bài giảng sức bền vật liệu, chương 25

Trong giáo trình sức bền vật liệu, lí thuyết đàn hồi cũng như lí thuyết dẻo khi xác định ứng suất và biến dạng người ta chưa để ý đến yếu tố thời gian. Điều ấy có nghĩa là các biểu thức của ứng suất và biến dạng không chứa thời gian t, như vậy, người ta đã quan niệm rằng nếu tải trọng bên ngoài tác động lên vật thể không thay đổi thì ứng suất và biến dạng trong vật thể đó cũng không thay đổi theo thời gian. Nhưng trong thực tế ứng suất và biến dạng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
bài giảng sức bền vật liệu, chương 25 Chương 25 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TỪ BIẾN8.1. MỞ ĐẦU. Trong giáo trình sức bền vật liệu, lí thuyết đàn hồi cũng như líthuyết dẻo khi xác định ứng suất và biến dạng người ta chưa để ýđến yếu tố thời gian. Điều ấy có nghĩa là các biểu thức của ứngsuất và biến dạng không chứa thời gian t, như vậy, người ta đãquan niệm rằng nếu tải trọng bên ngoài tác động lên vật thể khôngthay đổi thì ứng suất và biến dạng trong vật thể đó cũng khôngthay đổi theo thời gian. Nhưng trong thực tế ứng suất và biến dạngxuất hiện trong vật thể thay đổi theo thời gian ngay cả lúc tải trọnglà không đổi và hiện tượng đó người ta gọi là hiện tượng từ biếncủa vật liệu. Có thể xét hiện tượng đó theo hai khía cạnh khácnhau: 1-Khi ứng suất không đổi nhưng biến dạng thay đổi theothời gian thì gọi là hiện tượng bò hoặc là sau tác dụng. 2-Khi biến dạng là hằng số nhưng ứng suất thay đổi theothời gian (thường là giảm theo thời gian) thì gọi là hiện tượng dãoứng suất. Hiện tượng từ biến không những xuất hiện trong vật rắn màcòn xảy ra đối với chất khí và chất lỏng nữa. Hiện tượng từ biếnđược nghiên cứu trong những điều kiện khác nhau về môi trườnglàm việc và tải trọng tác dụng lên vật thể. Đối với một số kimloại hiện tượng từ biến xảy ra rõ rệt khi chúng làm việc ở nhiệt độcao như thép, hợp kim thép...Nhưng cũng có một số kim loại hiệntượng từ biến xuất hiện ngay ở nhiệt độ bình thường như nhôm,chì, ma-nhê...Nhưng cần chú ý rằng trong những điều kiện nhiệtđộ đó, hiện tượng từ biến chỉ xảy ra khi ứng suất đạt một giá trị tốithiểu nào đó đối với mỗi vật liệu. Hiện tượng từ biến mới được nghiên cứu chưa lâu, nhưng việcnghiên cứu hiện tượng đó phát triển rất nhanh. Bởi vì ngày nay,trong các máy móc kĩ thuật nói chung đòihỏi có nhiều chi tiết làm việc với tốc độ lớn nên tự nó sản sinh mộtlượng nhiệt lớn. Môitrường đó làm cho sự thay đổi của ứng suất và biến dạng theo thờigian là lớn. Đồng thời hiện nay xuất hiện nhiều vật liệu mới nhưchất dẻo, các chất tổng hợp hữu cơ...là những chất mà hiện tượngtừ biến xảy ra ngay ở nhiệt độ bình thường và tốc độ biến dạngcủa nó khá lớn. Việc tính toán các chi tiết máy có kể đến ảnh hưởng của hiệntượng từ biến, hiện nay nó đóng một vai trò quan trọng trong lĩnhvực tính toán động lực học và độ bền của máy cũng như việc tínhtoán độ bền của các công trình kĩ thuật khác. Bởi vì hiện tượng từ 164biến cũng là nguyên nhân gây ra sự phá hỏng và gãy các chi tiết. Vìnhư sự phát triển của biến dạng theo thời gian quét cánh tuốc bin sẽảnh hưởng đến khe hở của chúng với vỏ tuốc bin. Vì vậy sẽ dẫnđến chỗ tuốc bin sẽ không làm việc được bình thường, thậm chícó khi còn gãy cánh tuốc bin. Thí dụ về hiện tượng dão có thể gặpở một số trường hợp nối bằng bu lông, mới đầu mối nối còn chặtchẽ nhưng sau một thời gian làm việc giá trị ứng suất trong bu lônggiảm đi theo thời gian (mặc dù biến dạng dài của bu lông là khôngđổi, vì khoảng cách từ ê-cu đến đầu bu lông là không đổi) cho nênmối nối bị lỏng ra. Cần nhấn mạnh rằng biến dạng do từ biến có thể là biến dạngđàn hồi hoặc là biến dạng dẻo.8.2. NHỮNG ĐƯỜNG CONGTỪ BIẾN. Để tính toán về từ biến, người ta sử dụng những kết quả của sựnghiên cứu bằng thực nghiệm của vật liệu ở nhiệt độ cho sẵn nàođó. Dạng thí nghiệm cơ bản trong điều 165kiện từ biến vẫn là kéo đúng tâm tiến hành ở một nhiệt độ nhấtđịnh. Hiện tượng bò được xét khi ứng suất trong mẫu được giữkhông đổi trong suốt thời gian bò. Dựa kết quả của thí nghiệm đó chúng ta có thể dựng biểu đồvề quan hệ giữa biến dạng tỉ đối  và thời gian t trong hệ trụctoạ độ Đề cát. Những đường cong này gọi là đường cong từ biếnhay gọi là đường cong sau tác dụng. Trên hình 8.1 biểu diễndạng đường cong sau tác dụng. Gía trị biến dạng ban đầu được biểu  Ddiễn bởi đoạn OA. Khi tải trọng tácdụng lên mẫu từ giá trị 0 đến một giá trị Cnào đó thì giá trị biến dạng trong mẫucũng sẽ tăng từ 0 đến một giá trị 0 B nhất định. Biến dạng 0 này có thể là A 0biến dạng đàn hồi hoặc là biến dạng O tdẻo, giá trị này phụ thuộc vào ứng Hình 8.1:Đườngsuất xuất hiện trong mẫu. cong từ ến Sau đó tải trọng không tăng cũng cónghĩa là ứng suất trong thanh khôngthay đổi, nhưng biến dạng của mẫuvẫn tăng với đường cong ABCD. Đườngcong từ biến có thể chia làm 3 giai đoạn: 1. Giai đoạn 1: còn gọi là giai đoạn bò không ổn định.Trong giai đoạn này biến dạng tăng cùng với thời gian nhưng tốcđộ biến dạng không đều nhau và xu hướng ngày càng giảm. Vì vậyAB là một đường cong. Tốc độ biến dạng d/dt là đại lượng đượcxác định bởi tg (góc nghiêng làm với tiếp tuyến đường cong vớitrục hoành). 2. Giai đoạn 2: còn gọi l ...