Chương IIKéo [nén] đúng tâmNội dung2.1. Khái niệm. Ứng suất trên mặt cắt ngang.Biến dạng của thanh chịu kéo, nén đúng tâm2.2.Tính chất cơ học của vật liệu2.3. Hiện tượng tập trung ứng suất -Thế năngbiến dạng đàn hồi.2.4.Tính toán thanh chịu kéo, nén đúng tâm.Thí nghiệm: [ Bài 1] Kéo phá hoại mẫu thép mềm.Thí nghiệm: [ Bài 2] Xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu.Chương IIKéo [nén] đúng tâm2.1. Khái niệm. Ứng suất trên mặt cắt ngang. Biến dạng của thanhchịu kéo, nén đúng tâm2.1.1. Khái niệmThanh được gọi là chịu kéo hoặc nénđúng tâm nếu trên mặt cắt ngang thanh chỉtồn tại một thành phần nội lực duy nhất Nz ≠0 [Nz > 0 – đi ra khỏi mặt cắt ngang]Ví dụChương IIKéo [nén] đúng tâm2.1.2. Nội lực và biểu đồ nội lựca. Nội lực* Phương pháp tính [phương pháp mặt cắt]:Bước 1: Chia kết cấu làm 2 phầnBước 2: Giữ lại một phần, thay thế tác dụng của phần bỏ đivào phần còn lại bằng nội lực tương ứngBước 3: Viết phương trình cân bằng cho phần giữ lại* Qui ước dấuTrường hợp ngoại lực tác dụng là lực tập trung:→ Nz − P = 0→ Nz = PNếu có nhiều ngoại lực tập trung tác dụng thì nội lực ởvề một phía xác định:urN z = ∑ Pi1 phiaTrường hợp ngoại lực tác dụng là lực phân bố→ N z = ∫ q [ z ] dzTổng quát:urr→ N z = ∑ Pi + ∑ ∫ q [ z ] dz1ben1ben* Ví dụb. Biểu đồ nội lực [lực dọc]* Khái niệmBiểu đồ nội lực là đồ thị dùng để biểu diễn sự biến thiên nội lựcdọc theo trục thanh* Trình tự vẽBước 1 – Tính phản lực liên kếtBước 2 – Chia đoạnBước 3 – Lập biểu thức cho từng đoạnBước 4 – Vẽ biểu đồ nội lựcVí dụBài tập làm tại lớpChương IIKéo [nén] đúng tâm2.1.3. Ứng suất [pháp] trên mặt cắt nganga. Thí nghiệmb. Các giả thiết tính toánTrên mặt cắt ngang chỉ có ứngsuất pháp tại mỗi điểmGT 1 : Các thớ dọc không tác dụng ép hoặc đẩy lẫn nhauGT 2 : Mặt cắt ngang trước khi chịu lực là phẳngChương IIKéo [nén] đúng tâmc. Thành lập công thứcTheo định nghĩa - lực dọc trên mặt cắt ngangTheo định luật HookeE: Môđun đàn hồiTheo gt 2=>=>N Z = σ z ∫ dF=>Chương IIKéo [nén] đúng tâm2.1.4. Biến dạngThanh chiều dài l chịu kéo đúng tâmΔl – độ dãn dài tuyệt đốiPhân tố chiều dài dz có độ giãn dàituyệt đối Δdz [biến dạng dọc]Độ biến dạng của thanh gồm nhiều đoạn:Nếu Nz/EF = constChương IIKéo [nén] đúng tâmChương IIKéo [nén] đúng tâm2.1.5. Định luật HúcE: Môđun đàn hồiChương IIBài tậpKéo [nén] đúng tâmChương IIKéo [nén] đúng tâmChương IIKéo [nén] đúng tâmChương IIKéo [nén] đúng tâm2.2. Tính chất cơ học của vật liệuLà các thông số đánh giá khả năng chịu lực, chịu biếndạng của vật liệu trong từng trường hợp chịu lực cụ thểĐể xác định các tính chất cơ học của vật liệu: tiến hànhcác thí nghiệm với các loại vật liệu khác nhauThép, AL,hợp kim,…Bê tông, gang,…Phân loạiChương IIKéo [nén] đúng tâmQuan hệ giữa ứng suất và biến dạngGiai đoạn đàn hồi OA: Giới hạntỉ lệ σtl = 2100daN/cm2,E = tgαGiai đoạn chảy BC: Giới hạn chảyσch = 2400daN/cm2Giai đoạn tái bền CDE: Giới hạn bền – đứt, σb = 3800daN/cm2Khác nhau giữa biểu đồ kéo , nénvật liệu dẻo và dòn- Miền chảy- Dẻo đối xứng qua O- Dòn không đối xứng, σbk ≤ σbkChương IIKéo [nén] đúng tâm2.3. Hiện tượng tập trung ứng suất -Thế năng biến dạng đàn hồi.2.3.1. Hiện tượng tập trung ứng suấtHiện tượng phân bố không đều của ứng suất tại các mặt cắt ngangcó hình dạng và kích thước thay đổi hoặc ở gần các điểm đặt lực làhiện tượng tập trung ứng suấtHiện tượng tập trung ứng suất có tính chất cục bộ nên ứng suất tạicác nơi này được gọi là ứng suất cục bộ.