Giáo trình Sức bền vật liệu - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

(NB) Giáo trình Sức bền vật liệu là môn khoa học bán thực nghiệm thuộc khối kỹ thuật được giảng dạy trong các trường cao đẳng, đại học kỹ thuật. Nó cung cấp những kiến thức cần thiết về những tác dụng cơ học để giả quyết các vấn đề thực tế trong việc thiết kế chế tao, tính bền cho chi tiết, nó là môn học cơ sở cho rất nhiều các môn học chuyên ngành thuộc khố kỹ thuật.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Chủ biên: Đồng tác giả: Nguyễn Xuân An Trịnh Tài Phú – Lê Ngọc Kính – Tào Ngọc Minh GIÁO TRÌNH SỨC BỀN VẬT LIỆU (Ban hành nội bộ) Hà Nội – 2012 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU 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, mơn học sở cho nhiều mơn học chun 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 khơng tránh khỏi khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến từ bạn đọc Hà Nội, Ngày 30 tháng 08 năm 2012 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Xuân An Các GV tổ LT sở MỤC LỤC Đề mục Lời giới thiệu Mục lục Chương I: Những khái niệm chung 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 Chương 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 Chương III: Cắt - Dập Khái niệm Cắt Khái niệm Dập Chương IV: Đặc trưng học hình phẳng Khái niệm mơmen tĩnh Khái niệm mơmen qn tính Bán kính quán tính Chương V: Xoắn túy 1.Khái niệm xoắn túy Ứng suất biến dạng mặt cắt trịn chịu xoắn Tính tốn xoắn túy Chương 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 Chương 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 Chương 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 Trang 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 Chương IX: Tính độ bền thẳng chịu ứng suất 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 tồn 93 93 93 94 95 97 MÔN HỌC: SỨC BỀN VẬT LIỆU Mã mơn học : MH10 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học - Vị trí: + Sức bền vật liệu mơn 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 chun mơn ngành - Tính chất: + Sức bền vật liệu môn khoa học kết hợp chặt chẽ lý thuyết thực nghiệm + Là môn học thuộc môn học, mô-đun kỹ thuật sở bắt buộc - Ý nghĩa Giúp sinh viên nắm kiến thức bản, sở kỹ thuật vận dụng tính tốn thực tế - Vai trị Là mơn lý thuyết sở cho mơn chun ngành nên có vai trị quan trọng chương trình đào tạo nghề cắt gọt kim loại Mục tiêu mơn học: - Trình bày khái niệm môn học như: biến dạng, nội lực, ứng suất, độ bền, độ cứng, độ ổn định 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 định để giải ba tốn mơn sức bền vật liệu - Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập Nội dung môn học : CHƯƠNG I: NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU Mã chương: CHI Giới thiệu: Những khái niệm mở đầu có ý nghĩa quan trọng q trình nghiên cứu, tính tốn mơn học Những khái niệm giúp sinh viên hiểu cụm từ quy ước ký hiệu thường sử dụng mơn học Mục tiêu: + Trình bày nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu môn 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 mơn 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 toán học Vào cuối kỷ 19 nhu cầu phát triển công nghiêp thơi 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 TƯỢNG 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 không 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 tốn 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 tượng 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 lại (Hình 1-1b) + 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 1-1c) 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 mơn 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 hướng *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 khơng có biến dạng dư) Hình 1-3 Giả thuyết rõ sức bền vật liệu nghiên cứu toán giai đoạn đàn hồi Ngồi miền đàn hồi tốn nghiên cứu môn 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 N Hình 1-4 Δl Kết luận : Tất loại vật liệu đối tượng để nghiên cứu môn sức bền phải thỏa 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 toán 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 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 10 vật liệu dẻo) với ứng suất thấp so với giới hạn bền vật liệu sau thời gian dài chịu đựng chi tiết bị phá hủy cách đột ngột Hiện tượng gọi tượng mỏi vật liệu Hiện tượng mỏi vật liệu Hiện tượng mỏi đặc biệt