Giáo trình cơ kỹ thuật nghề vận hành máy thi công mặt đường trình độ trung cấp phần 2 cđ gtvt trung ương i

Giáo trình Cơ kỹ thuật phần 2, nghề Vận hành máy thi công mặt đường. Tài liệu chuẩn cho hệ trung cấp của CĐ Giao thông vận tải Trung ương I.

• Trường học: Cđ Giao Thông Vận Tải Trung Ương I
• Chuyên ngành: Cơ Kỹ Thuật Nghề Vận Hành Máy Thi Công Mặt Đường
• Đề tài: Giáo trình cơ kỹ thuật nghề vận hành máy thi công mặt đường trình độ trung cấp phần 2
• Loại tài liệu: Giáo trình

Tóm tắt

I. Toàn cảnh giáo trình cơ kỹ thuật nghề vận hành máy thi công

Giáo trình cơ kỹ thuật là một học phần nền tảng, không thể thiếu trong chương trình đào tạo nghề vận hành máy thi công mặt đường trình độ trung cấp. Đặc biệt, tại Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I, nội dung này được biên soạn chuyên sâu, cung cấp kiến thức cốt lõi về nguyên lý làm việc, cấu tạo và sức bền của các chi tiết máy. Phần 2 của giáo trình tập trung vào hai mảng kiến thức chính: Cơ học vật rắn biến dạng (Sức bền vật liệu) và Chi tiết máy. Đây là giáo trình cơ sở ngành kỹ thuật giúp học viên hiểu rõ bản chất các lực tác động lên kết cấu máy trong quá trình vận hành. Việc nắm vững các khái niệm như ngoại lực, nội lực, ứng suất và các dạng biến dạng cơ bản (kéo, nén, uốn, xoắn) là tiền đề để vận hành máy an toàn, hiệu quả và thực hiện công tác bảo dưỡng máy công trình một cách khoa học. Thay vì chỉ học thuộc các bước thao tác, học viên sẽ hiểu được tại sao phải thực hiện như vậy, từ đó có khả năng phán đoán, xử lý các tình huống phát sinh trong thực tế thi công. Các bài giảng máy xây dựng trong chương trình không chỉ là lý thuyết suông mà luôn gắn liền với các ví dụ thực tiễn về các loại máy như máy san, máy lu, máy rải thảm. Giáo trình này chính là tài liệu vận hành máy thi công cốt lõi, giúp hình thành tư duy kỹ thuật vững chắc cho người vận hành, là chìa khóa để khai thác tối đa công suất thiết bị và kéo dài tuổi thọ của máy.

1.1. Mục tiêu đào tạo của Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I

Chương trình đào tạo tại Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I đặt mục tiêu trang bị cho học viên không chỉ kỹ năng vận hành thành thạo mà còn kiến thức kỹ thuật chuyên sâu. Mục tiêu chính là đào tạo ra đội ngũ công nhân kỹ thuật có khả năng phân tích, đánh giá trạng thái làm việc của máy móc. Học viên phải hiểu rõ các nguyên tắc cơ bản về sức bền vật liệu, biết cách áp dụng "phương pháp mặt cắt" để xác định nội lực trong các chi tiết chịu lực. Ví dụ, giáo trình nhấn mạnh việc tính toán các điều kiện bền như σ_max ≤ [σ] và τ_max ≤ [τ], giúp người vận hành nhận biết khi nào máy đang hoạt động trong giới hạn an toàn cho phép. Những kiến thức này là cơ sở để học viên tự tin nhận chứng chỉ nghề vận hành máy thi công, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường lao động.

1.2. Vai trò của cơ sở ngành kỹ thuật trong vận hành máy

Kiến thức cơ sở ngành kỹ thuật đóng vai trò là xương sống cho nghề vận hành máy thi công. Việc hiểu rõ các giả thiết cơ bản về vật liệu như tính liên tục, đồng nhất và đẳng hướng giúp học viên có cái nhìn đúng đắn về sự làm việc của kết cấu. Ví dụ, khi một chi tiết chịu uốn, học viên sẽ biết phần nào của tiết diện chịu kéo, phần nào chịu nén, và đâu là vị trí có ứng suất lớn nhất. Điều này cực kỳ quan trọng trong việc kiểm tra, phát hiện các vết nứt hoặc biến dạng bất thường trên máy. Kiến thức về vật liệu xây dựng đường bộ kết hợp với cơ học kỹ thuật giúp tối ưu hóa quá trình thi công, đảm bảo chất lượng công trình và an toàn cho thiết bị.