Ứng suất cục bộ lớn hay bé phụ thuộc vào dạng thay đổi của mặt cắtngang . Sự thay đổi mặt cắt càng đột ngột thì sự phân bố của ứngsuất càng không đều. Vì vậy, trong kỹ thuật để giảm hiện tượng tậptrung ứng suất đối với các chi tiết có MCN thay đổi ta phải làm cho sựthay đổi MC là từ từ. Cần phải hết sức tránh sự thay đổi mặt cắtngang đột ngột, vì như vậy sẽ gây ra ứng suất cục bộ lớnHệ số tập trung ứng suất là hệ số đượcttđưa vào để hiệu chỉnh các giá trị nộittlực tính toán nhằm xét đến tác dụngtbcủa hiện tượng này mà không phải tínhtoán quá phức tạpσα =σChương IIKéo [nén] đúng tâm2.3.2. Thế năng biến dạng đàn hồi* Khái niệm- Thế năng biến dạng đàn hồi :U- Thế năng biến dạng đàn hồi riêng: u = U/V* Thế năng biến dạng đàn hồi trong thanh chịu lựcdọc trục- Bảo toàn năng lượng: U = A- Tại một thời điểm : dAi = PidΔli- Toàn quá trình:=>=> Mở rộngChương IIKéo [nén] đúng tâm2.4.Tính toán thanh chịu kéo, nén đúng tâm.2.4.1. Ứng suất cho phép và hệ số an toànThí nghiệm => ứng suất nguy hiểmσ0 - tương ứng với thời điểm vật liệumất khả năng chịu lực- Vật liệu làm việc an toàn khi ứng suất xuấthiện chưa vượt quá ứng suất nguy hiểm- Khi tính toán, không bao giờ tính theo ứng suất nguy hiểm: vật liệukhông đồng nhất, điều kiện làm việc thực tế khác với PTN, tải trọngvượt quá thiết kế,…=> Hệ số an toànDùng trị số ứng suất cho phép để tính toán:n =n1. n2. n3… - hệ số an toàn - đặc trưng cho khả năng dự trữvề mặt chịu lực [n>1]- n1- hệ số kể đến sự đồng nhất của vật liệu- n2 - hệ số kể đến điều kiện làm việc, phương pháp tính toán,…- Các hệ số lấy theo qui phạmChương IIKéo [nén] đúng tâm2.4.2. Điều kiện bền ba bài toán cơ bảnĐiều kiện để thanh làm việc an toàn => Điều kiện bềnVật liệu dẻo:Vật liệu dòn:Thanh chịu kéo [nén] đúng tâm:Ba bài toán cơ bảna. Bài toán kiểm tra điều kiện bềnb. Bài toán chọn kích thước mặt cắt ngangc. Bài toán tìm giá trị cho phép của tải trọngChương IIKéo [nén] đúng tâmBài toán siêu tĩnhHệ siêu tĩnh: là hệ mà ta không thể xác định được hết các phảnlực liên kết và nội lực trong hệ nếu chỉ nhờ vào các phương trìnhcân bằng tĩnh họcSố ẩn số > số phương trình cân bằng=> Viết thêm phương trình bổ sung=> Phương trình biến dạngThí nghiệm: [ Bài 1] Kéo phá hoại mẫu thép mềmMục tiêu thí nghiệm:Xác định khả năng chịu lựcXác định khả năng chịu biến dạngXác định các tính chất vật liệuĐặc trưng cơ học [giới hạn tỉ lệ, g.h chảy, g.h bền]Độ cứng, độ dẻo, …Độ bền uốn, độ bền phá hủy , …Đồ thị ứng suất- biến dạng: không phụ thuộc vào kíchthước mẫu thí nghiệm => Xác định cơ tính của vật liệu
You're Reading a Free Preview
Pages 6 to 13 are not shown in this preview.
