XI hoạt hĩa IX hoạt hĩa
PHỷƠNG PHÁP NGHIÊN CỷÙU 3.1 Tắnh toán bền cơ cấu
3.1 Tắnh toán bền cơ cấu
3.1.1 Khái nieảm sỏùc bền vaảt lieảu:
Sỏùc bền vaảt lieảu laụ môn kĩ thuaảt cơ sơũ, nghiên cỏùu tắnh chất chịu lỏỉc cuũa vaảt lieảu ựeă ựề ra các phỏơng pháp tắnh về ựoả bền, ựoả cỏùng vaụ ựoả oăn ựịnh cuũa các boả phaản công trình hay chi tiết máy Ờ goỉi chung laụ vaảt theă Ờ chịu các tác ựoảng khác nhau nhỏ taũi troỉng, sỏỉ thay ựoăi cuũa nhieảt ựoả vaụ chế taỉo không chắnh xác, nhằm thoaũ mãn yêu cầu an toaụn vaụ tiết kieảm vaảt lieảu. Muỉc ựắch cuũa môn hoỉc laụ xây dỏỉng các khái nieảm vaụ phỏơng pháp tắnh, có khaũ năng dỏỉ báo trỏớc về tình traỉng chịu lỏỉc cuũa vaảt theă cần thiết kế.
Vaảt theă thoũa ựiều kieản bền nghĩa laụ không bị phá hoaỉi (nỏùt gãy, suỉp ựoă Ầ). Vaảt theă thoũa ựiều kieản bền cỏùng nghĩa laụ biến daỉng vaụ chuyeăn vị nằm trong giới haỉn cho phép.
Vaảt theă thoũa ựiều kieản oăn ựịnh nghĩa laụ baũo toaụn hình thỏùc biến daỉng ban ựầu.
3.1.1.1 Khái nieảm ngoaỉi lỏỉc, liên kết vaụ phaũn lỏỉc liên kết: 1. Ngoaỉi lỏỉc:
Ngoaỉi lỏỉc laụ lỏỉc tác ựoảng tỏụ môi trỏơụng hoaẻc vaảt theă bên ngoaụi lên vaảt theă ựang xét. ứây laụ loaỉi tác ựoảng quan troỉng vaụ thỏơụng gaẻp trong thỏỉc tế. Ngoaỉi lỏỉc ựỏơỉc phân loaỉi theo nhiều cách khác nhau.
Theo tắnh chất chuũ ựoảng vaụ bị ựoảng : Ngoaỉi lỏỉc ựỏơỉc phân ra taũi troỉng vaụ phaũn lỏỉc. Taũi troỉng laụ nhỏõng lỏỉc chuũ ựoảng, nghĩa laụ có theă biết trỏớc về vị trắ, phỏơng vaụ ựoả lớn. Taũi troỉng laụ ựầu vaụo cuũa baụi toán, thỏơụng ựỏơỉc quy ựịnh bơũi các quy phaỉm thiết kế hoaẻc ựỏơỉc tắnh toán theo kắch thỏớc cuũa vaảt theă. Phaũn lỏỉc laụ nhỏõng lỏỉc thuỉ ựoảng (phuỉ thuoảc taũi troỉng), phát sinh taỉi vị trắ liên kết vaảt theă ựang xét với các vaảt theă xung quanh nó.
Theo hình thỏùc phân bố: Ngoaỉi lỏỉc ựỏơỉc phân ra lỏỉc taảp trung vaụ lỏỉc phân bố. Lỏỉc taảp trung: laụ lỏỉc tác duỉng taỉi moảt ựieăm cuũa vaảt theă. Trong thỏỉc tế, khi dieản tắch truyền lỏỉc bé thì ngỏơụi ta coi nhỏ lỏỉc truyền quan moảt ựieăm ựeă ựơn giaũn hóa sỏỉ phân tắch.
Lỏỉc phân bố : laụ lỏỉc tác duỉng trên moảt dieản tắch, moảt theă tắch hoaẻc moảt ựỏơụng cuũa vaảt theă. Lỏỉc troỉng trỏơụng laụ moảt vắ duỉ cuũa lỏỉc phân bố theă tắch vì nó tác ựoảng lên moỉi ựieăm trong vaảt theă.
Theo tắnh chất tác duỉng: Ngoaỉi lỏỉc ựỏơỉc phân ra lỏỉc tĩnh vaụ lỏỉc ựoảng.
