Bài giảng Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 5 - PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Bài giảng "Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 5 - Vật liệu và ứng suất" trình bày các nội dung kiến thức sau đây: tổng quan, kéo và nén, đáp ứng vật liệu, trượt, vật liệu kỹ thuật, hệ số an toàn. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 5 - PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)Chương 5. Vật liệu và ứng suất5.1. Tổng quan5.2. Kéo và nén5.3. Đáp ứng vật liệu5.4. Trượt5.5. Vật liệu kỹ thuật5.6. Hệ số an toàn NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)5.1. Tổng quan - Ứng suất (Stress) - Sức bền vật liệu (material strength) Ứng suất > Sức bền vật liệu  Chi tiết bị phá hủy A broken crankshaft that was removed from a single-cylinder internal-combustion engine NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Relationship of the topics emphasized in this chapter (shaded boxes) relative to anoverall program of study in mechanical engineering NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)5.2. Kéo và nén- Kéo (tension) một thanh tròn đường kính d bởi một lực F:---> biến dạng đàn hồi---> biến dạng dẻo---> phá hủyDiện tích tiết diện t >0 A straight is stretched and placed in tension NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Biến dạng: Biến dạng dài :ΔL a) A rod that has been stretched, (b) A section that is sliced ( from the rod to expose the internal force, (c) The tensile stress that is distributed over the rods cross section. NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Đơn vị ứng suất: Trong hệ SI: đơn vị ứng suất 1 Pa = 1 N/m2 1 kPa = 103 Pa; 1 Mpa = 106 Pa; 1 Gpa = 109 Pa Trong hệ USCS: 1 psi = 1 lb/in2 1 ksi = 103 psi; 1 Mpsi = 106 psi; ( Conversion Factors between USCS and SI Units for Stress. NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)5.3. Đáp ứng vật liệu Lực tác dụng và độ dãn dài tỷ lệ thuận với nhau: F k: độ cứng (stiffness) (a) Force-elongation behaviors of rods having various cross- sectional areas and lengths, (b) Each rod has similar stress- strain behavior NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Quan hệ biến dạng và ứng suất: Idealized stress-strain curve for structural steel. NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Ứng suất và biến dạng tỷ lệ thuận với nhau trong vùng biến dạng đàn hồi:E: Mô đun đàn hồi vật liệu (elastic modulus, or Young’s modulus)Độ dãn dài vật liệu khi ứng suất dưới điểm giới hạn tỷ lệ (điểm A trên đồ thị): =Độ cứng: =Thuộc tính vật liệu định lượng độ co hay nở rộng mặt cắt ngang của mẫu khi chịu tácdụng của lực gọi là hệ số Poisson, ký hiệu : ν ΔΔd = -νdGiới hạn chảy (Yield strength): SyGiới hạn bền (Ultimate strength): Su NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Thuộc tính của một số kim loại: Elastic Modulus and Weight Density of Selected Metals* NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)XXXXXX Ultimate and Yield Strengths of Selected Metals* VÍ DỤExample 1: U-Bolt ClampThe U-bolt is used to attach the body (formed with I-beam construction) of acommercial moving van to its chassis (formed from hollow box channel). The U-bolt is made from a 10-mm-diameter rod, and the nuts on it are tightened until thetension in each straight section of the U-bolt is 4 kN. (a) Show how forces aretransferred through this assembly by drawing free body diagrams of the U-bolt andits nuts, the body and chassis stack, and the clamping plate, (b) In the units of MPa,calculate the tensile stress in a straight section of the U-bolt.Example 2For the 10-mm-diameter steel U-bolt in Example 1, determine the (a) strain, (b)change in length, and (c) change in diameter of the bolt’s 325-mm-long straightsection. Use the rule-of-thumb value E = 210 GPa for the elastic modulus, and takethe Poisson’s ratio as v = 0.3. NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)5.4. Trượt (Shear)- Trượt  ứng suất hướng theo cùng mặt phẳng với mặt cắt ngang của thanh- Ứng suất tiếp (ứng suất trượt): =V: lực cắt (shear force)A: diện tích mặt cắt ngang ...