CHƯƠNG I: NHUNG KHÁI NIỆM CƠ BAN 1.NHIỆM VỤ VÀ ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA SỨC BÈN VẬT LIỆU.NHIỆM VỤ VÀ VỊ TRÍ CỦA MÔN HỌC SBVL là môn học có nhiệm vụ nghiên cứu sự làm việc của kết cấu kỹ thuật chủ yếu là thanh duiws tác dụng của lực để đề ra những phương pháp kỹ thuật. Tính kết cấu ở 3 mặt: - Độ bền - Độ cứng - Độ ổn định * Đủ độ an: Nghia li kết cấu có khả năng tiếp nhận được tắt 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 đôi 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 ồn định: Là khả năng bảo toàn trạng thái cân bằng ban đầu của kết cấu công trình trong quá trình chịu lực. Ngoài ra để đảm bảo tính kinh tế của 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 từ đó đưa được ra hình dáng hợp lý của kết cầu đảm bảo 1.ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA SỨC BÈN VẬT LIỆU Đối tượng nghiên cứu của SBVL là vật rắn thực tức là vật rắn có xét tới biến dạng của vật thể trong quá trình chịu lực. « _ Phân loại vật thể theo hình dáng: + Hình khối: Là hình có kích thước 3 phương tương đương nhau.
+ Hình tắm: Là những vật thể có kích thước theo hai phương lớn hơn nhiều so với hai phương còn lại. + Hình thanh: Là hình có 1 phương lớn hơn 2 phương còn lại. Kích thước của phương đó gọi là chiều dài của thanh. Trong đó thanh là vật thể nghiên cứu chủ yếu của SBVL và ta thường, biểu diễn thanh bằng trục của nó.
Trục của thanh có thể là thẳng, cong, gấp khúc. Mặt cắt vuông góc với trục thanh được gọi là mặt cắt ngang. Thanh có thể có mặt cắt ngang thay đổi hoặc không thay đổi. CAC GIA THIET CO BAN 1.Giả thiết thứ nhất 'Vật liệu có tính liên tục,đồng nhất và đẳng hướng + Tính liên tục : Tức là vật liệu chiếm đầy trong không gi 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 tinh vi phân và tích phân khi nghiên cứu đại lượng này. + Tính đồng nhất: Tức là các điểm khác nhau trong lòng vật thẻ đều có tính chất cơ học như nhau. + Tính đẳng hướng: Có nghĩa là tính chất cơ học của vật thể theo mọi phương như nhau. - Biến dạng của vật thể là biến dạng đàn hồi và 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 đối khi vật thể biến dạng, làm đơn giản hơn trong tính toán.NGOẠI LỰC, NỘI LỰC, ỨNG SUÁT VÀ PHƯƠNG PHÁP MẬT CÁT 13.NGOẠI LỰC Là tác dụng của môi trường bên ngoài hay từ vật thể khác lên vật thể đang xét, Đơn vị là Lực 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 Phân bố tải trọng: + Tải trọng tập trung là tải trọng phân bố trên diện tích có kích thước rất nhỏ so với bề mặt vật thể.2, NỘI LỰC, ỨNG SUÁT VÀ PHƯƠNG PHÁP MAT CAT + Định nghĩ ội lực là sự thay đổi các lực liên kết giữa các phần tử vật chất của vật thể khi có ngoại lực tác dụng.Đơn vị của nội luwxj là: N, KN + Phương pháp mặt cắt và ứng suất z 3 =>” Xét vật thể đàn hồi cân bằng dưới tác dụng của hệ lye (Pr P„,.
Dùng mặt phẳng tưởng tượng 7 cắt qua C thuộc vật thể chia vật thể thành 2 phần A và B ee Xét cân bằng phần A : Trên mặt cắt x thuộc phan A tén tại 1 hệ nội lực là lực. tương hỗ do phần B tác dụng lên phần A cân bằng và những ngoại lực tác dụng lên phần A ( P\, P: ) “Trên mặt cắt z ta lấy 1 phân tố mặt cắt F thì nội lực tác dụng lên Flà P Ta có: BC TB AF Trong đó: ø„ là ứng suất tại C P=8,+t„ Khi AF — OthiP = Pry @ là thành phần ứng suất pháp + Là thành phần ứng suất tiếp U là phương pháp tuyến với mặt cắt ` Là phương tiếp tuyến với mặt cắt P=Wdô”+t Ứng suất là mật độ của nội lực trên mặt cắt bắt kỳ của vật thể 1.CAC BIEN DANG CO BAN 1. Khái niệm - Biến dạng là sự thay đổi hình dạng hình học ban đầu của vật dưới tác dụng của lực. - _ Biển dạng là sự thay đổi kích thước, hình dáng của tiết diện, sự thay đi chiều dài, độ cong, độ xoắn của trục thanh.