II. Thách thức khi thiếu kiến thức cơ kỹ thuật máy thi công

Vận hành máy thi công mặt đường mà không có nền tảng cơ kỹ thuật vững chắc sẽ dẫn đến nhiều hệ lụy nghiêm trọng. Thách thức lớn nhất là không có khả năng đánh giá đúng tình trạng kỹ thuật của thiết bị. Người vận hành có thể vô tình thao tác sai, gây quá tải cho các bộ phận quan trọng như khung gầm, cần trục, hoặc hệ thống thủy lực máy công trình. Điều này không chỉ làm giảm tuổi thọ máy mà còn tiềm ẩn nguy cơ gây mất an toàn lao động trong xây dựng. Khi một chi tiết bị phá hủy do vượt quá giới hạn bền, hậu quả có thể là tai nạn thảm khốc. Hơn nữa, việc chẩn đoán và sửa chữa máy san gạt hay các loại máy phức tạp khác trở nên khó khăn. Thay vì xác định đúng nguyên nhân gốc rễ từ việc phân tích lực và biến dạng, người thợ có thể chỉ sửa chữa theo triệu chứng, dẫn đến hư hỏng lặp lại và tốn kém chi phí. Sự thiếu hụt kiến thức này cũng làm giảm hiệu quả công việc, vì người vận hành không biết cách tối ưu hóa các thao tác để tận dụng hết khả năng của máy mà vẫn đảm bảo an toàn. Ví dụ, không hiểu về mô-men xoắn có thể dẫn đến việc sử dụng sai cấp số, làm động cơ hoạt động kém hiệu quả và tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn. Rõ ràng, việc trang bị kiến thức từ giáo trình máy xây dựng là yêu cầu cấp thiết để đối mặt với những thách thức này.

2.1. Rủi ro về an toàn lao động trong xây dựng công trình

An toàn lao động là ưu tiên hàng đầu. Một người vận hành không hiểu về các điều kiện bền, các giới hạn chịu tải của kết cấu máy chẳng khác nào đang vận hành một quả bom nổ chậm. Tài liệu gốc đã chỉ rõ, mọi kết cấu phải được tính toán dựa trên ba yếu tố: đủ độ bền, đủ độ cứng và đủ độ ổn định. Khi một trong ba yếu tố này bị vi phạm do vận hành sai cách, kết cấu có thể bị phá hủy đột ngột. Ví dụ, việc cẩu tải quá nặng gây ra mô-men uốn vượt quá giá trị cho phép, có thể làm gãy cần trục. Việc không tuân thủ các quy tắc an toàn cơ bản, vốn được xây dựng trên các nguyên lý cơ học, là nguyên nhân chính gây ra các tai nạn đáng tiếc tại công trường.

2.2. Hư hỏng thường gặp trong hệ thống thủy lực máy công trình

Hệ thống thủy lực là "trái tim" của nhiều loại máy công trình hiện đại. Áp suất dầu trong hệ thống này tạo ra những lực cực lớn để nâng hạ, quay, hoặc di chuyển các bộ phận công tác. Nếu không hiểu về nguyên lý truyền lực trong chất lỏng và sức bền của các đường ống, xi lanh, người vận hành có thể gây ra hiện tượng quá áp, làm nổ ống hoặc hỏng phớt. Hơn nữa, kiến thức về cơ điện tử trên máy công trình ngày càng quan trọng, khi các hệ thống thủy lực được điều khiển bằng van điện tử. Hiểu biết về cơ học giúp chẩn đoán chính xác hơn liệu lỗi đến từ phần cơ khí (xi lanh, piston) hay phần điện tử (cảm biến, van điều khiển).

