Bài giảng Sức bền vật liệu chương 3: Kéo - nén đúng tâm thanh thẳng

Bài giảng "Sức bền vật liệu chương 3: Kéo - nén đúng tâm thanh thẳng" được biên soạn nhằm giúp các em sinh viên nêu được khái niệm về thanh, trình bày ứng suất trên mặt cắt ngang, đặc trưng cơ học của vật liệu, ứng suất cho phép, hệ số an toàn,... 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 3: Kéo - nén đúng tâm thanh thẳng Bài giảng Sức Bền Vật liệu Chương 3 KÉO - NÉN ĐÚNG TÂM THANH THẲNG I.KHÁI NIỆM  Định nghĩa:Thanh được gọi là chịu kéo hay nén đúng tâm khi trên mọi mặt cắt ngang của thanh chỉ có một thành phần nội lực là lực dọc Nz. Nz  0 khi hướng ra ngoài mặt cắt (đoạn đang xét chịu kéo) x Nz  0 khi hướng vào trong mặt cắt (đoạn đang xét chịu nén) Đây là trường hợp chịu lực đơn giản nhất.Ta gặp trường hợp này khi Z thanh chịu 2 lực bằng nhau và trái chiều ở hai đầu dọc trục thanh. Nz Thanh chịu kéo đúng tâm (H.a) hay chịu nén đúng tâm (H.b). y P P P P P P P P H. 3.1 Hình b Hình a Thực tế: có thể gặp các cấu kiện chịu kéo hay nén đúng tâm như: dây cáp trong cần cẩu (H.3.3a), dây xích, ống khói (H.3.3b), các thanh trong dàn (H.3.3c). P Q a) b) c) H. 3 Một số cấu kiện chịu kéo nén đúng tâm II. ỨNG SUẤT TRÊN MẶT CẮT NGANG Xét thanh thẳng chịu kéo (nén) đúng tâm (H.a) các mặt cắt ngang CC và DD trước khi thanh chịu lực cách nhau đoạn dz và vuông góc trục thanh. Các thớ dọc trong đoạn CD (như là GH) dều dãn hay co bằng nhau (H.b). Khi thanh chịu kéo (nén), nội lực trên mặt cắt ngang DD hay bất kỳ mặt cắt ngang khác là Nz = P (H.c) thanh sẽ dãn ra, mặt cắt DD di chuyển dọc trục thanh z so với mặt cắt CC một đoạn bé dz (H.b). Chöông 3 : Kéo Nén đúng tâm T.06/2015 Lê đđức Thanh -1- Bài giảng Sức Bền Vật liệu P C D P Nz P C D a) c) C D D’ G H H’ x 0 D’ A Nz C D A dz z dz z b) d) y Ta thấy biến dạng các thớ dọc như GH đều bằng HH’và không đổi, mặt cắt ngang trong suốt quá trình biến dạng vẫn phẳng và vuông góc với trục thanh, điều này cho biết các điểm trên mặt cắt ngang chỉ có ứng suất pháp z không đổi (H.d) dz Ta biêt :   z dA  N z , và :  z  là hằng số. A dz ĐL.Hooke  z  E z cũng là hằng số. Nz Ta tính được ứng suất:  z A  N z   z  (3.1) A với A: diện tích mặt cắt ngang của thanh. Lực dọc > 0 ứng suất > 0, Lực dọc < 0 ứng suất < 0 Nhận xét : Nếu thanh có tiết diên giảm yếu, như bị khoét lỗ. Thực nghiệm và lý thuyết đều cho thấy tại tiết diện giảm yếu, ứng suất không phân bố đều mà có max ở mép lỗ. Gọi là hiện tượng tập trung ứng suất.  max III. BIẾN DẠNG CỦA THANH KÉO (NÉN) ĐÚNG TÂM. 1- Biến dạng dọc trục : Biến dạng dọc trục z của đoạn dài dz chính là : dz (H.3.3b) Như vậy biến dạng dài tương đối của đoạn dz là:  z  dz (a) dz Theo định luật Hooke ta có:  z   z (ý nghĩa vật lý) (b) E trong đó: E:là hằng số tỷ lệ, được gọi là mô đun đàn hồi khi kéo (nén), phụ thuộc vào vật liệu và có thứ nguyên Chöông 3 : Kéo Nén đúng tâm T.06/2015 Lê đđức Thanh -2- Bài giảng Sức Bền Vật liệu  löïc  2   , đơn vị N/m … , xác định từ thí nghiệm  chieà u daø i 2  Bảng 3.1 cho trị số E của một số vật liệu. Vật liệu E (kN/cm2)  Thép (0,15  0,20)%C 2 x 104 0,25  0,33 Thép lò xo 2,2 x 104 0,25  0,33 4 Thép niken 1,9 x 10 0,25  0,33 4 ...