Bài giảng Sức bền vật liệu chương 2: Lý thuyết nội lực

Bài giảng "Sức bền vật liệu chương 2: Lý thuyết nội lực" được biên soạn nhằm cung cấp đến người học những kiến thức khái niệm về nội lực, phương pháp khảo sát, ứng suất; các thành phần nội lực, cách xác định. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây nhé.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Sức bền vật liệu chương 2: Lý thuyết nội lực Bài giảng sức bền vật liệu Chương2 LÝ THUYẾT NỘI LỰC I. KHÁI NIỆM VỀ NỘI LỰC - P. PHÁP KHẢO SÁT- ỨNG SUẤT 1- Khái niệm về nội lực: Xét một vật thể chịu tác dụng của ngoại lực và ở trạng thái cân bằng (H.2.1).Trong vật thể giữa các phân tử luôn có các lực tương tác giữ cho vật thể có hình dáng nhất định. Khi có ngoại lực tác dụng, các phân tử của vật thể có thể dịch lại gần nhau hoặc tách xa nhau. Lúc đó, lực tương tác giữa các phân tử của vật thể phải thay đổi để chống lại các dịch chuyển này. Sự thay đổi của lực tương tác giữa các phân tử trong vật thể được gọi là nội lực. Một vật thể không chịu tác động nào từ bên ngoài thì được gọi là vật thể ở trạng thái tự nhiên và nội lực của nó được coi là bằng không. 2- Khảo sát nội lực bằng phương pháp mặt cắt Xét vật thể chịu lực cân bằng,để tìm nội lực tại 1 điểm C trong vật thể (H.2.1),Tưởng tượng một mặt phẳng  cắt qua C và chia vật thể thành hai phần A và B; hai phần này sẽ tác động lẫn nhau bằng hệ lực phân bố trên toàn diện tích mặt tiếp xúc theo định luật lực và phản lực.Nếu tách riêng phần A thì hệ lực tác động từ phần B vào nó phải cân bằng với ngoại lực ban đầu (H.2.2).Hệ lực phân bố nầy chính là nội lực trên mặt cắt đang xét. 3.Ứng suất: Xét một phân tố diện tích A bao quanh điểm khảo sát C trên mặt cắt  có phương pháp tuyến v. Gọi  p là vector nội lực tác dụng trên A. P1 P4 tn p Pi P2 A c B A sn B B P3 Pn H2.1 Vật thể chịu lực cân bằng Hình 2.3 Các thành phần ứng suất P1 Ta định nghĩa ứng suất toàn phần tại điểm khảo sát là : P2 p d p A A P p  lim  P3 A0 A dA Thứ nguyên của ứng suất là [lực]/ [chiều dài]2 H2.2 Nội lực trên mặt cắt Thí dụ:(N/cm2, kN/m2…,(1MN/m2 = 1MPa=10daN/cm2) Ứng suất toàn phần p có thể phân ra hai thành phần: + Thành phần ứng suất pháp v có phương pháp tuyến của mặt phẳng  + Thành phần ứng suất tiếp v nằm trong mặt phẳng  (H.2.3). Các đại lượng này liên hệ với nhau theo biểu thức: pv2   v2   v2 (2.1) Ứng suất là một đại lượng cơ học đặc trưng cho mức độ chịu đựng của vật liệu tại một điểm; ứng suất vượt quá một giới hạn nào đó thì vật liệu bị phá hoại. Do đó, Chương 2: Lý thuyết về nội lực GV: Lê đức Thanh 06/2015) 1 Bài giảng sức bền vật liệu việc xác định ứng suất là cơ sở để đánh giá độ bền của vật liệu, và chính là một nội dung quan trọng của môn SBVL. Thừa nhận (Lý thuyết đàn hồi đã chứng minh) - Ứng suất pháp v chỉ gây ra biến dạng dài. (Thay đổi chiều dài) - Ứng suất tiếp v chỉ gây ra biến góc. (Thay đổi góc vuông) II. CÁC THÀNH PHẦN NỘI LỰC TRÊN MẶT CẮT NGANG CỦA THANH & CÁCH XÁC ĐỊNH 1. Các thành phần nội lực: Xét một thanh, đặc trưng bởi mặt cắt ngang A (hay còn gọi là tiết diện) và trục thanh. Ở đây ta chưa thể xác định ứng suất ở mỗi điểm trên mặt cắt ngang nhưng hợp lực của hệ nội lực có thể xác định được (vì tổng hợp lực của nội lực phải cân bằng với tổng hợp lực của ngoại lực). Gọi hợp lực của các nội lực Mx phân bố trên mặt cắt ngang của N z Mz Qx thanh là R,với R có điểm đặt và z Z phương chiều chưa biết. x Qy x / R Đặt một hệ trục tọa độ R My y Descartes vuông góc ngay tại y trọng tâm mặt cắt ngang, Oxyz, Các thành phần nội lực với trục z trùng pháp tuyến mặt cắt (qui ước theo phương trục thanh,) còn hai trục x, y nằm trong mặt cắt ngang của thanh (sau nầy sẽ được xác định rõ hơn) Luc R Dời R về trọng tâm 0 của mặt cắt ngang   có phương bất kỳ Momen M Khi đó, có thể phân tích R ra ba thành phần theo ba trục: + Nz theo phương trục z (  mặt cắt ngang) gọi là lực dọc (làm thanh dãn ra, co lại) + Qx,và Qy theo phương trục x, hay y (nằm trong mặt cắt ngang) gọi là lực cắt. (vì cắt ngang thanh) Mômen M cũng được phân ra ba thành phần xoay quanh 3 trục : + Mômen Mx quay quanh trục x gọi là mômen uốn.(Lực tác động  mp(yoz)) làm cho thanh bị cong trong mp(yoz)) + Mômen My quay quanh trục y gọi là mômen uốn. (Lực tác động  mp (xoz) làm cho thanh bị cong trong mp (xoz) + Mômen Mz quay quanh trục z gọi là mômen xoắn. (Lực tác động  mp (xoy) làm cho thanh vặn quanh trục z Sáu thành phần này được ...