III. Phương pháp tính độ bền vật liệu trong máy xây dựng

Phần Sức bền vật liệu trong giáo trình cơ kỹ thuật nghề vận hành máy thi công cung cấp các phương pháp tính toán khoa học để đảm bảo các chi tiết máy làm việc an toàn. Cốt lõi của các phương pháp này là "phương pháp mặt cắt". Bằng cách tưởng tượng cắt vật thể ra làm hai phần, ta có thể xác định được các thành phần nội lực phát sinh bên trong tiết diện, bao gồm lực dọc (Nz), lực cắt (Qy, Qx) và mô-men (Mx, My, Mz). Từ đó, ứng suất, đại lượng đặc trưng cho mức độ chịu tải của vật liệu, được tính toán. Giáo trình giới thiệu chi tiết cách tính ứng suất pháp (σ) và ứng suất tiếp (τ) cho các trường hợp chịu lực cơ bản. Dựa trên các công thức này, người học có thể thực hiện "Ba bài toán cơ bản" của Sức bền vật liệu: Kiểm tra bền, thiết kế tiết diện và xác định tải trọng cho phép. Ví dụ, bài toán kiểm tra bền σ_max = N_max / F ≤ [σ] cho phép xác định một thanh chịu kéo có đủ an toàn hay không. Những kiến thức này không chỉ dành cho kỹ sư thiết kế mà còn cực kỳ hữu ích cho người vận hành và thợ bảo dưỡng máy công trình, giúp họ hiểu sâu hơn về giới hạn làm việc của thiết bị.

3.1. Phân tích các biến dạng cơ bản Kéo nén uốn xoắn

Giáo trình phân tích chi tiết bốn loại biến dạng cơ bản mà các chi tiết máy thường gặp. Kéo-nén đúng tâm xảy ra ở các thanh giằng, dây cáp. Uốn phẳng xuất hiện ở các dầm, khung xe. Xoắn thuần túy đặc trưng cho các trục truyền động. Và cắt thường xảy ra ở các chốt, bu lông. Với mỗi loại biến dạng, tài liệu đều đưa ra công thức tính nội lực, ứng suất và điều kiện bền tương ứng. Ví dụ, đối với thanh tròn chịu xoắn, điều kiện bền được xác định bởi τ_max = Mz_max / Wp ≤ [τ]. Việc nhận dạng đúng loại biến dạng mà một chi tiết đang phải chịu là bước đầu tiên và quan trọng nhất để đánh giá độ an toàn của nó.

3.2. Ứng suất và điều kiện bền cho chi tiết máy công trình

Ứng suất là mật độ nội lực trên một đơn vị diện tích. Giáo trình định nghĩa rõ hai loại: ứng suất pháp (vuông góc với mặt cắt) và ứng suất tiếp (nằm trong mặt phẳng mặt cắt). Điều kiện bền là nguyên tắc cốt lõi: ứng suất lớn nhất sinh ra trong chi tiết do tải trọng gây ra không được vượt quá một giá trị cho phép. Ứng suất cho phép [σ] được xác định từ thực nghiệm và có tính đến hệ số an toàn. Việc áp dụng đúng các điều kiện bền giúp đảm bảo kết cấu đủ độ bền, đủ độ cứng và đủ ổn định, ngăn ngừa sự phá hủy trong suốt quá trình làm việc, là kiến thức nền tảng trong mọi tài liệu vận hành máy thi công chuyên nghiệp.

IV. Hướng dẫn cấu tạo các bộ truyền động máy thi công phổ biến

Sau khi nắm vững các nguyên lý về sức bền, học viên sẽ tiếp cận phần Chi tiết máy trong giáo trình cơ kỹ thuật nghề vận hành máy thi công. Phần này đi sâu vào cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của các bộ phận và cơ cấu máy cụ thể. Nội dung tập trung vào các cơ cấu truyền động, vốn là trái tim của việc biến đổi và truyền tải năng lượng từ nguyên lý động cơ đốt trong đến các bộ phận công tác. Các bộ truyền động phổ biến như truyền động đai, truyền động xích, truyền động bánh ma sát và truyền động bánh răng được phân tích kỹ lưỡng về ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng. Ví dụ, truyền động đai có ưu điểm làm việc êm, giảm chấn động nhưng tỷ số truyền không ổn định do có sự trượt. Ngược lại, truyền động bánh răng đảm bảo tỷ số truyền chính xác nhưng đòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác hơn. Hiểu rõ những đặc điểm này giúp người vận hành lựa chọn chế độ làm việc phù hợp, đồng thời là cơ sở cho việc bảo dưỡng máy công trình và chẩn đoán sự cố. Các loại mối ghép như mối ghép hàn, đinh tán, ren, then cũng được trình bày chi tiết, giúp học viên nhận biết và hiểu chức năng của từng loại liên kết trên máy.

