Giáo trình Sức bền vật liệu 1: Phần 1 - Phan Xuân Bình

Phần 1 của giáo trình "Sức bền vật liệu 1" trình bày những nội dung về: những khái niệm cơ bản; lý thuyết nội lực; thanh chịu kéo (nén) đúng tâm; trạng thái ứng suất; đặc trưng hình học của mặt cắt ngang;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Sức bền vật liệu 1: Phần 1 - Phan Xuân BìnhTRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC ĐÀ NẴNG KHOA XÂY DỰNG ------- @& ? ------- Người biên soạn: Phan Xuân BìnhSức Bền Vật Liệu 1 CHƯƠNG MỞ ĐẦU : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN0.1) ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - NHIỆM VỤ VÀ ĐẶC ĐIỂM: 0.1.1) Đối tượng nghiên cứu: Sức bền vật liệu khảo sát vật thể thực, tức là vật rắn có biến dạng. a) b) c) d) d’) e) e’) Hình 0.1: Đối tượng nghiên cứu của SBVL a- Khối; b,c- Tấm,vỏ; d-d’, e-e’ – Thanh và cách biểu diễn thanh Phân loại: - Vật thể hình khối: kích thước theo 3 phương gần như nhau.(Hình 0.1a) - Vật thể tấm, vỏ: kích thước theo 2 phương lớn hơn kích thước phương còn lại rất nhiều.(Hình 0.1b,c) - Vật thể dạng thanh: kích thước theo 1 phương lớn hơn kích thước 2 phương kia rất nhiều.(Hình 0.1d,e).Sức bền vật liệu chủ yếu nghiên cứu thanh và hệ thanh. Định nghĩa thanh: Một diện tích F hữu hạn di động sao cho trọng tâm O trượt trên một đường cong (C) và thẳng góc (C), thì F sẽ quét trong không gian một hình khối gọi là thanh có diện tích mặt cắt ngang là F F O (C) Trong đó : (C) - trục thanh; F- diện tích mặt cắt ngang. - Các loại thanh: Thanh có trục thanh (C) là thẳng thì ta gọi là thanh thẳng, khi trục thanh (C) là cong thì ta gọi là thanh cong.Mặt cắt thanh có thể thay đổi hoặc không thay đổi suốt chiều dài thanh. - Khung: hệ gồm nhiều thanh ghép lại, có 2 loại: khung phẳng và khung không gian.(Hình 0.1) Trang : 1Sức Bền Vật Liệu 1 a) Khung phẳng b) Khung không gian Hình 0.2: Khung 0.1.2) Nhiệm vụ: Sức bền vật liệu là môn học kỹ thuật cơ sở, nghiên cứu tính chất chịu lực của vật liệu để đề ra các phương pháp tính các vật thể chịu tác dụng của các nghuyên nhân ngoài, nhằm thoả mãn yêu cầu về an toàn và tiết kiệm vật liệu. Vật thể làm việc được an toàn khi thoả mãn các điều kiện: - Điều kiện bền: không bị phá hoại ( nứt gãy, sụp đổ…). - Điều kiện cứng: biến dạng và chuyển vị nằm trong một giới hạn cho phép. - Điều kiện ổn định: bảo đảm hình thức biến dạng ban đầu. Thường, kích thước của vật thể lớn thì khả năng chịu lực cũng tăng và do đó độ an toàn cũng được nâng cao; tuy nhiên vật liệu phải dùng nhiều hơn nên nặng nề hơn và tốn kém hơn.Kiến thức của SBVL sẽ giúp giải quyết hợp lý mâu thuẫn giữa 2 yêu cầu an toàn và tiết kiệm vật liệu. Ba bài toán cơ bản của SBVL: - Kiểm tra độ bền, độ cứng, độ ổn định dưới các tác nhân bên ngoài. - Xác định tải trọng cho phép để đảm bảo độ bền, độ cứng, độ ổn định. - Chọn kích thước và hình dáng hợp lý mặt cắt ngang để đảm bảo độ bền, độ cứng, độ ổn định. 0.1.3) Đặc điểm: Môn sức bền vật liệu là môn khoa học thực nghiệm với phương pháp nghiên cứu như sau: - Quan sát thực tế. - Đề ra các giả thuyết và phương pháp tính toán. - Thí nghiệm kiểm tra. Môn sức bền vật liệu khảo sát nội lực và biến dạng của vật thể thực, nhưng vẫn áp dụng các kết quả của cơ học lý thuyết ( cho phép sử dụng các phương trình cân bằng).0.2) CÁC NGUYÊN NHÂN NGOÀI TÁC DỤNG LÊN VẬT THỂ: 0.2.1) Ngoại lực: Định nghĩa: Ngoại lực là lực tác dụng của môi trường bên ngoài hay của các vật thể khác lên vật thể đang xét. Phân loại: - Tải trọng: đã biết trước ( vị trí, phương, độ lớn ), thường được quy định bởi các quy phạm thiết kế hoặc tính toán theo trạng thái chịu lực của vật thể.Tải trọng gồm: + Lực phân bố: tác dụng trên một thể tích, một diện tích của vật thể.(trọng lượng bản thân, áp lực nước lên thành bể…) · Lực phân bố theo thể tích có thứ nguyên là lực/thể tích, hay [F/L3]. Trang : 2Sức Bền Vật Liệu 1 · Lực phân bố theo diện tích có thứ nguyên là lực/diện tích, hay [F/L2]. · Lực phân bố theo chiều dài có thứ nguyên là lực/chiều dài, hay [F/L]. + Lực tập trung: tác dụng tại 1 điểm của vật thể, thứ nguyên [F]. + Momen(ngẫu lực) có thứ nguyên là lực x chiều dài hay [FxL]. - Phản lực: lực phát sinh nơi tiếp xúc giữa vật thể đang xét với vật thể khác tuỳ thuộc vào tải trọng. Tính chất của tải trọng: - Tải trọng tĩnh: giá trị của lực tăng từ từ xem như không gây ra lực quán tính. - Tải trọng động: giá trị của lực tăng đột ngột ( va chạm ) hay kể đến lực quán tính (dao động, chuyển động có gia tốc). 0.2.2) Các nguyên nhân khác: Do ...