Bài giảng Cơ học ứng dụng: Chương 5 - Phạm Bảo Toàn

Bài giảng Cơ học ứng dụng: Chương 5 - Phạm Bảo Toàn cung cấp cho học viên những kiến thức về tính bền thanh khi ứng suất không đổi, thiết lập công thức tính ứng suất pháp tổng quát, tính bền khi thanh chịu kéo nén đúng tâm, tính bền khi thanh chịu uốn thuần túy, tính bền khi thanh chịu uốn ngang phẳng, tính bền khi thanh chịu uốn và xoắn đồng thời, tính bền khi thanh chịu uốn xiên, tính bền khi thanh kéo (nén) lệch tâm,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG Tính bền ứng suất khơng đổi Bộ mơn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.1 Khái niệm 5.2 Thiết lập cơng thức tính ứng suất pháp tổng quát 5.3 Tính bền chịu kéo nén tâm 5.4 Tính bền chịu uốn túy 5.5 Tính bền chịu uốn ngang phẳng 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.7 Tính bền chịu uốn xiên 5.8 Tính bền kéo (nén) lệch tâm Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.1 Khái niệm 5.1.1 Khái niệm Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.1 Khái niệm 5.1.1 Khái niệm - Là tính tốn đảm bảo điều kiện bền - Tính mức độ chịu lực cho không bị phá vỡ làm việc max     ; max     Trong chương xét ứng suất số (không thay đổi theo thời gian, nhiệt độ, hoạt động chi tiết máy…) Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.1 Đặt vấn đề 5.1.2 Nguyên lý cộng tác dụng “Tác dụng hệ lực tổng tác dụng lực thuộc hệ lực” + Biểu đồ nội lực hệ ngoại lực tổng biểu đồ nội lực ngoại lực + Ứng suất (biến dạng) tổng ứng suất (biến dạng) gây thành phần nội lực riêng rẽ Vấn đề xác định ứng suất (biến dạng) tách thành toán mà mặt cắt suốt chiều dài có loại thành phần nội lực Trường hợp chịu tác dụng hệ ngoại lực cho mặt cắt có loại thành phần nội lực trường hợp chịu lực đơn giản Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.1 Khái niệm 5.1.2 Quan niệm tốn phẳng Bộ mơn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.1 Khái niệm 5.1.3 Phân loại trường hợp chịu lực a Trường hợp chịu lực đơn giản Khi mặt cắt có thành phần nội lực N z (lực dọc trục): chịu kéo nén tâm M x (moment uốn): chịu uốn túy M z (moment xoắn): chịu xoắn túy Q y (lực cắt): chịu cắt Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.1 Khái niệm 5.1.3 Phân loại trường hợp chịu lực a Trường hợp chịu lực đơn giản N z (lực dọc trục): chịu kéo nén tâm Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHÔNG 5.1 Khái niệm 5.1.3 Phân loại trường hợp chịu lực a Trường hợp chịu lực đơn giản M x (moment uốn): chịu uốn túy Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHÔNG 5.1 Khái niệm 5.1.3 Phân loại trường hợp chịu lực a Trường hợp chịu lực đơn giản M z (moment xoắn): chịu xoắn túy Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.1 Thiết lập công thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy -Thí nghiệm: Vạch mặt ngồi + Hệ đường thẳng song song trục + Hệ đường trịn vng góc trục + Các bán kính -Hiện tượng: + Các đường song song trục nghiêng góc γ so với phương ban đầu + Các đường trịn vng góc với trục thanh, khoảng cách đường trịn kề khơng đổi + Các bán kính bề mặt thẳng có độ dài không đổi Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.1 Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.1 Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy Giả thiết Giả thiết 1: Mặt cắt ngang trước biến dạng phẳng vuông góc trục sau biến dạng phẳng vng góc với trục Khoảng cách mặt cắt ngang không đổi z  Giả thiết 2: Các bán kính trước sau biến dạng thẳng có độ dài khơng đổi x  y  x y z  Trên mặt cắt ngang có ứng suất tiếp Bộ mơn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.1 Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy Ứng suất tiếp có phương vng góc với bán kính, chiều chiều với moment xoắn Bộ mơn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.1 Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy A1 A d    dz dz dφ: góc xoay tương đối hai mặt cắt, dφ = const Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.1 Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy d - Theo định luật Hooke:   G  G  dz - Phương trình cân bằng: M z     dF  max Mz  F d Mz  G  dF dz F d d G  dF  G JO  dz F dz  x O y  max Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.1 Thiết lập cơng thức tính ứng suất tiếp cho chịu xoắn túy - Ứng suất tiếp mặt cắt ngang: Nhận xét: Ứng d M z suất tiếp mặt   G   dz JO cắt lớn biên JO - Đặt: WO  - moment chống xoắn không tâm mặt  max cắt, nên để tiết kiệm vật liệu, - Đối với mặt cắt ngang hình trịn: người ta thường JO WO  0, D  2Wx dùng trục rỗng  max Mz  max  WO Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.2 Cách tính bền Trong trường hợp tiết diện vừa tồn Mz vừa tồn Mx My dù có tồn thành phần lực cắt hay không ta gọi chung trạng thái chịu lực trạng thái uốn xoắn đồng thời Vì ứng suất tiếp lực cắt gây nhỏ nhiều so với ứng suất tiếp moment xoắn gây Mỗi điểm tiết diện có hai thành phần ứng suất: + Ứng suất tiếp moment xoắn Mz gây d M z Mz Mz   G    max   WO 0, D dz JO + Ứng suất pháp moment uốn Mx Mx gây My Mx z  y x Jx Jy Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.2 Cách tính bền u Vì: Mx  My Mu My  Mu  M x  M y Mu z  v Ju tg   Mx  My Mx N Mz  x N Vì mặt cắt ngang hình trịn v Mu Ju  J x   z  v Jx Khi ứng suất pháp cực đại:  max Mu Mu Mu  R  Jx Wx 0,1D Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Mu 5.6.2 Cách tính bền Điều kiện bền: My Mx   td    a Thuyết bền ứng suất tiếp lớn (TB3)  td    td   max M x2  M y2  0,1D   4   0,1D M x2  M y2  M z2  0,1D   - y  max  M td  0,1D x N max M z2 Mz  N  max +  max Với: M td  M x2  M y2  M z2 Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời Mu 5.6.2 Cách tính bền Điều kiện bền: My Mx   td    b Thuyết bền biến đổi hình dạng (TB4)  td    td   max M x2  M y2  0,1D   3 3 max M z2  0,1D M x2  M y2  0, 75M z2  0,1D   Mz  N x  N - y  max  max +  max M td  2 0,1D Với: M td  M x  M y  0, 75M z Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.6 Tính bền chịu uốn xoắn đồng thời 5.6.2 Cách tính bền Mu Xác định điểm nguy hiểm mặt cắt:  max  max N Mx   NN+ My N x Mz   - y  max  max   max +  max Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.7 Tính bền chịu uốn xiên Thanh chịu tác dụng moment Mx, My z - Các điểm cách đường trung hòa My Mx có giá trị ứng suất  y x - Các điểm cách xa đường trung hòa Jx Jy có giá trị ứng suất tuyệt đối lớn n  max Phương trình đường trung hịa M y Jx y x Mx Jy B - Mx M y Jx tan   Mx Jy +  Đi qua gốc tọa độ hợp với trục x góc x h y k  max D Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5.8 Tính bền chịu kéo (nén) lệch tâm Thanh chịu tác dụng Nz, Mx, My z - Đường trung hịa có độ My Nz M x   y x nghiêng trường hợp uốn xiên A Jx Jy - Đường trung hòa không qua gốc n tọa độ  max - B  + Mx x  y k  max Nz > 0, phần tiết diện kéo tăng, phần nén thu nhỏ lại Nếu Nz lớn đến mức tồn tiết diện chịu kéo hồn toàn Ngược lại cho trường hợp Nz < D Bộ môn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG Bộ mơn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ...ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5. 1 Khái niệm 5. 2 Thiết lập cơng thức tính ứng suất pháp tổng quát 5. 3 Tính bền chịu kéo nén tâm 5. 4... Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn tuyệt đối ĐỔI TÍNH THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5. 1 Khái niệm 5. 1.1 Khái niệm Bộ mơn Cơ kỹ thuật – ĐH Bách Khoa TP HCM ChươngBỀN I: Những vấn đề cơKHI tĩnh học vật rắn... THANH ỨNG SUẤT KHƠNG 5. 1 Khái niệm 5. 1.1 Khái niệm - Là tính tốn đảm bảo điều kiện bền - Tính mức độ chịu lực cho không bị phá vỡ làm việc max     ; max     Trong chương xét ứng suất