CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 KHÁI NIỆM VỀ MÔN HỌC SỨC BỀN VẬT LIỆU ( SBVL ) ĐỐI TƯỢNG, NHIỆM VỤ, ĐẶC ĐIỂM CỦA MÔN SBVL 1.1.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA SBVL HÌNH DẠNG VẬT THỂ SBVL nghiên cứu vật thể thực ( công trình, chi tiết máy …) Vật thể thực có biến dạng dưới tác dụng của nguyên nhân ngoài ( tải trọng, nhiệt độ, lắp ráp các chi tiết chế tạo không chính xác…) Vật thể thực sử dụng trong kỹ thuật được chia ra ba loại cơ bản: Khối: có kích thước theo ba phương tương đương: Đê đập, móng máy... Tấm và vỏ: vật thể mỏng có kích thước theo một phương rất nhỏ so với hai phương còn lại; tấm có dạng phẳng, vỏ có dạng cong: sàn nhà, mái vỏ Thanh: vật thể dài có kích thước theo một phương rất lớn so với hai phương còn lại: thanh dàn cầu, cột điện, trục máy… SBVL nghiên cứu thanh, hệ thanh. Thanh được biểu diển bằng trục thanh và mặt cắt ngang F vuông góc với trục thanh (H.1.3). Trục thanh là quỹ tích của trọng tâm mặt cắt ngang. Các loại thanh (H.1.4): +Thanh thẳng, cong: trục thanh thẳng, cong, +Hệ thanh : thanh gãy khúc (phẳng hay không gian) H. 1.1 Vật thể dạng khối H. 1.2 Vật thể dạng tấm vỏ H. 1.3 Trục thanh và mặt cắt ngang H. 1.4 Các dạng trục thanh a) b) c) d)http:congtrinhngam.org http:www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh Chương 1: Khái niệm cơ bản 2 1.1.2 Nhiệm vụ: SBVL là môn học kỹ thuật cơ sở, nghiên cứu tính chất chịu lực của vật liệu để đề ra các phương pháp tính các vật thể chịu các tác dụng của các nguyên nhân ngoài, nhằm thoả mãn yêu cầu an toàn và tiết kiệm vật liệu. ? Vật thể làm việc được an toàn khi: Thỏa điều kiện bền : không bị phá hoại (nứt gãy, sụp đổ…). Thỏa điều kiện cứng: biến dạng và chuyển vị nằm trong một giới hạn cho phép. Thỏa điều kiện ổn định : bảo toàn hình thức biến dạng ban đầu. ? Thường, kích thước của vật thể lớn thì khả năng chịu lực cũng tăng và do đó độ an toàn cũng được nâng cao; tuy nhiên, vật liệu phải dùng nhiều hơn nên nặng nề và tốn kém hơn. Kiến thức của SBVL giúp giải quyết hợp lý mâu thuẫn giữa yêu cầu an toàn và tiết kiệm vật liệu. ? Ba bài toán cơ bản của SBVL: + Kiểm tra các điều kiện bền, cứng, ổn định.(Thẩm kế) + Định kích thước, hình dáng hợp lý của công trình hay chi tiết máy. + Định giá trị của các nguyên nhân ngoài ( tải trọng, nhiệt độ…) cho phép tác dụng ( Sửa chữa) 1.1.3 Đặc điểm: ? SBVL là môn khoa học thực nghiệm: Để đảm bảo sự tin cậy của các phương pháp tính, môn học kết hợp chặt chẽ giữa nghiên cứu thực nghiệm và suy luận lý thuyết. Nghiên cứu thực nghiệm nhằm phát hiện ra tính chất ứng xử của các vật liệu với các dạng chịu lực khác nhau, làm cơ sở đề xuất các giả thiết đơn giản hơn để xây dựng lý thuyết. Vì vậy, lý thuyết SBVL mang tính gần đúng. Thí nghiệm kiểm tra các lý