4.1. Nguyên lý làm việc của bộ truyền đai xích và bánh răng

Tài liệu giảng giải cặn kẽ nguyên lý của từng bộ truyền. Bộ truyền đai hoạt động dựa trên lực ma sát giữa đai và bánh đai. Bộ truyền xích truyền động nhờ sự ăn khớp của mắt xích với răng trên đĩa xích, đảm bảo không có hiện tượng trượt. Bộ truyền bánh răng là hình thức ăn khớp trực tiếp giữa các răng, cho phép truyền công suất lớn với tỷ số truyền không đổi. Kiến thức về các thông số cơ bản như mô-đun, bước răng của bánh răng là cần thiết để có thể nhận dạng và thay thế khi cần sửa chữa máy san gạt hay các thiết bị khác.

4.2. Tìm hiểu mối ghép then và các loại mối ghép không tháo được

Mối ghép là thành phần không thể thiếu để liên kết các chi tiết máy. Giáo trình phân loại thành hai nhóm chính: mối ghép tháo được (ren, then) và không tháo được (hàn, đinh tán). Mối ghép then được sử dụng phổ biến để truyền mô-men xoắn giữa trục và bánh răng hoặc bánh đai. Mối ghép ren (bu lông, vít cấy) lại thông dụng để kẹp chặt các cụm chi tiết. Việc hiểu rõ cấu tạo và chức năng của chúng giúp thực hiện công việc tháo lắp, bảo dưỡng đúng kỹ thuật, tránh làm hỏng ren hoặc các bề mặt lắp ghép.

4.3. Cấu tạo máy lu rung và các cơ cấu biến đổi chuyển động

Giáo trình cũng đề cập đến các cơ cấu biến đổi chuyển động, ví dụ như biến chuyển động quay thành tịnh tiến (cơ cấu bánh răng - thanh răng) hoặc quay thành chuyển động lắc. Đây là kiến thức quan trọng để hiểu được cấu tạo máy lu rung, nơi có cơ cấu lệch tâm để tạo ra lực rung phục vụ việc đầm nén. Hay trong động cơ, cơ cấu tay quay - con trượt biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Nắm vững các cơ cấu này giúp người vận hành hiểu toàn diện về cách máy móc hoạt động.

V. Bí quyết ứng dụng cơ kỹ thuật vào bảo dưỡng máy công trình

Kiến thức từ giáo trình cơ kỹ thuật nghề vận hành máy thi công không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn có tính ứng dụng thực tiễn cao, đặc biệt trong công tác bảo trì và sửa chữa. Một người thợ bảo dưỡng máy công trình có nền tảng cơ học tốt sẽ có khả năng chẩn đoán "bệnh" của máy một cách chính xác và nhanh chóng. Khi một chi tiết bị nứt, gãy, họ có thể phân tích các lực tác động lên nó để xác định nguyên nhân: do quá tải, do mỏi vật liệu hay do lỗi thiết kế. Ví dụ, khi kiểm tra khung dầm của máy xúc, việc nhận biết đâu là vùng chịu mô-men uốn lớn nhất sẽ giúp tập trung kiểm tra các mối hàn và tiết diện tại vị trí đó. Tương tự, khi hệ thống thủy lực máy công trình có dấu hiệu yếu, kiến thức về sức bền giúp kiểm tra xem xi lanh có bị biến dạng do áp suất quá lớn hay không. Việc áp dụng định luật Húc về biến dạng đàn hồi còn giúp đánh giá độ cứng vững của các kết cấu. Đây là những kỹ năng chuyên sâu giúp nâng cao chất lượng công tác bảo dưỡng, từ đó giảm thiểu thời gian dừng máy, tiết kiệm chi phí sửa chữa và đảm bảo an toàn lao động trong xây dựng.

5.1. Quy trình sửa chữa máy san gạt dựa trên phân tích lực

Đối với việc sửa chữa máy san gạt, việc phân tích lực là cực kỳ quan trọng. Lưỡi san là bộ phận chịu mài mòn và lực cản rất lớn từ đất đá. Người thợ cần hiểu về ứng suất cắt và ứng suất dập tại các chốt liên kết lưỡi san với khung máy để kiểm tra và thay thế kịp thời. Khi lưỡi san bị cong, kiến thức về uốn phẳng giúp xác định phương pháp nắn thẳng lại một cách an toàn, tránh gây ra các vết nứt vi mô bên trong vật liệu. Phân tích biểu đồ nội lực (lực cắt và mô-men uốn) trên khung máy cũng giúp xác định các vị trí trọng yếu cần gia cố nếu máy thường xuyên làm việc trong điều kiện khắc nghiệt.