Tài liệu Bài giảng Sức bền vật liệu 1 - Chương 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 1Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Trần Minh Tú – Đại học Xây dựng Email: áng 01/2015 CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 2Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD NỘI DUNG CHƯƠNG 3 – THANH CHỊU KÉO-NÉN ĐÚNG TÂM 3.1. Khái niệm – Nội lực 3.2. Ứng suất trong thanh chịu kéo-nén đúng tâm 3.3. Biến dạng của thanh chịu kéo-nén đúng tâm – Hệ số Poisson 3.4. Các đặc trưng cơ học của vật liệu 3.5. Thế năng biến dạng đàn hồi 3.6. Điều kiện bền, ba bài toán cơ bản 3.7. Bài toán siêu tĩnh 3.8. Bài toán hệ thanh CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 3Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.1. Khái niệm – Nội lực Thanh được gọi là chịu kéo-nén đúng tâm nếu trên mặt cắt ngang của thanh chỉ tồn tại một thành phần ứng lực là Nz. thanh giàn khớp thanh treo cáp CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 4Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.1. Khái niệm – Nội lực Ví dụ về các thanh chịu kéo-nén đúng tâm: CHƯƠNG 3: Thanh chịu ...
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Bài giảng Sức bền vật liệu 1 - Chương 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 1Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD Trần Minh Tú – Đại học Xây dựng Email: áng 01/2015 CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 2Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD NỘI DUNG CHƯƠNG 3 – THANH CHỊU KÉO-NÉN ĐÚNG TÂM 3.1. Khái niệm – Nội lực 3.2. Ứng suất trong thanh chịu kéo-nén đúng tâm 3.3. Biến dạng của thanh chịu kéo-nén đúng tâm – Hệ số Poisson 3.4. Các đặc trưng cơ học của vật liệu 3.5. Thế năng biến dạng đàn hồi 3.6. Điều kiện bền, ba bài toán cơ bản 3.7. Bài toán siêu tĩnh 3.8. Bài toán hệ thanh CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 3Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.1. Khái niệm – Nội lực Thanh được gọi là chịu kéo-nén đúng tâm nếu trên mặt cắt ngang của thanh chỉ tồn tại một thành phần ứng lực là Nz. thanh giàn khớp thanh treo cáp CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 4Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.1. Khái niệm – Nội lực Ví dụ về các thanh chịu kéo-nén đúng tâm: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 5Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.1. Khái niệm – Nội lực Ví dụ về các thanh chịu kéo-nén đúng tâm: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 6Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.1. Khái niệm – Nội lực Cách xác định nội lực: Dùng phương pháp mặt cắt, xét cân bằng của một phần thanh. Giá trị lực dọc trên đoạn thanh đang xét được xác định từ phương trình cân bằng: Quy ước dấu của Nz: Nz Nz Nz Nz Nz>0: Kéo Nz1] n1 – hệ số kể đến sự đồng nhất của vật liệu n2 – hệ số kể đến điều kiện làm việc Các hệ số đều được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế Điều kiện bền CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 42Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.6. Điều kiện bền, ba bài toán cơ bản Quy định về hệ số an toàn vật liệu trong một số tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Anh BS8110-1: 1997 CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 43Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.6. Điều kiện bền, ba bài toán cơ bản Quy định về hệ số an toàn vật liệu trong một số tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2: 2004 CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 44Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.6. Điều kiện bền, ba bài toán cơ bản Quy định về hệ số an toàn vật liệu trong một số tiêu chuẩn Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 356: 2005 CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 45Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.6. Điều kiện bền, ba bài toán cơ bản Trong tính toán kết cấu, điều kiện bền được viết cụ thể như sau: Vật liệu dẻo: Vật liệu giòn: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 46Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.6. Điều kiện bền, ba bài toán cơ bản Ba bài toán cơ bản: Từ công thức của điều kiện bền, có 3 dạng bài toán cơ bản: Kiểm