thuyết tính toán đã xây dựng Trong nhiều trường hợp, phải làm thí nghiệm trên mô hình công trình thu nhỏ trước khi xây dựng hoặc thử tải công trình trước khi sử dụng. ? SBVL khảo sát nội lực ( lực bên trong vật thể ) và biến dạng của vật thể ( Cơ Lý Thuyết khảo sát cân bằng và chuyển động của vật thể). ? SBVL cũng sữ dụng các kết quả của Cơ Lý Thuyếthttp:congtrinhngam.org http:www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh Chương 1: Khái niệm cơ bản 3 1.2 NGOẠI LỰC CÁC LOẠI LIÊN KẾT PHẢN LỰC LIÊN KẾT 1.2.1 Ngoại lực a) Định nghĩa: Ngoại lực là lực tác động từ môi trường hoặc vật thể bên ngoài lên vật thể đang xét. b) Phân loại : ? Tải trọng : Đã biết trước (vị trí, phương và độ lớn), thường được quy định bởi các quy phạm thiết kế hoặc tính toán theo trạng thái chịu lực của vật thể. Tải trọng gồm: +Lực phân bố: tác dụng trên một thể tích, một diện tích của vật thể ( trọng lượng bản thân, áp lực nước lên thành bể...) Lực phân bố thể tích có thứ nguyên là lựcthể tích,hay FL3. Lực phân bố diện tích có thứ nguyên là lựcdiện tích, hay FL2. Nếu lực phân bố trên một dải hẹp thì thay lực phân bố diện tích bằng lực phân bố đường với cường độ lực có thứ nguyên là lựcchiều dài, hay FL (H.1.6). Lực phân bố đường là loại lực thường gặp trong SBVL. +Lực tập trung: tác dụng tại một điểm của vật thể, thứ nguyên F. Thực tế, khi diện tích truyền lực bé có thể coi như lực truyền qua một điểm + Mômen (ngẩu lực) có thứ nguyên là lực x chiều dài hay FxL ? Phản lực : là những lực thụ động (phụ thuộc vào tải trọng), phát sinh tại vị trí liên kết vật thể đang xét với các vật thể khác. c) Tính chất tải trọng ? Tải trọng tĩnh: biến đo i chậm hay kho ng đổi theo thời gian, bỏ qua gia tốc chuyển động (bo qua lực quán tính khi xét cân bằng). Áp lực đất lên tường chắn, trọng lượng của công trình là các lực tĩnh… ?Tải trọng động: lực thay đổi nhanh theo thời gian, gây ra chuyển động có gia to c lớn ( rung động do một động cơ gây ra, va chạm của búa xuống đầu cọc…). Với lực động thì cần xét đến sự tham gia của lực quán tính . Phản lực Tải trọng H. 1.5 Tải trọng và phản lực q H. 1.6 Các loại lực phân bố G hhttp:congtrinhngam.org http:www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh Chương 1: Khái niệm cơ bản 4 1.2.2 Liên kết phẳng, phản lực liên kết, cách xác định 1.2.2.1 Các loại liên kết phẳng và phản lực liên kết: Một thanh muốn duy trì hình dạng, vị trí ban đầu khi chịu tác động của ngoại lực thì nó phải được liên kết với vật thể khác hoặc với đất. ? Gối di động (liên kết thanh): ngăn cản mo t chuyển vị thẳng và phát sinh một phản lực R theo phương của liên kết (H.1.7a) ? Gối cố định ( Liên kết khớp, khớp, bản lề) : ngăn cản chuyển vị thẳng theo phương bất kỳ và phát sinh phản lực R cũng theo phương đó. Phản lực R