5.2. Kỹ thuật thi công mặt đường bê tông nhựa hiệu quả

Kiến thức cơ học cũng ảnh hưởng trực tiếp đến kỹ thuật thi công mặt đường bê tông nhựa. Người vận hành máy rải và máy lu cần hiểu về sự phân bố tải trọng từ bánh xe hoặc trống lu lên lớp bê tông nhựa còn nóng. Điều này giúp họ điều chỉnh tốc độ và quỹ đạo di chuyển của máy một cách hợp lý, đảm bảo độ chặt đồng đều trên toàn bộ mặt đường. Hiểu về vật liệu xây dựng đường bộ, cụ thể là tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhựa ở các nhiệt độ khác nhau, kết hợp với kiến thức về áp suất và lực nén sẽ giúp tạo ra một kết cấu mặt đường bền vững, đáp ứng đúng yêu cầu kỹ thuật của dự án.

Trích đoạn nội dung tài liệu

57 ¢ Phvong pháp thực hành xác định tâm vận tốc tức thời [ L—» a) b) c) Dua vao tinh chat phân bố vận tốc các điểm trên hình phẳng s quanh tậm vận tốc tức thời, có thê rút ra quy tác thực hành xác định tâm vận tôc tức thời: - Biết phương vận tốc hai điểm bắt kỳ A và B thì tâm vận tốc tức thời P là giao của hai đường thăng vẽ từ hai điểm ây và vuông góc với phương các vận tôc.( H a) - Trong trường hợp hai đường vuông góc với phương các vận tốc song song nhau (Hb), tâm vận tốc tức thời P ở vô cùng, theo công thức thi @ = 0 và theo công thức vận tốc các điểm bằng nhau vA =vB, ta nói hình phẳng chuyên động tịnh tiến tức thời. - Biết vận tốc hai điểm A,B bắt kỳ và vận tốc các điểm vuông góc với đoạn nối AB, tâm vận tốc tức thời được xác định theo tính chất tý lệ: vẽ đường thẳng nói đầu mút hai vận tốc gặp đường thắng AB tại tâm vận tốc tức thời P. - Các bánh xe chuyển động song phẳng lănkhông trượt trên đường thang (cong), tâm vận tốc tức thới là điểm thuộc bánh xe tiếp xúc đường thắng (cong) ấy. PHAN II CO HQC VAT RAN BIEN DANG CHGJONG VIII NHUNG KHAI NIEM CO BAN 8.Nhiệm vụ và đối toyong nghién ciru ciia strc bén vat liéu 8.

Nhiệm vụ SBVL là môn học có nhiệm vụ nghiên cứu sự làm việc của kết cấu kỹ thuật chủ yếu là thanh dưới tác dụng của lực để đề ra những phương pháp kỹ thuật. Tính kết cấu ở 3 mặt: * Đủ độ bền: Nghĩa là kết cầu có khả năng tiếp nhận được tất cả các tổ hợp lực đặt lên nó mà không bị phá hỏng trong suốt thời gian tồn tại * Đủ độ cứng: nghĩa là khi tiếp nhận và truyền tắt cả các tác động lực thì những thay đổi kích thước hình học của nó không vượt quá giá trị cho phép nhằm đảm bảo sử dụng công trình một cách bình thường * Độ én định: Là khả năng bảo toàn trạng thái cân bằng ban đầu của kết cấu công trình trong quá trình chịu lực 58 Ngoài ra để đảm bảo tính kinh té cua SBVL còn có nhiệm vụ tìm ra những phương pháp tính toán đơn giản, trung thực nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết dé tir đó đưa được ra hình đáng hợp lý của kết cầu đảm bảo an toàn và tiết kiệm. Đối tojong nghiên cứu của SBVL Đối tượng nghiên cứu của SBVL là vật rắn thực tức là vật rắn có xét tới biến dạng của vật thê trong quá trình chịu lực. Một số giả thiết cơ bản về vật liêu 8.Vật liệu có tính liên tục,đông nhất và đẳng hơiớng + Tính liên tục : Tức là vật liệu chiếm đây trong không gian của vật thể hoặc là vật liệu liên tục trong không gian nên các đại lượng biểu diễn tính chất của nó là những hàm liên tục, do đó ta có theeraps dụng phép tính vi phân và tích phân khi nghiên cứu đại lượng này.

