Giáo án thiết kế cơ khí - Chương 6 Cột

Cột là một bộ phận kết cấu chịu tải trọng nén dọc trục và có xu hướng hỏng do sự mất ổn địnhđàn hồi, hoặc oằn, hơn là do hỏng vật liệu. Mất ổn định đàn hồi là dạng hỏng do hình dạng củacột không đủ bền vững để giữ nó thẳng dưới tác dụng của tải trọng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo án thiết kế cơ khí - Chương 6 Cột Chương 6 Cột Tổng quan Bạn là nhà thiết kế 6.1 Nội dung của chương 6.2 Các đặc trưng của mặt cắt ngang của cột 6.3 Liên kết đầu cột và chiều dài làm việc 6.4 Độ mảnh 6.5 Độ mảnh giới hạn 6.6 Tính toán cột dài: Công thức Euler 6.7 Tính toán cột ngắn: Công thức J.B. Johnson 6.8 Bảng tính toán cột 6.9 Các dạng phù hợp với mặt cắt ngang của cột 6.10 Thiết kế cột 6.11 Cột cong 6.12 Cột chịu tải lệch tâm 248Tổng quanNội dung thảo luận Tìm hiểu Cột là một chi tiết dài, mảnh chịu tải Tìm ít nhất 10 ví dụ về cột. Mô tả chúng, chúng chịu tải trọng nén dọc trục như thế nào, và thảo luận với các bạn học của mình. và hỏng do mất ổn Cố gắng tìm ít nhất một cột mà bạn có thể đặt tải thuận định hơn là do phá tiện bằng tay, và quan sát hiện tượng mất ổn định. huỷ. Thảo luận với các bạn học về những thông số tác động đến việc cột hỏng như thế nào và tải trọng mà nó có thể chịu trước khi bị hỏng Chương này sẽ giúp bạn nắm được một số công cụ phân tích cần thiết để thiết kế và tính toán cột.Cột là một bộ phận kết cấu chịu tải trọng nén dọc trục và có xu hướng hỏng do sự mất ổn đ ịnhđàn hồi, hoặc oằn, hơn là do hỏng vật liệu. Mất ổn định đàn hồi là dạng hỏng do hình dạng củacột không đủ bền vững để giữ nó thẳng dưới tác dụng của tải trọng. Tại điểm xảy ra mất ổnđịnh, đường tâm của cột bị uốn cong hoàn toàn một cách đột ngột. Khi đó nếu t ải tr ọng khônggiảm cột sẽ bị oằn. Dĩ nhiên trong các kết cấu và chi tiết máy cần phải tránh dạng hỏng này. Các cột thẳng một cách lí tưởng, tương đối đối dài và mảnh. Nếu chi tiết bị nén ngắnđến mức nó không có xu hướng mất ổn định, thì để phân tích cần sử dụng các phương pháp đãtrình bày trong chương 5. Chương này sẽ trình bày một vài phương pháp tính toán và thiết kế cộtđảm bảo an toàn với các chế độ tải trọng khác nhau. Hãy dành một vài phút để hình dung các ví dụ về mất ổ định cột. Tìm chi tiết bất kì dàivà mảnh, ví dụ que đo, thước nhựa, chốt bằng gỗ dài với đường kính nhỏ, ống hút, hay mộtthanh nhựa hoặc kim loại mỏng. Đặt tải trọng hướng xuống một cách cẩn thận trên cột củabạn trong khi kê đầu dưới trên bàn hoặc sàn. Cố gắng đảm bảo rằng nó không bị trượt. Tăng tảitrọng dần dần và quan sát trạng thái của cột cho đến khi nó bắt đ ầu uốn một cách đáng k ể ởgiữa. Tiếp theo giữ mức tải trọng này. Không tăng quá mức này, có thể làm cột bị gãy. Bây giờ dỡ tải cột sẽ trở lại hình dạng ban đầu của nó. Sẽ không xảy ra phá hủy haychảy dẻo. Nhưng liệu rằng bạn sẽ không cần chú ý đến hiện tượng cột bị hỏng tại điểm mấtổn định? Việc giữ tải trọng tác dụng nhỏ hơn tải bắt đầu gây ra mất ổn đ ịnh là không quantrọng? Bây giờ quan sát xung quanh bạn. Nghĩ đến những thứ mà bạn thấy quen thuộc, hay dànhthời gian đi ra ngoài và tìm những ví dụ khác về cột. Nhớ r ằng tìm ki ếm những chi ti ết t ươngđối dài, mảnh và chịu nén. Chú ý đến các bộ phận của đồ đạc, nhà cửa, ôtô, xe t ải, đ ồ chơi, cáckết cấu, máy móc công nghiệp, và máy xây dựng. Cố gắng tìm ít nhất 10 ví dụ. Mô t ả chúng:được làm từ vật liệu gì, cách thức đỡ, cách thức chịu tải. Làm công việc đó với các bạn họctrong lớp, đem những nội dung đó đến buổi học tới để thảo luận. Chú ý rằng bạn đã được yêu cầu tìm các chi tiết chịu tải tương đối dài, mảnh. Bạn s ẽphải biết một chi tiết thế nào là dài và mảnh? Ở điểm này, bạn nên tiến hành tranh luận và đ ưa249ra ý kiến. Nếu đã có cột, và bạn đủ mạnh để làm nó mất ổn định, tiến tới và thử. Ở phần sautrong chương này, chúng ta sẽ xác định ý nghĩa của các thuật ngữ dài và mảnh. Nếu bạn thấy các cột bị biến dạng mà không bị mất ổn định, vậy đặc trưng gì của vậtliệu có liên quan chủ yếu đến đến hiện tượng hư hỏng do mất ổn định? Nhớ rằng hư hỏng đãđược mô tả là mất ổn định đàn hồi. Khi đó có thể thấy rằng môđun đàn hồi của vật liệu là yếutố then chốt. Xem lại định nghĩa của đặc trưng này từ chương 1, và tìm giá trị trong bảng về cácđặc trưng của vật liệu trong phụ lục 3-13. Cũng cần lưu ý rằng chúng ta đã định rõ ban đầu các cột thẳng và tải trọng tác dụng dọctrục. Điều gì xảy ra nếu các điều kiện trên không đạt được? Nếu cột hơi cong trước khi đ ặttải? Bạn có cho rằng nó sẽ mang được một tải trọng nén bằng với cột như vậy nhưng thẳng?Tại sao và tại sao không? Sẽ thế nào nếu cột chịu tải lệch tâm, là tải có hướng lệch so với tâm,cách một khoảng so với trục trọng tâm của cột? Điều đó sẽ tác đ ộng thế nào đ ến kh ả năngmang tải? Cách thức đỡ ở các đầu của cột ảnh hưởng như thế nào đến khả năng này? Các kiểuđỡ nào thường gặp? ...