Bài giảng Sức bền vật liệu 2 - ĐH Lâm Nghiệp

Các đối tượng nghiên cứu ngoài những thanh thẳng được đề cập trong bài giảng Sức bền vật liệu 1, chúng ta còn gặp những vật thể đàn hồi khác như: các thanh cong, thanh hay dầm làm việc ngoài miền đàn hồi, dầm trên nền đàn hồi... Mỗi vấn đề là một chuyên đề sẽ được nghiên cứu trong quyển bài giảng Sức bền vật liệu 2. Trong môn học Sức bền vật liệu 2 cũng đề cập đến những vấn đề trên ở một khối lượng nhất định để trình bày những kiến thức cơ bản và tối thiểu nhằm giúp các bạn sinh viên có thể tìm hiểu các vấn đề đó mà trong quá trình học tập và trong công tác có thể gặp phải.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Sức bền vật liệu 2 - ĐH Lâm Nghiệp ThS. NGUYỄN THỊ LỤC (Chủ biên) KS. THÂN VĂN NGỌC SøC BÒN VËT LIÖU II TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 THS. NGUYỄN THỊ LỤC, KS. THÂN VĂN NGỌC BÀI GIẢNG SỨC BỀN VẬT LIỆU II TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 1 2 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, các ngành công trình giao thông và cơ khí phải giải quyết nhiều bài toán cơ học phức tạp, đòi hỏi các kĩ sư phải biết nhiều kiến thức rộng hơn, nhìn nhận và giải quyết những bài toán phức tạp có liên quan đến kiến thức đàn hồi, lí thuyết dẻo… Các đối tượng nghiên cứu ngoài những thanh thẳng được đề cập trong bài giảng Sức bền vật liệu 1, chúng ta còn gặp những vật thể đàn hồi khác như: các thanh cong, thanh hay dầm làm việc ngoài miền đàn hồi, dầm trên nền đàn hồi... Mỗi vấn đề là một chuyên đề sẽ được nghiên cứu trong quyển bài giảng Sức bền vật liệu 2. Trong môn học Sức bền vật liệu 2 cũng đề cập đến những vấn đề trên ở một khối lượng nhất định để trình bày những kiến thức cơ bản và tối thiểu nhằm giúp các bạn sinh viên có thể tìm hiểu các vấn đề đó mà trong quá trình học tập và trong công tác có thể gặp phải. Trong quá trình biên soạn bài giảng này đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các giảng viên trong Bộ môn và trong Khoa để chúng tôi có thể hoàn thiện bài giảng, dù có cố gắng vẫn không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung cũng như hình thức, rất mong nhận được sự đóng góp của quý độc giả theo địa chỉ Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Khoa Cơ điện và Công trình. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm tác giả 3 4 Chương 1 UỐN NGANG VÀ UỐN DỌC ĐỒNG THỜI 1.1. Khái niệm chung Trong môn sức bền vật liệu 1, khi nghiên cứu thanh chịu lực phức tạp phần thanh bị uốn ngang và kéo (nén) đồng thời, ta đã giả thiết biến dạng do các tác dụng thành phần gây ra là bé, vì vậy các tác dụng được coi là độc lập, không ảnh hưởng lẫn nhau. Do đó, giả thiết này ta đã có thể áp dụng phương pháp cộng tác dụng. Trong thực tế, khi thanh bị uốn ngang đồng thời bị kéo (nén) có biến dạng lớn (do thanh có độ mảnh lớn) thì hai tác dụng ảnh hưởng lẫn nhau, vì vậy không thể áp dụng nguyên lý độc lập tác dụng tức là nguyên lý cộng tác dụng được áp dụng để tính trong bài toán này. Do đó, khi tính độ cong của thanh bị uốn ta phải xét thêm ảnh hưởng của lực kéo (nén) khi tính toán mômen uốn và lực cắt. Ở chương này, chúng ta nghiên cứu thanh có độ mảnh tương đối lớn chịu uốn ngang phẳng và chịu nén đúng tâm ở đầu thanh, gọi là uốn ngang và uốn dọc đồng thời. Nếu uốn ngang làm cho thanh bị uốn cong về một phía nào đó thì lực nén ở đầu thanh tạo mômen phụ làm tăng thêm mômen uốn ở các mặt cắt ngang. Điều này làm thanh chịu lực bất lợi hơn so với trường hợp giả thiết thanh vẫn thẳng. Trái lại, nếu lực ở đầu thanh là lực kéo thì mômen phụ lại làm giảm mômen do uốn ngang. Chính vì vậy, ở chương này ta chỉ quan tâm đến trường hợp lực ở đầu thanh là lực nén. Như vậy, thanh chịu uốn ngang và uốn dọc đồng thời là thanh chịu tác dụng của các thành phần gây ra uốn theo phương vuông góc với trục thanh và thành phần gây ra uốn dọc trục thể hiện như trên hình 1.1a. R2 R3 P A B a) l R1 1 R2 R3 A B b) y0 yz P A' O 1 R1 H×nh 1.1 Hình 1.1. Dầm chịu uốn ngang uốn dọc đồng thời 5 1.2. Các thành phần nội lực của thanh chịu uốn ngang và uốn dọc đồng thời Giải sử ta có một thanh AB chịu uốn ngang do các lực ngang R1, R2, R3 và uốn dọc P đồng thời chịu lực như hình 1.1a. Dưới tác dụng của các lực làm cho thanh AB biến dạng, đến lúc nào đó thanh sẽ ở vị trí cân bằng mỗi đường cong A/ B thể hiện độ võng. Để xác định nội lực ta dùng phương pháp mặt cắt, xét mặt cắt (1.1) như hình 1.1b, viết phương trình cân bằng tại điểm tâm O của mặt cắt ta có: 1 A Mx y0 yz P Nz z A' O z 1 R1 Qy Hình 1.2. Các thành H×nhphần 1.2 nội lực trên mặt cắt  Fz  N z  P  0 N z  P    Fy  Qy  R1  0  Qy  R1 (1.1)  M 0  M  R .z  P( y  y )  0  M  R .z  P ( y  y )  ( F ) x 1 z 0  x 1 z 0 Trong đó: - y0 là độ võng ban đầu tại đầu tự do, do các lực dọc và lực ngang gây ra; - yz là độ võng tại mặt cắt đang xét. Đặt: M x  R1z . * Biểu thức mômen (1.1) có thể viết dưới dạng: M x  M x*  P( yz  y0 ) (1.2) Với: - M x* : Mômen uốn do thành phần lực ngang gây ra uốn ngang phẳng; - M x : Mômen của cả hệ gồm lực dọc P và lực ngang Ri. M x* trong vế phải của (1.2) là lượng mômen do lực ngang gây ra. P  yz  y0  là lượng mômen do lực dọc gây ra, lượng này tăng nhanh khi lực dọc và ...