ý kỹ thuật Khoảng 90% chi tiết máy bị hỏng nguyên nhân mỏi.Vì tính tốn chi tiết chịu ứng suất biến đổi, cần kiểm tra độ bền mỏi chúng Hiện tượng vật liệu bị phá hỏng ứng suất biến đổi theo thời gian gọi tượng mỏi vật liệu Chu trình đặc trưng chu trình ứng suất 3.1 Chu trình Quá trình biến đổi ứng suất theo thời gian, qua hai giá trị lặp lại giá trị ban đầu, gọi chu kỳ ứng suất Thời gian thực chu trình chu kỳ , ký hiệu T 3.2 Đặc trưng chu trình ứng suất Gọi pmax , pmin già trị lớn nhỏ ứng suất (có thể  τ tùy theo loại biến dạng), ta có đại lượng: ptb  pmax  pmin (9-1) Trong đó: ptb gọi ứng suất trung bình * Biên độ chu trình hay biên độ ứng suất tính bằng: pbđ  p max  pmin 0 (9-2) Biên độ ln ln có giá trị dương Từ (9-1) (9-2) ta có: pmax  ptb  pbđ   pmin  ptb  pbđ  Chu trình pmax= -pmin gọi chu trình đối xứng; chu trình có pmax ≠ -pmin gọi chu trình khơng đối xứng Chu trình có pmax pmin gọi chu trình mạch động Tỷ số : r  pmin gọi hệ số khơng đối xứng chu trình pmax 90 Theo định nghĩa: - Khi r = -1 : chu trình đối xứng - Khi r = : chu trình - Khi r = : chu trình mạch động(dương) - Khi r = -  : chu trình khơng đối xứng(âm) Giới hạn mỏi Giới hạn mỏi trị số lớn ứng suất biến đổi tuần hồn mà vật liệu chịu đựng so với chu trình khơng hạn định, khơng xuất vết nứt mỏi Để tính độ bền mỏi chi tiết người ta phải làm thí nghiệm xác định giới hạn mỏi vật liệu ứng với chu trình có hệ số đối xứng khác Đó giá trị lớn ứng p suất biến đổi tuần hồn mà vật liệu chịu với số chu trình khơng hạn định mà khơng pr p= p(N) xuất vết nứt mỏi p B Gọi Nr số chu trình mà vaath liệu chịu đựng (cho đến hỏng) với ứng suất pr ; thực nghiệm người ta lập biểu đồ p = p(N)- gọi biểu đồ mỏi (hình 9-1) pr O Ni Hình 9-1 Nr N Giá trị ứng suất ứng với đường tiệm cận đường cong mỏi coi giới hạn mỏi pr (vì ứng suất lớn mà vật liệu chịu đựng với số chu trình vơ hạn mà khơng 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:  u  0,4. B k ,n Các giới hạn kéo(nén) đối xứng (  ) xoắn đối xứng (  1k , n ) tính theo cơng thức :  1k , n  0,7 1u  0,28 B    1k , n  0,55 1u  0,22 B  Đối với kim loại màu 91  u  0, 25  0,50 . B Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi, biện pháp khắc phục 5.1 Các nhân tố ảnh hưởng 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 thơng 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  p1 1 p1t Như vậy, giới hạn mỏi chi tiết thực tế làm việc theo chu trình đối xứng bằng: p1t  p1 r Hệ số αr tích số hệ số: a Ảnh hưởng tập trung ứng suất 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 tốn người ta đưa hệ số k gọi hệ số tập trung ứng suất thực tế Nếu ứng suất biến đổi ứng suất pháp có kσ Nếu ứng suất biến đổi ứng suất tiếp có kτ k  moi 1  moi ( k ) Trong đó: σmoi giới hạn mỏi chi tiết khơng có yếu tố tập trung ứng suất σmoi(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 mô Nếu gọi ε1 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 92 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, khơng 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, + Biện pháp thứ hai: Hình dạng chi tiết máy bên ngồi 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 toàn nr (giữa chu trình cho trước chu trình đồng dạng với nó) với hệ số an tồn cho phép n theo điều kiện: nr  n 6.1 Trường hợp chi tiết chịu uốn (ứng suất biến đổi ứng suất pháp) n   1 k 1  n  bđ     tb 6.2 Trường hợp chi tiết chịu xoắn n   1 k 1  n  bđ     tb 6.2 Trường hợp chi tiết chịu uốn xoắn đồng thời 93 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 tồn nr sau: 1   2 n n n 2 n  Hay: n n n2  n2 Trong đó: n hệ số an toàn mỏi uốn n hệ số an toàn mỏi xoắn n hệ số an toàn mỏi uốn xoắn đồng thời σ-1 τ-1 giới hạn mỏi uốn xoắn chu trình đối xứng ψσ ψτ hệ số vật liệu σbđ τbđ ứng suất biên độ σtb τtb ứng suất trung bình kσ kτ hệ số tập trung ứng suất ε1 ε2 hệ số ảnh hưởng trạng thái bề mặt kích thước chi tiết [n] hệ số an tồn cho phép; [n] = 1,5 ÷ 2,5 A Ví dụ: Trục AD chịu lực biểu đồ nội lực (Hình 9-2) xác định hệ số an tồn vị trí lắp bánh (mặt cắt qua C) biết trục làm thép 45 có σB= 600MN/m2 ; σ-1= 250MN/m2 , τ-1 = 150MN/m2 ; k 1 = 3,36 ; B Mz C Pa P 263281Nmm D N Mz 54405Nmm 6210Nmm k  2,52 ; hệ  1 số vật liệu ψσ = 0,1 ψτ = 0,05; dc=50mm Trục quay chiều có Mzmin = 0; σtb= 0,23MN/m2 ; Wu=10650 mm3 ; W0=22900 mm3 Mx 82215Nmm My Hình 9-2 94 Bài làm Mặt cắt qua điểm C trục chịu uốn xoắn đồng thời Vậy hệ số an toàn n n tính theo