thường được phân tích ra hai thành phần V và H (H.1.7b) ? Ngàm: ngăn cản tất cả chuyển vị thẳng và chuyển vị xoay. Phản lực phát sinh trong ngàm gồm ba thành phần V, H và M (H.1.7c) 1.2.2.2 Cách xác định phản lực: Giải phóng các liên kết, thay bằng các phản lực tương ứng, các phản lực được xác định từ điều kiện cân bằng tĩnh học giữa tải trong và phản lực. Bài toán phẳng có ba phương trình cân bằng độc lập, được thiết lập ở các dạng khác nhau như sau: 1. ? X = 0; ?Y = 0; ? M O = 0 (2 phương X, Y không song song) 2. ? MA = 0; ? MB = 0; ? MC = 0 ( 3 điểmA, B, C không thẳng hàng) 3. ? X = 0; ? MA = 0; ? MB = 0 (phương AB không vuông góc với X) Bài toán không gian có sáu phương trình cân bằng độc lập, thường có dạng: ? X = 0; ?Y = 0; ? Z = 0; ? M Ox = 0; ? M Oy = 0; ? M Oz = 0 Chú ý:Để cố định một thanh trong mp cần tối thiểu 3 liên kết đơn để chống lại 3 chuyển động tự do. Nếu đủ liên kết và bố trí hợp lý 3 phản lực sẽ tìm được từ 3 ptcb tỉnh học.Thanh được gọi là tỉnh định. Nếu số liên kết tương đương lớn hơn 3 gọi là bài toán siêu tỉnh. R a) V H b) V H M c) H. 1.7 Liên kết và phản lực liên kếthttp:congtrinhngam.org http:www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh Chương 1: Khái niệm cơ bản 5 1.3 CÁC DẠNG CHỊU LỰC VÀ BIẾN DẠNG CƠ BẢN – CHUYỂN VỊ 1.3.1Biến dạng của vật thể: Trong thực tế, sự chịu lực của một thanh có thể phân tích ra các dạng chịu lực cơ bản: Trục thanh khi chịu kéo (nén) sẽ dãn dài (co ngắn) (H.1.8a,b) Trục thanh chịu uốn sẽ bị cong (H.1.8e) Thanh chịu xoắn thì trục thanh vẫn thẳng nhưng đường sinh trên bề mặt trở thành đường xoắn trụ (H1.8.d). Khi chịu cắt, hai phần của thanh có xu hướng trượt đối với nhau (H1.8.c). 1.3.2 Biến dạng của phân tố: Nếu tưởng tượng tách một phân tố hình hộp từ một thanh chịu lực thì sự biến dạng của nó trong trường hợp tổng quát có thể phân tích ra hai thành phần cơ bản: ? Phân tố trên H.1.9a dài dx chỉ thay đổi chiều dài, không thay đổi góc. Biến dạng dài tuyệt đối theo phương x : ?dx. Biến dạng dài tương đối theo phương x : dx dx x ? e = ? Phân tố trên H.1.9b chỉ có thay đổi góc, không thay đổi chiều dài Biến dạng góc hay góc trượt, ký hiệu là ? : Độ thay đổi của góc vuông ban đầu H. 1.9 Các biến dạng cơ bản dx ?dx a) b) ? e) Hình 1.8 Các dạng chịu lực cơ bản a) P P c) 2P P P P P b) T1 T1 T2 T2 d)http:congtrinhngam.org http:www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh Chương 1: Khái niệm cơ bản 6 1.3.3 Chuyển vị: Khi vật thể bị biến dạng, các điểm trong vật thể nói chung bị thay đổi vị trí. Độ chuyển dời từ vị trí cũ của điểm A sang vị trí mới A’ được gọi là chuyển vị dài. Góc hợp bởi vị trí của một đoạn thẳng AC trước và trong khi biến dạng A’C’ của vật thể được gọi là chuyển vị góc ( H.1.10). 