Lỏỉc tĩnh laụ lỏỉc biến ựoăi chaảm hoaẻc không thay ựoăi theo thơụi gian. Vì vaảy, gây ra gia tốc chuyeăn ựoảng rất bé có theă boũ qua khi xét cân bằng.
Lỏỉc ựoảng laụ lỏỉc biến ựoăi nhanh theo thơụi gian, gây ra chuyeăn ựoảng có gia tốc lớn
2. Liên kết vaụ phaũn lỏỉc liên kết:
Moảt thanh muốn duy trì hình daỉng, vị trắ ban ựầu khi chịu tác ựoảng cuũa ngoaỉi lỏỉc thì nó phaũi ựỏơỉc liên kết với vaảt theă khác hoaẻc với ựất. Tuụy theo tắnh chất ngăn
caũn chuyeăn ựoảng maụ ngỏơụi ta ựỏa ra các sơ ựồ liên kết, thỏơụng gaẻp laụ gối tỏỉa di ựoảng , gối cố ựịnh hay ngaụm.
Gối di ựoảng: chữ ngăn caũn chuyeăn ựoảng thẳng vaụ phát sinh moảt phaũn lỏỉc theo phỏơng cuũa liên kết.
Gối cố ựịnh: ngăn caũn chuyeăn vị thẳng theo phỏơng bất kì phát sinh phaũn lỏỉc cũng theo phỏơng ựó.
Ngaụm: ngăn caũn bất kì chuyeăn vị thẳng naụo vaụ chuyeăn vị xoay.
3.1.3 Các daỉng chịu lỏỉc vaụ biến daỉng cơ baũn:
Trong thỏỉc tế, sỏỉ chịu lỏỉc cuũa moảt thanh có theă phân tắch ra các daỉng chịu lỏỉc cơ baũn gồm kéo (nén), xoắn, cắt vaụ uốn. Truỉc thanh khi chịu kéo (nén) sẽ dãn daụi hoaẻc co ngắn, khi chịu xoắn sẽ bị cong ựi, khi chịu xoắn thì truỉc thanh vẫn thẳng nhỏng ựỏơụng sinh trên bề maẻt trơũ thaụnh ựỏơụng xoắn truỉ, khi chịu cắt, hai phần cuũa thanh có xu hỏớng trỏơỉt tỏơng ựối với nhau.
3.1.3.1 Các giaũ thiết:
Giaũ thiết về sơ ựồ tắnh: khi tắnh toán, ngỏơụi ta thay vaảt theă bằng sơ ựồ tắnh. Giaũ thiết về vaảt lieảu: vaảt lieảu ựỏơỉc coi laụ liên tuỉc, ựồng nhất, ựẳng hỏớng vaụ ựaụn hồi tuyến tắnh.
Giaũ thiết về biến daỉng vaụ chuyeăn vị : khi chịu tác ựoảng bên ngoaụi, vaảt theă có biến daỉng vaụ chuyeăn vị bé. Vì vaảy, có theă khaũo sát sỏỉ cân bằng cuũa vaảt theă hoaẻc các boả phaản cuũa nó trên mô hình ban ựầu. Giaũ thiết naụy xuất phát tỏụ ựiều kieản cỏùng cuũa vaảt theă ựỏơỉc sỏũ duỉng trong thỏỉc tế kĩ thuaảt. ứiều kieản cỏùng ựoụi hoũi biến daỉng vaụ
chuyeăn vị lớn nhất trong vaảt theă phaũi nằm trong moảt giới haỉn tỏơng ựối nhoũ. Giaũ thiết biến daỉng bé vaụ ựaụn hồi tuyến tắnh thỏơụng ựi ựôi với nhau.
3.1.4 Lý thuyết bền :
ứó laụ nhỏõng giaũ thuyết về nguyên nhân cơ baũn cuũa sỏỉ phá hoaỉi vaảt lieảu, không phuỉ thuoảc vaụo traỉng thái ỏùng suất cuũa vaảt lieảu, nhơụ ựó ta có theă ựánh giá ựỏơỉc ựoả bền cuũa vaảt lieảu ơũ moỉi traỉng thái ỏùng suất khi ta chữ biết ựoả bền cuũa vaảt lieảu ơũ traỉng thái ỏùng suất ựơn.