cơng thức: n  n2  n2 Trong đó:  1 n  k 1  n  bđ     tb  1 n  k 1  bđ   bđ   bđ     tb  max    max    n Mu 54405  822152  9 MN / m 10650  Wu  (9)   max  MN / m 2 Trục quay chiều có Mzmin =0  τmin =0  bđ   tb   max  Mz 263281   5,7 MN / m 2W0 2.22900  bđ  5,7 MN / m2 Thay số liệu vào cơng thức ta có: 250 n   8,26 3,36.9  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 8,262  10,232  6,42 CÂU HỎI ÔN TẬP 95 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 ? TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG I: NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU 96 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 CHƯƠNG II: KÉO - NÉN ĐÚNG 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 toán kiểm tra độ bền - Bài toán xác định kích thước hợp lý - Bài tốn 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  z2   8,75kN / cm2 97 PA A F3 C D F2 B F1 110kN 40kN 60kN NZ Hình 2-20a 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  33 z  5,57kN / cm PA A F3 C bền D F2 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: σz (Hình 2-22a) c, Thanh AD khơng đảm bảo độ bền  z max  14,33kN / cm A d2 P3 B E C P2 d1 D P1 180kN 140kN 100kN NZ 14,33 4,95 6,36 7,96kN/cm σz 98 Hình 2-22a CHƯƠNG 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 tốn 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 - Bài toán kiểm tra độ bền - Bài toán xác định kích thước hợp lý - Bài tốn xác định tải trọng tác dụng hợp lý TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1:  c  12kN / cm2   c  8kN / cm2  d  4,68kN / cm   d  10 kN / cm 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 CHƯƠNG IV: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT TRẢ LỜI CÂU HỎI - Trình bày định nghĩa mômen 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 công 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 quán tính trung tâm - Mơ men qn tính trung tâm Viết công thức chuyển trục song song 99 TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1: (Hình -13a) Mơ men qn tính trung tâm y hình phẳng là: Jx0 = 4576 y0 8cm 14cm Jy0 = 1256 4cm 8cm C x- x Hình -13a Bài 2: (Hình -14a) y Mơ men qn tính trung tâm y0 8cm 4cm 12cm hình phẳng: 2cm 6cm Jx0 = 5848,17 6cm C x- x Jy0 = 1130,67 Hình -14a CHƯƠNG V : XOẮN THUẦN TÚY THANH TRỊN 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 công 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 m2 C B A m1 20KN.m 30KN.m 100 Hình 5-8a Bài 2: a.Vẽ biểu đồ nội lực cho (hình 5-9a) b Thanh AD đảm bảo độ bền  max  7,16kN / cm2 <  x  10KN / cm2 mA A m3 m2 m1 C B D 90kN.m 80kN.m 30kN.m Hình 5-9a Mz m2 Bài 3: a Vẽ biểu đồ nội lực cho AB: Hình 5-10a b Vẽ biểu đồ ứng suất τmax cho AB: Hình 5-10a A c Thanh AD đảm bảo độ bền 90 m d3 C D d1 B 70KN.m  max  5,57 kN / cm2 < τ]x = 10 Mz kN/cm 3,18 2,47 5,57kN/cm2 τmax Hình 5-10a CHƯƠNG 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? 101 Viết cơng thức tính ứng suất dầm chịu uốn , giải thích đại lượng công thức Viết điều kiện bền ứng suất pháp cơng thức tính tốn ba toán chịu uốn ngang phẳng 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 / cm <    100MN / m2 = 10 kN/cm2 P YA XA A 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 không đảm bảo độ bền  max  13,3kN / cm2 >    100MN / m2 = 10 kN/cm2 YA XA A YB q B l 40kN Qy 40kN Mx 102 80kN.m Hình 6-12a m YA Bài 3: XA A - Vẽ biểu đồ nội lực Qy, Mx cho dầm AB : Hình 6-13a YB B C a a - Dầm AB đảm bảo độ bền 60kN  max  5kN / cm >    10kN / cm2 Q 60kN.cm Mx 60kN.cm Hình 6-13a CHƯƠNG 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 cơng 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 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 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 103 x x CHƯƠNG VIII: ỔN ĐỊNH CỦA THANH THẲNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM TRẢ LỜI CÂU HỎI Trình bày : - Khái niệm ổn định - Khái niệm lực tới hạn - Khái niệm ứng suất tới hạn - Viết cơng 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 cơng thức tính tính tốn trị số ổn định TRẢ LỜI BÀI TẬP Bài 1: Pth= 250kN Bài 2: [P] = 362kN CHƯƠNG 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 104 ... 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. .. 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 chun mơn ngành - Tính chất: + Sức bền vật liệu môn khoa học kết hợp chặt chẽ... 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