1.4 Các giả thiết Khi giải bài toán SBVL, người ta chấp nhận một số giả thiết nhằm đơn giản hoá bài toán nhưng cố gắng đảm bảo sự chính xác cần thiết phù hợp với yêu cầu thực tế. 1.4.1 Giả thiết về vật liệu Vật liệu được coi là liên tục, đồng nhất, đẳng hướng và đàn hồi tuyến tính. ? Ta tưởng tượng lấy một phân tố bao quanh một điểm trong vật thể. Nếu cho phân tố bé tùy ý mà vẫn chứa vật liệu thì ta nói vật liệu liên tục tại điểm đó. Giả thiết về sự liên tục của vật liệu cho phép sử dụng các phép tính của toán giải tích như giới hạn, vi phân, tích phân.... Trong thực tế, ngay cả với vật liệu được coi là hoàn hảo nhất như kim loại thì cũng co cấu trúc không liên tục. ? Vật liệu đồng nhất : Tính chất cơ ho c tại mọi điểm trong vật thể là như nhau. ? Vật liệu đẳng hướng : Tính chất cơ học tại một điểm theo các phương đều như nhau. ? Tính chất đàn hồi của vật thể là khả năng kho i phục lại hình dạng ban đầu của no khi ngoại lực thôi tác dụng. Nếu quan hệ giữa ngoại lực và biế
GV: Lê Đức Thanh Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 KHÁI NIỆM VỀ MÔN HỌC SỨC BỀN VẬT LIỆU ( SBVL )ĐỐI TƯNG, NHIỆM VỤï, ĐẶC ĐIỂM CỦA MÔN SBVL 1.1.1 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU CỦA SBVL- HÌNH DẠNG VẬT THỂ SBVL nghiên cứu vật thể thực ( công trình, chi tiết máy …) Vật thể thực có biến dạng tác dụng nguyên nhân ( tải trọng, nhiệt độ, lắp ráp chi tiết chế tạo không xác…) Vật thể thực sử dụng kỹ thuật chia ba loại bản: m a g r o Khối: có kích thước theo ba phương tương đương: Đê đập, móng máy h n g n H 1.2 Vật thể dạng vỏ H 1.1 Vật thể dạïng khối rt i Tấm vỏ: vật thể mỏng có kích thước theo phương nhỏ so với hai phương lại; có dạng phẳng, vỏ có dạng cong: sàn nhà, mái vỏ g n Thanh: vật thể dài có kích thước theo phương lớn so với hai o c phương lại: dàn cầu, cột điện, trục máy… SBVL nghiên cứu /: / thanh, hệ Thanh biểu diển trục tt p mặt cắt ngang F vuông góc với trục (H.1.3) Trục quỹ tích trọng tâm mặt cắt ngang Các loại (H.1.4): +Thanh thẳng, cong: trục thẳng, a) cong, +Hệ : gãy khúc b) (phẳng hay không gian) h H 1.4 Chương 1: Khái niệm H 1.3 Trục mặt cắt ngang c) Cá c dạng trục http://www.ebook.edu.vn d) GV: Lê Đức Thanh 1.1.2 Nhiệm vụ: SBVL môn học kỹ thuật sở, nghiên cứu tính chất chịu lực vật liệu để đề phương pháp tính vật thể chịu tác dụng nguyên nhân ngoài, nhằm thoả mãn yêu cầu an toàn tiết kiệm vật liệu ♦ Vật thể làm việc an toàn khi: - Thỏa điều kiện bền : không bị phá hoại (nứt gãy, sụp đổ…) - Thỏa điều kiện cứng: biến dạng chuyển vị nằm giới hạn cho phép - Thỏa điều kiện ổn định : bảo toàn hình thức biến dạng ban đầu ♦ Thường, kích thước vật thể lớn khả chịu lực tăng độ an toàn nâng cao; nhiên, vật liệu phải dùng nhiều nên nặng nề tốn Kiến thức SBVL giúp giải hợp g r o m a lý mâu thuẫn yêu cầu an toàn tiết kiệm vật liệu ♦ Ba toán bảûn SBVL: + Kiểm tra điều kiện bền, cứng, ổn định.