tra bền: Tìm kích thước của tiết diện: Tìm giá trị tải trọng cho phép: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 47Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.7. Bài toán siêu tĩnh Hệ siêu tĩnh là hệ mà ta không thể xác định được hết các phản lực liên kết và nội lực trong hệ nếu chỉ nhờ vào các phương trình cân bằng tĩnh học. Số ẩn số > Số phương trình cân bằng → Cần viết thêm phương trình bổ sung → Phương trình tương thích về biến dạng CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 48Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.7. Bài toán siêu tĩnh Ví dụ 3.3: Cho thanh có tiết diện thay đổi chịu tải trọng dọc trục như hình vẽ. Vẽ biểu đồ lực dọc. GIẢI: 1. Giả sử phản lực tại ngàm B và D có chiều như hình vẽ. Pt cân bằng: → Bài toán siêu tĩnh 2. Pt tương thích về biến dạng: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 49Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.7. Bài toán siêu tĩnh Dùng phương pháp mặt cắt: Ta có biểu đồ lực dọc như hình vẽ. CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 50Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.7. Bài toán siêu tĩnh Ví dụ 3.4: Cho thanh có tiết diện thay đổi chịu tải trọng dọc trục như hình vẽ. Biết môđun đàn hồi của vật liệu là E. Tính σmax và vẽ biểu đồ chuyển vị. GIẢI: 1. Giả sử phản lực tại ngàm A và D có chiều như hình vẽ. Pt cân bằng: → Bài toán siêu tĩnh 2. Pt tương thích về biến dạng: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 51Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.7. Bài toán siêu tĩnh Dùng phương pháp mặt cắt: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 52Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.7. Bài toán siêu tĩnh Ta có biểu đồ lực dọc như hình vẽ. 3. Ứng suất lớn nhất CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 53Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.7. Bài toán siêu tĩnh 4. Biểu đồ chuyển vị [ngàm] Chuyển vị của điểm C và điểm B so với ngàm D là: wC; wB > 0 → chuyển dịch sang bên trái so với điểm D. Ta có biểu đồ chuyển vị như hình vẽ [trục z hướng từ phải sang trái]. CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 54Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.8. Bài toán hệ thanh Ví dụ 3.5: Cho hệ thanh chịu lực như hình vẽ. Xác định lực dọc trong các thanh và chuyển vị của điểm D. Biết các thanh có độ cứng là EA. GIẢI: 1. Xác định lực dọc Tách nút D và xét cân bằng: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 55Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.8. Bài toán hệ thanh 2. Chuyển vị điểm D Do hệ đối xứng, điểm D di chuyển thẳng đứng xuống vị trí điểm D’. Ta có: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 56Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.8. Bài toán hệ thanh Ví dụ 3.6: Cho hệ 3 thanh giống nhau chịu lực như hình vẽ. Xác định lực dọc trong các thanh và chuyển vị của điểm C. Biết A=5cm2; E=2×104kN/cm2; P=50kN; h=4m. GIẢI: 1. Xác định lực dọc Tách nút C và xét cân bằng: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 57Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.8. Bài toán hệ thanh Pt tương thích về biến dạng: 2. Chuyển vị điểm C CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 58Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.8. Bài toán hệ thanh Ví dụ 3.7: Cho hệ thanh chịu lực như hình vẽ, thanh BCD cứng tuyệt đối, hai thanh CH và DK giống nhau. 1. Xác định tải trọng cho phép [P]. 2. Cho P=50kN, tìm chuyển vị thẳng đứng của điểm đặt lực. Biết [σ]=16kN/cm2; L=2m; A=5cm2; E=2×104kN/cm2. GIẢI: 1. Xác định tải trọng cho phép Cắt và xét cân bằng phần dưới của hệ: CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 59Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.8. Bài toán hệ thanh Hệ siêu tĩnh → Pt tương thích về biến dạng: Điều kiện bền: Vậy, CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 60Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD 3.8. Bài toán hệ thanh 2. Chuyển vị thẳng đứng của điểm đặt lực CHƯƠNG 3: Thanh chịu kéo-nén đúng tâm – 61Trần Minh Tú, Nghiêm Hà Tân – ĐHXD SỨC BỀN VẬT LIỆU 1 Thank you for your attention Trần Minh Tú – Đại học Xây dựng E-mail:
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- sb1_ch3_keo_nen_2015_5688.pdf