Các biến dạng cơ bản a. Biến dạng do kéo, nén Là biến dạng của thanh dưới tác dụng lực hay hợp lực có hướng đọc theo trục thanh và làm trục thanh có thay đổi về chiều dài mà không thay đổi độ cong, các tiết diện chỉ có chuyển vị thẳng theo tịnh tiến trục thanh b. Biến dạng trượt ( Cắt ) Biến dạng trượt là biến dạng của thanh dưới tác dụng của lực hoặc hợp lực có hướng vuông góc với trục thanh không làm thay đổi độ cong của thanh nhưng có sự trượt tương đối giữa 2 tiệt diện c. Biến dạng xoắn Biến dạng xoắn là biến dạng của thanh do tác dụng của ngãu lực nằm trong, mặt phẳng vuông góc với trục thanh khi đó trục thanh không thay đổi về độ dài, độ cong, các tiết diện không có chuyển vị thẳng nhưng có chuyền vị oay quanh trục thanh vuông góc với mặt phẳng tiết điện thanh d.
Biến dạng uốn Biến dạng uốn là biến dạng do tác dụn, của các lực có phương vuông góc các trục thanh và nằm trong mép chứa trục thanh, các ngẫu lực nằm trong mặt phẳng chủa trục thanh. Khi đó trục thanh thay đổi độ cong, độ dài, không thay đổi tiết điện, có khả năng chuyển vị thẳng hoặc xoay e, Biến dạng phức tap 'Trong thực tế thanh thường có các biến dạng phức tạp là 2 hay nhiều các biến dạng trên CHUONG II- KEO NEN DUNG TAM 2. KHÁI NIỆM KÉO NÉN ĐÚNG TÂM 2. Khái niệm Một thanh thẳng chịu lực tác dụng của ngoại lực có phương song song v trùng với trục thanh thì trên mỗi mặt cắt ngang của nó tồn tại một nội lực duy nhất là lực đọc trục Nz khi đó ta nói thanh chịu nén hoặc chịu kéo.
HE HN SS Thanh chị nén Thanh chịu kéo.Nội lực và biểu đồ nội lực đọc trục a. Quy tắc tách nội lực dọc trục ~ Lực đọc trục Ñ, tại mặt cắt ngang của thanh bằng tổng đại số hình chiết của ngoại lực tác dụng lên phần đang xét chiếu trên trục pháp tuyến với mat ci dang xét. N, =P; +) Pai Trong đó: N, — là lực đọc trục của thanh thứ ¡ Pạ- Là lực tập trung tác dụng lên đoạn thanh thứ ¡ Px — Là lực phân bố tác dụng lên đoạn thanh thiri Z¡ - là chiều dài của trục thanh thứ ¡ b. Quy ước về dấu N, mang dấu ( + ) khi lực tác dụng hướng ra ngoài mặt cắt và ngược lại mm.
Biểu đồ nội lực - Là đồ thị biểu diễn sự biến thiên của Nz trên toàn bộ thanh * 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 lỗi đoạn thanh cần mặt cắt bắt 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 biểu 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 Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của thanh, Biết: PI =7KN; P2 = SKN; P3=2KN Giải: Xét đoạn thanh DC: Dùng mặt cắt 1-1 cắt thanh DC. khi đó xét cân ——Ÿ— bằng nửa dưới của thanh pc 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 10 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 2. UNG SUAT, BIEN DANG, DINH LUAT HÚC 2. Ứng suất Trước khi kéo.
Sau khi kéo.Ứng suất trên mặt cắt ngang Xét thanh chịu kéo bởi hệ lực cùng phương, ngược chiều, hợp lực P của hệ nằm đọc 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 thắng 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 dọc 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 đọc: Trong quá trình biến dạng của thớ dọc không ép lên nhau cũng không đây 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.
nu Với các giả thiết trên ta thấy các phân tổ 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.