(Thẩm kế) + Định kích thước, hình dáng hợp lý công trình hay chi tiết máy + Định giá trị nguyên nhân ( tải trọng, nhiệt độ…) cho phép tác dụng ( Sửa chữa) g n h n rt i 1.1.3 Đặc điểm: ♦ SBVL môn khoa học thực nghiệm: Để đảm bảo tin cậy phương pháp tính, môn học kết hợp chặt chẽ nghiên cứu thực nghiệm suy luận lý thuyết Nghiên cứu thực nghiệm nhằm phát tính chất ứng xử vật liệu với dạng chịu lực khác nhau, làm sở đề xuất giả thiết đơn giản để xây dựng lý thuyết Vì vậy, lý thuyết SBVL mang tính gần Thí nghiệm kiểm tra lý thuyết tính toán xây dựng Trong nhiều trường hợp, phải làm thí nghiệm mô hình công trình thu nhỏ trước xây dựng thử tải công trình trước sử dụng ♦ SBVL khảo sát nội lực ( lực bên vật thể ) biến dạng vật thể ( Cơ Lý Thuyết khảo sát cân chuyển động vật thể) ♦ SBVL sữ dụng kết Cơ Lý Thuyết g n o c /: / tt p h Chương 1: Khái niệm http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh 1.2 NGOẠI LỰC- CÁC LOẠI LIÊN KẾT- PHẢN LỰC LIÊN KẾT 1.2.1 Ngoại lực Tải trọng a) Định nghóa: Ngoại lực lực tác động từ môi trường vật thể bên lên vật thể xét Phản lực b) Phân loại : H 1.5 Tải trọng phản lực ♦ Tải trọng : Đã biết trước (vị trí, phương độ lớn), thường quy định quy phạm thiết kế tính toán theo trạng thái chịu lực vật thể Tải trọng gồm: +Lực phân bố: tác dụng thể tích, diện tích vật thể ( trọng lượng thân, áp lực nước lên thành bể ) Lực phân bố thể tích có thứ nguyên lực/thể tích,hay [F/L3] Lực phân bố diện tích có thứ nguyên lực/diện tích, hay [F/L2] Nếu lực phân bố dải hẹp thay lực phân bố diện tích lực phân bố đường với cường độ lực có thứ nguyên lực/chiều dài, hay [F/L] (H.1.6) Lực phân bố đường loại lực thường gặp SBVL m a g n h n h rt i g n o c g r o q G H 1.6 Các loại lực phân bố +Lực tập trung: tác dụng điểm vật thể, thứ nguyên [F] Thực tế, diện tích truyền lực bé coi lực truyền qua điểm /: / tt p + Mômen (ngẩu lực) có thứ nguyên lực x chiều dài hay [FxL] h ♦ Phản lực : lực thụ động (phụ thuộc vào tải trọng), phát sinh vị trí liên kết vật thể xét với vật thể khác c) Tính chất tải trọng ♦ Tải trọng tónh: biến đổi chậm hay không đổi theo thời gian, bỏ qua gia tốc chuyển động (bỏ qua lực quán tính xét cân bằng) Áp lực đất lên tường chắn, trọng lượng công trình lực tónh… ♦Tải trọng động: lực thay đổi nhanh theo thời gian, gây chuyển động có gia tốc lớn ( rung động động gây ra, va chạm búa xuống đầu cọc…) Với lực động cần xét đến tham gia lực quán tính Chương 1: Khái niệm http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh 1.2.2 Liên kết phẳng, phản lực liên kết, cách xác định 1.2.2.1 Các loại liên kết phẳng phản lực liên kết: Một muốn trì hình dạng, vị trí ban đầu chịu tác động ngoại lực phải liên kết với vật thể khác với đất ♦ Gối di