+ Tính đồng nhất: Tức là các điểm khác nhau trong lòng vật thể đều có tính chất cơ học như nhau. + Tính đẳng hướng: Có nghĩa là tính chất cơ học của vật thé theo moi phương như nhau. Vật liệu có tính đàn hồi hoàn toàn - Biến dạng của vật thê là biên dang đàn hồi va là đàn hồi tuyệt đối( Dưới tác dụng của mọi lực thì vật thể biến dạng nhưng khi bỏ ngoại lực ra thì vật thể trở lại trạng thái, hình dáng, kích thước ban đầu) Từ giả thiết này ta thấy SBVL là môn học nêu lên các phương pháp tính toán, bộ phận công trình hay chỉ tiết máy dựa vào cơ sở vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi.Giả thiết thứ ba: Biến dạng của vật thể do ngoại lực gây ra là nhỏ so với kích thước và hình dáng của chúng. Từ giả thiết này cho phép tra coi điểm đặt của lực không đổi khi vật thể biến dạng, làm đơn gián hơn trong tính toán.

Ngoại lực; nội lực, ứng suất và phơjơng pháp mặt cắt 8. Ngoại lực Là tác dụng của môi trường bên ngoài hay từ vật thê khác lên vật thể đang xét. Don vi Luc la N, KN, MN, DaN Ngoại lực bao gồm tải trọng và phản lực liên kết. + Tải trọng: Là ngoại lực tác dụng lên vật thể mà vị trí , điểm đặt và trị số đã cho trước + Tải trọng tập trung là tải trọng phân bố trên diện tích có kích thước rất nhỏ so với bề mặt vật thể.

+ Tải trọng phân bố:là tải trọng phân bố trên diện tích có kích thước dài so với bề mặt vật thê. ứng suất và phơiơng pháp mặt cắt + Định nghĩa: Nội lực là sự thay đôi các lực liên kết giữa các phần tử vật chất của vật thê khi có ngoại lực tác dụng. Đơn vị của nội lực là: N, KN,MN, DaN + Phương pháp mặt cắt và ứng suất Xét vật thê đàn hồi cân bằng dưới tác dụng của hệ lực (P+ -P2, J ). 59 Dùng mặt phẳng tưởng tượng z cắt qua C thuộc vật thể chia vật thể thành 2 phan A vaB Xét cân bằng phần A : Trên mặt cat 1 thudc phan A ton tai 1 hé ndi luc 1a luc tương hỗ do phần B tác dụng lên phan A cân bằng và những ngoại lực tác dụng lên phần A ( PI, P2) Trên mặt cắt m ta lấy 1 phân tố mặt cắt A F thì nội lực tác dụng lên AF là AP Ta có: Pra =A F Trong đó: P„ là ứng suất tại C Khi AF > OthiP = Prp oO là thành phần ứng suất pháp 5 Là thành phần ứng suất tiếp U là phương pháp tuyên với mặt cắt V Là phương tiếp tuyến với mặt cắt P= J Gơ+U 60 Ung suất là mật độ của nội lực trên mặt cắt bắt kỳ của vật thể CHƠ|ƠNGIX CAC BIEN DANG CƠ BẢN 9.

Kéo nén đúng tâm 9. Định nghĩa, nội lực 9. Khái niệm Một thanh thắng chịu. lực tác dụng của ngoại lực có phương song song và trùng với trụ thanh thì trên mỗi mặt cắt ngang của nó tồn tại một nội lực duy nhất là lực dọc trục Nz khi đó ta nói thanh chịu nén hoặc chịu kéo.

=———— LSS Thanh chị nén Thanh chịu kéo 9.Nội lực và biếu đồ nội lực đọc trục a. Quy tắc tính nội lực đọc trục - Lực đọc trục N tại mặt cắt ngang của thanh bằng tong đại số hình chiếu của ngoại lực tác dụng lên phần đang xét chiếu trên trục pháp tuyến với mặt cắt dang xét.zi Trong đó: Nz - là lực dọc trục của thanh thứ ¡ Pz¡- Là lực tập trung tác dụng lên đoạn thanh thứ i qui — Là lực phân bố tác dụng lên đoạn thanh thứ ¡ Z¡ - là chiều đài của trục thanh thir i b. Quy ước về dấu NÑ; mang dấu ( +) khi lực tác dụng hướng ra ngoài mặt cắt và ngược lại “——T—>} N;>0 N;<0 c. Biểu đồ nội lực - Là đồ thị biểu diễn sự biến thiên của Nz trên toàn bộ thanh 61 * Cách vẽ: Chia thanh thành nhiều đoạn , mỗi đoạn được giới hạn bởi điểm có sự thay đổi của tải trọng, của tiết diện.