3.1.4.1Các lý thuyết bền:
3.1.4.1.1 Thuyết bền ỏùng suất pháp lớn nhất (thuyết bền thỏù nhất):
Nguyên nhân gây ra sỏỉ phá hoũng vaảt lieảu laụ do ỏùng suất pháp lớn nhất cuũa phân bố ơũ traỉng thái ỏùng suất khối ựaỉt tới ỏùng suất nguy hieăm ơũ traỉng thái ỏùng suất ựơn.
Nếu kắ hieảu : σ0k hay σ0n Ờ ỏùng suất nguy hieăm về kéo vaụ nén. n Ờ heả số an toaụn.
Ta có theă viết ựiều kieản bền nhỏ sau:
σt1 = σ1 ≤ σ0k/n = [σ]k (3.1) σt1 = |σ3| ≤ σ0n/n = [σ]n (3.2) Trong ựó: σt1 laụ ỏùng suất tắnh hay ỏùng suất tỏơng ựỏơng theo thuyết bền thỏù nhất.
3.1.4.1.2 Thuyết bền biến daỉng daụi tỏơng ựối lớn nhất (thuyết bền thỏù hai):
Nguyên nhân gây ra sỏỉ phá hoũng vaảt lieảu laụ do sỏỉ biến daỉng daụi lớn nhất cuũa phân bố ơũ traỉng thái ỏùng suất khối ựaỉt ựến biến daỉng daụi ơũ traỉng thái nguy hieăm cuũa phân bố ơũ traỉng thái ỏùng suất ựơn.
Goỉi ε1 laụ biến daỉng daụi tỏơng ựối lớn nhất cuũa phân bố ơũ traỉng thái ỏùng suất khối vaụ ε0k laụ biến daỉng daụi tỏơng ựối ơũ traỉng thái nguy hieăm cuũa phân tố bị kéo theo 1 phỏơng.
Ta có theă viết ựiều kieản bền nhỏ sau:
σt2 = σ1 Ờ ν( σ2 + σ3 ) ≤ σ0k/n = [σ]k (3.3)
3.1.4.1.3 Thuyết bền ỏùng suất tiếp cỏỉc ựaỉi (thuyết bền thỏù ba):
Nguyên nhân gây ra sỏỉ phá hoũng vaảt lieảu laụ do ỏùng suất tiếp lớn nhất cuũa phân bố ơũ traỉng thái ỏùng suất khối ựaỉt tới ỏùng suất tiếp nguy hieăm cuũa phân bố ơũ traỉng thái ỏùng suất ựơn.
Goỉi τmax Ờ ỏùng suất tiếp lớn nhất cuũa phân tố ơũ traỉng thái ỏùng suất khối. τ0max Ờ ỏùng suất tiếp nguy hieăm cuũa phân tố bị kéo theo moảt phỏơng .
Ta có theă viết ựiều kieản bền nhỏ sau:
τmax ≤ τ0/n (3.4)
Công thỏùc kieăm tra ựoả bền:
3.1.4.1.4 Thuyết bền thế năng biến ựoăi hình dáng cỏỉc ựaỉi (thuyết bền thỏù tỏ):
Nguyên nhân gây ra sỏỉ phá hoũng vaảt lieảu laụ thế năng biến ựoăi hình dáng cuũa phân tố ơũ traỉng thái ỏùng suất khối ựaỉt tới thế năng biến ựoăi hình dáng ơũ traỉng thái nguy hieăm cuũa phân tố ơũ traỉng thái ỏùng suất ựơn.
Công thỏùc kieăm tra ựoả bền:
σt4 = (σ12+σ12 + σ12Ờ σ1 σ2 Ờ σ1 σ3 Ờ σ2 σ3 )1/2≤ [σ]k (3.6) với σt4 laụ ỏùng suất tỏơng ựỏơng theo thuyết bền thỏù tỏ.
3.1.4.1.5 Thuyết bền về xác traỉng thái ỏùng suất giới haỉn (thuyết bền thỏù năm hay thuyết bền Mohr):
Thuyết bền Mohr ựỏơỉc xây dỏỉng trên cơ sơũ thỏỉc nghieảm khác với các thuyết bền trỏớc ựây trên cơ sơũ các giaũ thuyết.
ứiều kieản bền theo thuyết Mohr :
σ1 Ờ ασ3 ≤ [σ]k (3.7)