động (liên kết thanh): ngăn cản chuyển vị thẳng phát sinh phản lực R theo phương liên kết H (H.1.7a) ♦ Gối cố định ( Liên kết R V khớp, khớp, lề) : ngăn cản a) b) chuyển vị g r o M H V c) H 1.7 Liên kết phản lực liê n kế t m a thẳng theo phương phát sinh phản lực R theo phương Phản lực R thường g n phân tích hai thành phần V H (H.1.7b) ♦ Ngàm: ngăn cản tất chuyển vị thẳng chuyển vị xoay Phản lực h n phát sinh ngàm gồm ba thành phần V, H M (H.1.7c) rt i 1.2.2.2 Cách xác định phản lực: Giải phóng liên kết, thay phản lực tương ứng, phản lực xác định từ điều kiện cân tónh học tải phản lực g n o c Bài toán phẳng có ba phương trình cân độc lập, thiết lập dạng khác sau: /: / = (2 phương X, Y khoâng song song) ∑ X = 0; ∑ M A = 0; ∑ M B = 0; ∑ MC = ( điểmA, B, C không thẳng hàng) ∑ X = 0; ∑ M A = 0; ∑ M B = (phương AB không vuông góc với X) ∑ Y = 0; tt p ∑M O h Bài toán không gian có sáu phương trình cân độc lập, thường có dạng: ∑ X = 0; ∑ Y = 0; ∑ Z = 0; ∑ M / Ox = 0; ∑ M / Oy = 0; ∑ M / Oz = Chú ý:Để cố định mp cần tối thiểu liên kết đơn để chống lại chuyển động tự Nếu đủ liên kết bố trí hợp lý phản lực tìm từ ptcb tỉnh học.Thanh gọi tỉnh định Nếu số liên kết tương đương lớn gọi toán siêu tỉnh Chương 1: Khái niệm http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh 1.3 CÁC DẠNG CHỊU LỰC VÀ BIẾN DẠNG CƠ BẢN – CHUYỂN VỊ 1.3.1Biến dạng vật thể: Trong thực tế, chịu lực phân tích dạng chịu lực bản: Trục chịu kéo (nén) dãn dài (co ngắn) (H.1.8a,b) Trục chịu uốn bị cong (H.1.8e) Thanh chịu xoắn trục thẳng đường sinh bề mặt trở thành đường xoắn trụ (H1.8.d) g r o Khi chịu cắt, hai phần có xu hướng trượt (H1.8.c) P m a P P 2P a) P g n P c) T1 P b) h n rt i T1 g n T2 Δdx a) γ T2 d) b) H 1.9 Các biến dạng o c /: / e) dx tt p Hình 1.8 Các dạng chịu lực 1.3.2 Biến dạng phân tố: Nếu tưởng tượng tách phân tố hình hộp từ chịu lực biến dạng trường hợp tổng quát phân tích hai thành phần bản: ♦ Phân tố H.1.9a dài dx thay đổi chiều dài, không thay đổi góc h Biến dạng dài tuyệt đối theo phương x : Biến dạng dài tương đối theo phương x : Δdx εx = Δdx dx ♦ Phân tố H.1.9b có thay đổi góc, không thay đổi chiều dài Biến dạng góc hay góc trượt, ký hiệu γ : Độ thay đổi góc vuông ban đầu Chương 1: Khái niệm http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh 1.3.3 Chuyển vị: Khi vật thể bị biến dạng, điểm P1 P3 vật thể nói chung bị thay đổi vị trí Độ chuyển dời từ vị trí cũ điểm A A+ sang vị trí A’ gọi chuyển vị +C A’ + dài Góc hợp vị trí đoạn + C’ P4 P2 thẳng AC trước biến dạng A’C’ vật thể gọi chuyển vị H 1.10 góc ( H.1.10) 1.4 Các giả thiết g r o Khi giải toán SBVL, người ta chấp nhận số giả thiết nhằm đơn m a giản hoá toán cố gắng đảm bảo xác cần thiết phù hợp với yêu cầu thực tế g n 1.4.1 Giả thiết vật liệu h n Vật liệu coi