng, độ ổn định chi tiết máy, kết cấu, cơng trình - Độ bền: khả kết cấu chịu tải trọng định mà không bị phá hỏng thời gian gọi tuổi thọ kết cấu - Độ cứng: khả kết cấu chống lại tác động lực tác dụng mặt biến dạng Đủ độ cứng tức biến dạng kết cấu nằm giới hạn cho phép - Độ ổn định: khả kết cấu bảo toàn trạng thái cân ban đầu chịu tác dụng lực Nhiệm vụ mơn học nhằm đưa tính toán tối ưu đảm bảo kết cấu chịu lực đủ bền, đủ cứng, ổn định với chi phí thấp HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 0.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu môn học kết cấu làm từ vật liệu thực như: sắt, thép, gang, gỗ, bê tông cốt thép, … gọi vật rắn thực Trong trình chịu lực, vật rắn thực bị biến dạng mơn SBVL có xét đến biến dạng Chú ý: Trong học lý thuyết đối tượng nghiêm cứu vật rắn tuyệt đối, không xét tới biến dạng, mà quan tâm chuyển động, cân HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 0.3 Phương pháp nghiên cứu - Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm - Mơ hình hóa: thành chi tiết khối, tấm, Giới hạn môn học ta qtâm chủ yếu tới chi tiết dạng Định nghĩa thanh: Cho hình phẳng F có tâm O đường (d) có độ dài lớn nhiều kích thước hình F Để hình F dịch chuyển dao cho tâm O trượt (d) mặt phẳng (F) ln vng góc với tiếp tuyến (d) O Hình phẳng F quét lên gọi (d) gọi trục Hình phẳng F gọi tiết diện ( mặt cắt ngang) Thanh thường đc biểu diễn đường trục HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 0.4 Các giả thuyết vật liệu - Vật liệu có tính liên tục, đồng đẳng hướng Cho phép ta xét phân tố để suy rộng cho vật thể - Vật liệu có tính đàn hồi tuyệt đối Tức sau ngừng lực tác dụng, vật thể trở nguyên trạng thái ban đầu - Biến dạng vật thể coi bé so kích thước Tức ta coi điểm đặt lực trước sau biến dạng ko đổi “Nguyên lý độc lập tác dụng” Một vật thể chịu tác dụng nhiều lực đại lượng (ứng suất, biến dạng,…) tổng đại lượng lực tác dụng gây HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 0.5 Khái niệm chuyển vị biến dạng Xét vật thể (T) chịu lực: Xét điểm A thuộc (T) Sau vật thể chịu lực, A  A’, độ dài AA’ gọi chuyển vị dài -Xét đoạn thẳng AB thuộc (T) Sau vật thể chịu lực, AB  A’B’, góc tạo (AB,A’B’) gọi chuyển vị góc - Độ thay đổi A’B’ – AB gọi biến dạng dài ε AB = A ' B '− AB gọi biến dạng dài tỷ đối theo phương AB AB -Xét thêm điểm C cho góc ABC vng A, biến dạng hiệu hai góc A’B’C’-ABC gọi biến dạng góc ɣ HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU Ths NGUYỄN DANH TRƯỜNG Chương LÝ THUYẾT NGOẠI LỰC & NỘI LỰC HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 1.1 Khái niệm ngoại lực - Lực đại lực véc tơ có phương, chiều, độ lớn điểm đặt - Nếu đại thông số thay đổi theo thời gian ta có lực động, trái lại ta có lực tĩnh - Các lực mơi trường bên ngồi (tải trọng) hay vật thể khác tác động lên vật thể xét (lực liên kết) gọi ngoại lực Phân loại: - Lực tập trung (P) lực tác dụng lên vật thể điểm Đơn vị (N) - Lực phân bố (q) lực tác dụng lên vật thể diện tích đủ lớn Đơn vị (N/m2) Trong toán phẳng ta xét lực phân bố theo chiều dài, đơn vị N/m - Mô men tập trung (M) mômen tác dụng lên vật thể điểm Đơn vị (Nm) HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC 1.1 Khái niệm ngoại lực HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC 10 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn *) Phương pháp hàm gián đoạn: Giải ví dụ 4: HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 191 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn *) Phương pháp dầm giả tạo: Dựa mqh độ võng, góc xoay mơmen uốn: −M x dϕ dy '' =y = ; =ϕ dz EJ dz x mqh nội lực lực phân bố: dQy dz =q ; dM x dz = Qy Từ người ta đưa ý tưởng, tạo ngoại lực giả tạo: qgt = −M x EJ ⇒ ϕ = Qgt ; y = M gt x Liên kết dầm giả tạo  xđ thơng qua điều kiện biên Như ta áp dụng phương pháp mặt cắt quen thuộc để tìm độ võng, góc xoay dầm HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 192 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn *) Phương pháp dầm giả tạo: Một số liên kết dầm giả tạo suy từ ĐK biên (dầm thực) y=0 φ ≠0 y=0 φ≠0 y=0 φ≠0 y≠0 φ ≠0 Mgt =0 Qgt =0 y≠0 φ ≠0 y=0 φ =0 y=0 φ ≠0 Mgt=0 Qgt≠0 Mgt=0 Qgt≠0 y≠0 φ ≠0 Mgt ≠ Qgt≠0 Mgt=0 Qgt≠0 Mgt=0 Qgt≠0 Mgt ≠ Qgt≠0 y=0 φ≠0 y=0 φ ≠0 y≠0 φ ≠0 Mgt ≠ Qgt≠0 Mgt ≠ Qgt≠0 Mgt=0 Mgt=0 Qgt≠0 Qgt≠0 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 193 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn *) Phương pháp dầm giả tạo: Ví dụ 5: Tìm độ võng, góc xoay đầu tự dầm AB Muốn tìm độ võng góc xoay đâu ta cắt mặt cắt tìm nội lực Qgt, Mgt z HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 194 6.4 Chuyển vị dầm chịu uốn *) Phương pháp dầm giả tạo: Nhược điểm: có lợi biểu đồ mơmen Mx dễ tính diện tích tìm tọng tâm Diện tích, trọng tâm số hình đơn giản: 2h/3 2b/3 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 195 6.5 Ví dụ tính chuyển vị dầm chịu uốn *) Ví dụ : a/L=? Để yB=0 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 196 6.5 Ví dụ tính chuyển vị dầm chịu uốn *) Ví dụ 2: HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 197 6.5 Ví dụ tính chuyển vị dầm chịu uốn *) Ví dụ : Tìm chuyển vị dầm HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 198 6.5 Ví dụ tính chuyển vị dầm chịu uốn *) Ví dụ 4: tìm chuyển vị C? Biết AD có EF=900kN, dầm AC có EJ=75kNm2 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 199 6.5 Ví dụ tính chuyển vị dầm chịu uốn *) Ví dụ 5: tìm chuyển vị C? HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 200 6.5 Ví dụ tính chuyển vị dầm chịu uốn *) Ví dụ 6: tìm chuyển vị D? góc xoay B HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 201 6.6 Dầm siêu tĩnh chịu uốn Quy tắc chung giải toán dầm siêu tĩnh chịu uốn - Loại bỏ liên kết thừa, thay lực liên kết (ẩn) - Tính tốn bình thường - Áp điều kiện biến dạng để tìm ẩn lực liên kết HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 202 6.6 Dầm siêu tĩnh chịu uốn Ví dụ 1: Vẽ biểu đồ nội lực Qy, Mx dầm HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 203 6.6 Dầm siêu tĩnh chịu uốn Ví dụ 2: Xác định phản lực liên kết ngàm pt đg đàn hồi? Ví dụ 3: Tìm chuyển vị B? HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 UỐN PHẲNG 204 Thank you for your attention ! Best of luck with your exam HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/15/20 Ths.NguyÔn Danh Trêng 205 ... AND TECHNOLOGY 10 /15 /20 0 .1 Nhiệm vụ môn học Sức bền vật liệu khoa học tính tốn kỹ thuật độ bền, độ cứng, độ ổn định chi tiết máy, kết cấu, cơng trình - Độ bền: khả kết cấu chịu tải trọng định mà... SCIENCE AND TECHNOLOGY 10 /15 /20 CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 0.4 Các giả thuyết vật liệu - Vật liệu có tính liên tục, đồng đẳng hướng Cho phép ta xét phân tố để suy rộng cho vật thể - Vật liệu có tính đàn... TECHNOLOGY 10 /15 /20 LÝ THUYẾT VỀ NGOẠI LỰC & NỘI LỰC 45 1. 9 Phương pháp vẽ nhanh biểu đồ nội lực theo nhận xét Ví dụ 9: Vẽ biểu đồ mômen dầm tĩnh định nhiều nhịp Pk =1, 5kN Pk 4,5kN 1, 5kN 1, 5kN 1, 5kN