Tại mỗi đoạn thanh cần mặt cắt bất kỳ và xác định biểu thức tính Nz. Dựng một đường chuẩn đồng dạng với trục thanh. Cho z biến thiên và dựng những tung độ biêu diễn những độ lớn của lực dọc trục thanh Quy ước: Các tung độ ( + ) của lực dọc dựng về phía bên trên hoặc bên phải đường chuẩn. Các tung độ ( - ) của lực dọc dựng về phía bên dưới hoặc bên trái của đường chuẩn Vi dul Vẽ biểu đồ nội lực của thanh, Biết: PI =7KN; P2 = 5KN; P3=2KN Giải: Xét đoạn thanh DC: Dùng mặt cat 1-1 cat thanh DC.

khi đó xét cân —‡_- bằng nửa dưới của thanh DC NzDC = + P3 = 2 KN Xét đoạn thanh CB: Dùng mặt cắt 2-2 cắt thanh và xét cân bằng nửa dưới của đoạn thanh: NzBC = + P3 —- P2 =2—- 5 = 3 KN Xét đoạn thanh BA : Dùng mặt cắt 3-3 và xét cân bằng nưới dưới của đoạn thanh: NzBA = + P3-P2 +PI =2-5+7=4KN Via du 2 9. Ung suất, biến dạng, định luật Húc a. Ứng suất 62 Trước khi kéo Sau khi kéo * Ung suất trên mặt cắt ngang Xét thanh chịu kéo bởi hệ lực cùng phương, ngược chiều, hợp lực P của hệ nằm dọc theo trục thanh. Trước khi cho thanh chịu lực ta kẻ ở mặt ngoài của thanh những đường thẳng song song và vuông góc với trục thanh tạo thành lưới o vuông.

+ Những đường thẳng vuông góc với trục thanh biểu diễn các mặt cắt ngang của thanh. + Những đường thẳng song song với trục thanh biểu diễn các lớp vật liệu nằm đọc trục thanh gọi là các thớ của thanh. Sau khi kéo thanh, quan sát các biến dạng của thanh ta thấy: Những đường thẳng vẫn song song và vuông góc với trục thanh. Khoảng cách giữa các đường thẳng có sự thay đổi nhưng các góc vuông thì không thay đổi.

Qua đó ta đưa ra một số giả thiết về tính chất biến dạng như sau: + Giả thiết các thớ dọc: Trong quá trình biến dạng của thớ dọc không ép lên nhau cũng không đầy nhau. + Giả thiết về các mặt cắt ngang: Trước và sau biến dạng các mặt cắt ngang vẫn thawnge và vuông góc với trục thanh. Với các giả thiết trên ta thấy các phân tố chỉ có biến dạng dài, không có biến dangjgocs, tại mỗi điểm trên một mặt cắt ngang chỉ tồn tại một thành phần ứng suất pháp.dF Xét một đoạn thanh nằm giữa 2 mặt cắt cách đoạn là dz Vi sau khi biến dạng mặt cắt 2-2 vẫn vuông | TT ¬ góc với trục thanh nên độ giãn dài của các thédoclanhunhau Ƒ———_—_T 6 =COHSÍ o - Ta có: Zz = không đôi 63 N, ¬. Từ công thức: # _N >0,= F G.

‘ Trong do: là trị số ứng suât tại điêm bât kỳ trên mặt cắt đang xét Nz là lực dọc. F là diện tích của tiệt diện G Vậy ứng suất trên mặt cắt ngang thanh chịu kéo hay chịu nén đúng tâm là mật độ lực dọc trục trên mặt cắt ngang của thanh b. Biến dạng * Biến dạng dọc trục Theo định luật húc: Biến dạng dọc trục của một đơn vị chiều dài thanh là: o N t= E-kF. Biên dạng dài dọc trục của một vi phân chiêu dài thanh dz là.

Khi đó biên dạng dai dọc của cá chiều dài thanh là: 1 1 AI=[e.