liên tục, đồng nhất, đẳng hướng đàn hồi tuyến tính ♦ Ta tưởng tượng lấy phân tố bao quanh điểm vật thể rt i g n Nếu cho phân tố bé tùy ý mà chứa vật liệu ta nói vật liệu liên tục điểm Giả thiết liên tục vật liệu cho phép sử dụng phép tính toán giải tích giới hạn, vi phân, tích phân Trong thực tế, với vật liệu coi hoàn hảo kim loại có cấu trúc không liên tục o c /: / tt p Lực ♦ Vật liệu đồng : Tính chất học điểm vật thể h ♦ Vật liệu đẳng hướng : Tính chất học điểm theo phương Biến dạng H 1.11 Đàn hồi tuyến ♦ Tính chất đàn hồi vật thể khả tính khôi phục lại hình dạng ban đầu ngoại lực tác dụng Nếu quan hệ ngoại lực biến dạng bậc nhất, vật liệu gọi đàn hồi tuyến tính (H.1.11) Giả thiết vật liệu đàn hồi tuyến tính làm giảm bớt phức tạp toán SBVL Chương 1: Khái niệm http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh 1.4.2 Giả thiết sơ đồ tính Khi tính toán, người ta thay vật thể thực sơ đồ tính (H1.12) q a) b) H 1.12 Sơ đồ tính 1.4.3 Giả thiết biến dạng chuyển vị Vật thể có biến dạng chuyển vị bé so với kích thước ban đầu g r o vật ⇒ Có thể khảo sát vật thể phận hình dạng ban đầu ( tính sơ đồ không biến dạng vật thể) m a Giả thiết xuất phát điều kiện biến dạng chuyển vị lớn vật thể phải nằm giới hạn tương đối nhỏ Hệ quả: h n g n Khi vật thể có chuyển vị bé vật liệu đàn hồi tuyến tính áp dụng nguyên lý cộng tác dụng sau: rt i Một đại lượng nhiều nguyên nhân đồng thời gây tổng đại lượng nguyên nhân gây riêng lẻ (H.1.13) P1 h tt p /: / P2 o c g n P2 P1 H.1.13 Nguyên lý cộng tác dụng Chuyển vị Δ đầu lực P1 P2 gây phân tích Δ (P1 , P2 ) = Δ1 (P1 ) + Δ2 (P2 ) sau: Nguyên lý cộng tác dụng biến toán phức tạp thành toán đơn giản dễ giải Vì vậy, thường sữ dụng SBVL Chương 1: Khái niệm http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh Chương LÝ THUYẾT NỘI LỰC 2.1 KHÁI NIỆM VỀ NỘI LỰC - PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT - ỨNG SUẤT 1- Khái niệm nội lực: Xét vật thể chịu tác dụng ngoại lực trạng thái cân (H.2.1) Trước tác dụng lực, phân tử vật thể có lực tương tác giữ cho vật thể có hình dáng định Dưới tác dụng ngoại lực, phân tử vật thể dịch lại gần tách xa Khi đó, lực tương tác phân tử vật thể phải thay đổi để chống lại dịch chuyển Sự thay đổi lực tương tác phân tử vật thể gọi nội lực Một vật thể không chịu tác động từ bên gọi vật thể trạng thái tự nhiên nội lực coi không g r o m a g n 2-Phương pháp khảo sát nội lực: Phương pháp mặt cắt Xét lại vật thể cân điểm C vật thể (H.2.1), Tưởng tượng mặt phẳng Π cắt qua C chia vật thể thành hai phần A B; hai phần tác động lẫn hệ lực phân bố diện tích mặt tiếp xúc theo định luật lực phản lực Nếu tách riêng phần A hệ lực tác động từ phần B vào phải cân với ngoại lực ban đầu (H.2.2) h n rt i g n P2 tt p P3 o c /: / P1 A P1 P6 B P5 P4 P2 A P3 h