Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 7 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà

Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 7 Ứng xử cơ học của vật liệu, gồm các nội dung chính sau đường cong ứng suất – biến dạng; biến dạng đàn hồi; biến dạng dẻo; giải thích biến dạng theo quan điểm hình học tinh thể; hóa bền khi biến dạng;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 7 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà CHƯƠNG 7ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 1 TỪ KHÓA• Material Behavior• Behavior of Materials• Stress-Strain Curve• Tensile Trength• Hook’s Law• Schmid’s Law PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2 VIẾT TẮT• ƯS: Ứng suất• BD: Biến dạng• BDD: Biến dạng dẻo• MT: Mặt trượt• PT: Phương trượt PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆMNgoại lực tác dụng → VL thay đổi hình dạng, kích thước: biến dạngQuá trình biến dạng của VL:Biến dạng đàn hồi → biến dạng dẻo → phá hủyLực theo phương tác dụng: lực kéo, nén, uốn …  ứng xử VL: biến dạng kéo, biến dạng nén …Tải trọng: tổng lực tác động lên đối tượng PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM Ứng suất kỹ thuật: độ lớn tải trọng trên một đơn vị diện tích mặt cắt ngang theo hướng vuông góc với phương của lực tác dụng Biến dạng kỹ thuật: phần VL bị BD trên một đơn vị kích thước khi lực tác dụng Ứng suất pháp  : ƯS vuông góc với mặt chịu lực gây BD  Ứng suất tiếp  : tạo xê dịch trong mặt chịu lực PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6 2. ĐƯỜNG CONG ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNGThử kéo: phương pháp xác định biến dạng VL tiện dụng và phổ biến nhấtTác dụng lực kéo không đổi, tốc độ đủ chậm, mẫu biến dạng l 7 2. ĐƯỜNG CONG ỨNG SUẤT–BIẾN DẠNGỨng suất = P/F tương ứng với biến dạng tương đối = l/lo được gọi là đường cong ứng suất – biến dạngCó 3 giai đoạn:• Biến dạng đàn hồi• Biến dạng dẻo• Phá hủy PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8Đường cong tải trọng – biến dạng và ứng suất – biến dạng PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9 3. BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI Đoạn thẳng OA: BD bị mất sau khi bỏ tải trọng Quan hệ  -  tuân theo định luật Hooke: = E. E: module đàn hồi (module Young), thể hiện BD kỹ thuật, đặc trưng cho mỗi VL, E= const PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 11 3. BIẾN DẠNG ĐÀN HỒIGiới hạn đàn hồi: p = Pp / F0 (F0 : tiết diện ban đầu của mẫu)Quy luật tuyến tính chỉ đúng với BD không lớn của KL, phần lớn BD là phi tuyến: E= f()  constTương tự, cũng nhận được các đường cong cho các phương thức tác dụng lực khác: nén, trượt, xoắn … PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 12 Định luật HookeQuan hệ tuyến tính giữa ƯS và BD đàn hồi được mô tả bằng định luật Hooke: = E. (kéo, nén); E: module đàn hồi = G. (trượt); G: module trượt (xê dịch) p= -K.V/V (ép 3 chiều); K: môđun ép E, G, K liên hệ nhau qua hệ số Poisson : K= E/(1 - 2); G= E/[2(1 + 2)] Phần lớn các VL có = 0,3 và E= 2,6G Phương trình định nghĩa hệ số Poisson : = - (w/w) / (l/l) = -w/l w/w: BD chiều rộng; l/l: BD chiều dài 13PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 14 4. BIẾN DẠNG DẺO Biến dạng dẻo (đoạn Pb) khi tải đặt vào P> Pp Đặt tải Pa: mẫu bị kéo dài OA”: biến dạng Oa’’ Bỏ tải: mẫu trở lại theo aa’OP:- Biến dạng dư: Oa’- Biến dạng đàn hồi: a’a’’ PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15 4. BIẾN DẠNG DẺOGiới hạn chảy:- Là ứng suất tại đó VL bị chảy (biến dạng với ứng suất không đổi: đoạn nằm ngang trên biểu đồ)- c = Pc / Fo PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16 4. BIẾN DẠNG DẺOGiới hạn chảy quy ước:- Sử dụng cho VL không có đoạn nằm ngang trên biểu đồ kéo- 0.2 = P0.2 / F0 0.2 : ứng suất tại đó sau khi bỏ tải trọng: mẫu bị biến dạng dư 0,2% PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17 4. BIẾN DẠNG DẺOGiới hạn bền: b = Pb / F0 = Pmax /F0Độ giãn dài tương đối:  = (lk – l0).100% / l0 l0: chiều dài tính toán của mẫu trước khi kéo lk: chiều dài tính toán của mẫu sau khi kéo đứtĐộ thắt tỷ đối:  = (F0 – Fk).100% / F0 F0: tiết diện ngang của mẫu trước khi thử Fk: tiết diện ngang của mẫu sau khi đứt ở vị trí đứt PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 18 4. BIẾN DẠNG DẺOTrên thực tế, ứng xử ứng suất – biến dạng của các VL là rất khác nhau PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 19 5. GIẢI THÍCH BIẾN DẠNG THEO QUAN ĐIỂM HÌNH HỌC TINH THỂBiến dạng dẻo bắt đầu khi ngoại lực đạt giá trị giới hạn chảy c (lúc này ĐL Hooke mất hiệu lực) và không mất đi khi bỏ tải trọngBiến dạng dư: do sự dịch chuyển NT, nhờ phá vỡ các liên kết ban đầu rồi lập lại liên kết với các lân cận mới PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 20 ...