SỨC BỀN VẬT LIỆU

GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 2 -

Sức Bền Vật Liệu

Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 3 -

CHƯƠNG 1

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1. Nhiệm vụ – Đối tượng

2. Tính đàn hồi của vật thể

3. Các giả thuyết đối với vật liệu

4. Các loại biến dạng và chuyển vị

5. Ngoại lực – Nội lực

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 4 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Vị trí

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 5 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Nhiệm vụ

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 6 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Nhiệm vụ

Tính toán độ bền: chi tiết không bị phá hỏng (đứt,

gẫy, trượt,…

Tính toán về độ cứng: chi tiết không bị biến dạng

quá lớn.

Tính toàn về độ ổn định: chi tiết luôn giữ được

hình dạng ban đầu.

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường

- 7 -

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 8 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Đối tượng

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 9 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Đối tượng

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 10 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Đối tượng

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 11 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Ba dạng bài toán cơ bản của Sức bền vật liệu

Kiểm tra các điều kiện bền

Xác định kích thước

Xác định tải trọng cho phép

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 12 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Ba dạng bài toán cơ bản của Sức bền vật liệu

Bài toán tĩnh định: số phương trình = số ẩn số

Tính các thành phần nội lực chỉ cần dựa vào các

phương trình cân bằng tĩnh học

Bài toán siêu tĩnh: số phương trình < số ẩn số

Không thể tính được các thành phần nội lực nếu chỉ

cần dựa vào các phương trình cân bằng tĩnh học

Cách giải: bổ sung thêm các phương trình biến dạng,

phương trình vật lý

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 13 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Phương pháp tính

Để xây dựng phương pháp tính, dựa vào:

Phương trình cân bằng tĩnh (hay động)

Phương trình biến dạng

Phương trình vật lý

Phương pháp tính:

Phương pháp cộng tác dụng

Nguyên lý độc lập tác dụng

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 14 -

1. NHIỆM VỤ - ĐỐI TƯỢNG

Phương pháp tính

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 15 -

2. TÍNH ĐÀN HỒI CỦA VẬT LIỆU

Vật thể đàn hồi tuyệt đối

Sức bền vật liệu nghiên cứu

sự làm việc của vật thể trong

giới hạn đàn hồi

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 16 -

3. CÁC GIẢ THUYẾT ĐỐI VỚI VẬT LIỆU

GT1: vật liệu có tính liên tục, đồng nhất và đẳng

hướng

GT2: vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi

=> đàn hồi tuyệt đối

GT3: biến dạng của vật thể rất bé so với kích thước

của chúng

GT4: trạng thái ứng suất và biến dạng không phụ

thuộc vào cách đặt lực, chỉ phụ thuộc vào hợp lực

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 17 -

3. CÁC GIẢ THUYẾT ĐỐI VỚI VẬT LIỆU

GT4:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 18 -

4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ

- Kéo (Tensile Stress)

- Nén (Compression Stress)

- Uốn (Bending Stress)

- Xoắn (Torsion Stress)

- Cắt trượt (Shear Stress)

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 19 -

4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ

1. Kéo – nén:

Chi tiết chịu tác dụng bởi những lực đặt dọc theo

chiều trục thanh

Chuyển vị: độ dãn hay độ co

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 20 -

4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ

2. Uốn:

Chi tiết chịu tác dụng bởi những lực vuông góc với

trục thanh, trục thanh sẽ bị cong đi

Chuyển vị: độ võng & góc xoay

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 21 -

4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ

3. Xoắn:

Ngoại lực nằm trong các mặt phẳng vuông góc với trục

thanh và tạo nên các ngẫu lực trong những mặt phẳng đó

Chuyển vị: góc xoắn tuyệt đối & góc xoắn tương đối

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 22 -

4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ

4. Cắt trượt:

Dưới tác dụng của ngoại lực, một phần này của thanh có

xu hướng trượt đối với phần khác

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 23 -

4. CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ

Biến dạng dài:

Biến dạng góc:

x

dx

dx

d

dz

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 24 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 25 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực:

Tải trọng

Lực Momen

Lực tập trung Lực phân bố

Tải trọng tĩnh Tải trọng động

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 26 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 27 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 28 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 29 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 30 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực:

Momen M F.h

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 31 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

1. Ngoại lực: Phản lực liên kết

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 32 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

2. Nội lực:

a) Nội lực – Phương pháp mặt cắt

Nội lực + Ngoại lực = 0

=> Nội lực

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 33 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

b) Ứng suất tại một điểm

2. Nội lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 34 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

b) Ứng suất tại một điểm

2. Nội lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 35 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

b) Ứng suất tại một điểm

2. Nội lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 36 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

c) Các thành phần nội lực

2. Nội lực:

Hợp lực R trên mặt cắt ngang.

R: phương, chiều, điểm đặt bất kỳ

Dời R về trọng tâm => momen

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 37 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

c) Các thành phần nội lực

2. Nội lực:

Nội lực + Ngoại lực = 0

=> Nội lực

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 38 -

5. NGOẠI LỰC – NỘI LỰC

d) Quan hệ ứng suất và các thành phần nội lực trên MCN

2. Nội lực:

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường - 39 -