H.2.1 Vật thể chịu lự c cân bằ ng Δp ΔF H.2.2 Nội lự c trê n mặ t cắ t Xét phân tố diện tích ΔF bao quanh điểm khảo sát C mặt cắt Π có phương pháp tuyến v Gọi Δp vector nội lực tác dụng ΔF Ta định nghóa ứng suất toàn phần điểm khảo sát là: Δp d p = ΔF → ΔF dF Thứ nguyên ứng suất [lực]/[chiều dài]2 (N/m2, N/cm2…) p = lim Chương 2: Lý Thuyết Nội Lực http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh τν Ứng suất toàn phần p phân hai thành phần: + Thành phần ứng suất pháp σv có phương Hình 2.3 Các thành pháp tuyến mặt phẳng Π phần + Thành phần ứng suất tiếp τv nằm mặt ứng suất phẳng Π ( H.2.3 ) Các đại lượng liên hệ với theo biểu thức: pv2 = σ v2 + τ v2 (2.1) g r o p σν Ứng suất đại lượng học đặc trưng cho mức độ chịu đựng vật liệu điểm; ứng suất vượt giới hạn vật liệu bị phá hoại Do đó, việc xác định ứng suất sở để đánh giá độ bền vật liệu, nội dung quan trọng môn SBVL m a Thừa nhận: Ứng suất pháp σv gây biến dạng dài g n ng suất tiếp τv gây biến dạng góc h n rt i g n o c /: / tt p h Chương 2: Lý Thuyết Nội Lực http://www.ebook.edu.vn GV: Lê Đức Thanh 2.2 CÁC THÀNH PHẦN NỘI LỰC - CÁCH XÁC ĐỊNH 1- Các thành phần nội lực: Như biết, đối tượng khảo sát SBVL chi tiết dạng thanh, đặc trưng mặt cắt ngang (hay gọi tiết diện) trục P2 P1 P6 P1 A P5 B P3 P2 P4 A Qy P3 P1 x Qx z P2 Nz A g r o P3 y H.2.4 Các nh phần nội lự c Mx Mz m a My x z y g n Goïi hợp lực nội lực phân bố mặt cắt ngang R R có điểm đặt phương chiều chưa biết h n ⎧Lực R có phương ⎩Mômen M Dời R trọng tâm O mặt cắt ngang ⇒ ⎨ rt i Đặt hệ trục tọa độ Descartes vuông góc trọng tâm mặt cắt ngang, Oxyz, với trục z trùng pháp tuyến mặt cắt, hai trục x, y nằm mặt cắt ngang g n o c Khi đó, phân tích R ba thành phần theo ba trục: + Nz, theo phương trục z ( ⊥ mặt cắt ngang) gọi lực dọc /: / + Qx theo phương trục x (nằm mặt cắt ngang) gọi lực cắt tt p + Qy theo phương trục y (nằm mặt cắt ngang) gọi lực cắt Mômen M phân ba thành phần : h + Mômen Mx quay quanh trục x gọi mômen uốn + Mômen My quay quanh trục y gọi mômen uốn + Mômen Mz quay quanh trục z gọi mômen xoắn Sáu thành phần gọi thành phần nội lực mặt cắt ngang (H.2.4) Chương 2: Lý Thuyết Nội Lực http://www.ebook.edu.vn ... thiết vật liệu h n Vật liệu coi liên tục, đồng nhất, đẳng hướng đàn hồi tuyến tính ♦ Ta tưởng tượng lấy phân tố bao quanh điểm vật thể rt i g n Nếu cho phân tố bé tùy ý mà chứa vật liệu ta nói vật. .. chất chịu lực vật liệu để đề phương pháp tính vật thể chịu tác dụng nguyên nhân ngoài, nhằm thoả mãn yêu cầu an toàn tiết kiệm vật liệu ♦ Vật thể làm việc an toàn khi: - Thỏa điều kiện bền : không... lượng học đặc trưng cho mức độ chịu đựng vật liệu điểm; ứng suất vượt giới hạn vật liệu bị phá hoại Do đó, việc xác định ứng suất sở để đánh giá độ bền vật liệu, nội dung quan trọng môn SBVL m