Lý thuyết bền

Nếu muốn kiểm tra độ bền một điểm của một bộ phận công trình hay chi tiết máy ở trạng thái ứng suất phức tạp (phẳng hoặc khối) thì ta cần có những kết quả thí nghiệm phá hoại những mẫu thử ở trạng thái ứng suất tương tự, tức là tỉ lệ giữa những ứng suất chính (1, (2 và (3 của mẫu thử khi bị phá hoại phải bằng tỉ lệ giữa những ứng suất chính của điểm cần kiểm tra. Việc thực hiện những thí nghiệm như thế rất khó khăn và thực tế có khi...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết bềnCHƯƠNG 4 LÝ THUYẾT BỀN I. KHÁI NIỆM II.NHỮNG THUYẾT BỀN 1.Thuyết bền thứ nhất 2.Thuyết bền thứ hai 3.Thuyết bền thứ ba 4.Thuyết bền thứ tư 5.Thuyết bền Mo III.VỀ VIỆC ÁP DỤNG CÁC THUYẾT BỀNI. KHÁI NIỆM TOPKhi kiểm tra độ bền một điểm của một bộ phận công trình hay chi tiết máy bị kéo nén (trạngthái ứng suất đơn), bị cắt hoặc xoắn (trượt thuần túy), ta có điều kiện sau:Trong đó những ứng suất cho phép viết ở vế phải được suy ra từ những kết quả thí nghiệm vềkéo, nén, cắt (hay xoắn), những ứng suất cho phép được tính bằng cách lấy ứng suất nguyhiểm chia cho hệ số an toàn.Ðối với vật dẻo: ứng suất nguy hiểm là (ch, (chÐối với vật liệu giòn: ứng suất nguy hiểm là (b, (bNhững thí nghiệm để xác định ứng suất nguy hiểm kéo, nén, cắt (hay xoắn), thường đơn giảnvà có thể thực hiện được.Nếu muốn kiểm tra độ bền một điểm của một bộ phận công trình hay chi tiết máy ở trạng tháiứng suất phức tạp (phẳng hoặc khối) thì ta cần có những kết quả thí nghiệm phá hoại nhữngmẫu thử ở trạng thái ứng suất tương tự, tức là tỉ lệ giữa những ứng suất chính (1, (2 và (3 củamẫu thử khi bị phá hoại phải bằng tỉ lệ giữa những ứng suất chính của điểm cần kiểm tra.Việc thực hiện những thí nghiệm như thế rất khó khăn và thực tế có khi không thực hiện đượcvì:- Số lượng thí nghiệm phải rất nhiều mới đáp ứng được các tỉ lệ giữa những ứng suất có thểgặp trong thực tế.- Trình độ kỹ thuật hiện nay chưa cho phép thực hiện được tất cả những thí nghiệm về trạngthái ứng suất phức tạp, ví dụ trường hợp kéo theo 3 phương vuông góc nhau.Ðể đơn giản, người ta đưa trạng thái ứng suất phức tạp đang xét về trạng thái ứng suất đơntương đương và việc kiểm tra bền sẽ tiến hành đối với trạng thái ứng suất đơn tương đươngnày.Bây giờ ta phải tìm sự liên hệ giữa các ứng suất chính (1, (2, (3 với ứng suất tương đương (tđlà như thế nào. Những giả thuyết cho phép thiết lập sự liên hệ đó gọi là các lý thuyết bền.Thuyết bền là những giả thuyết về nguyên nhân cơ bản gây ra trạng thái ứng suất giới hạn củavật liệu, cho phép ta đánh giá độ bền của vật ở bất kỳ một trạng thái ứng suất phức tạp nào,nếu biết độ bền của vật liệu đó từ thí nghiệm kéo nén đúng tâm.Thực ra độ bền của vật liệu không những chỉ phụ thuộc vào trạng thái ứng suất mà còn phụthuộc nhiều nhân tố cơ, lý khác như nhiệt độ , thời gian, cách đặt lực...Ảnh hưởng của nhữngnhân tố này rất phức tạp. Hiện nay cũng chưa có lý thuyết tổng quát nào xét được đầy đủnhững ảnh hưởng đó. Ơí đây, những lý thuyết bền chỉ xét đến một nhân tố là trạng thái ứngsuất và nghiên cứu sự làm việc của vật liệu trong giới hạn đàn hồi. Các thuyết bền được xâydựng trên mỗi giả thuyết riêng và vì tính chưa hoàn chỉnh của các thuyết bền nên kết quả tínhra sẽ có giá trị khác nhau.II. NHỮNG THUYẾT BỀN1. Thuyết bền thứ nhất: Thuyết bền ứng suất pháp lớn nhất TOPThuyết bền thứ nhất do Galilê đưa ra năm 1638. Thuyết này cho rằng:Vật liệu bị phá hoại là do ứng suất pháp cực đại của phân tố ở trạng thái ứng suất phức tạp đạttới ứng suất nguy hiểm của phân tố ở trạng thái ứng suất đơn.Ta có thể phát biểu thuyết này như sau:Hai trạng thái ứng suất phức tạp và đơn sẽ có độ bền tương đương nếu ứng suất pháp lớn nhấtcủa chúng bằng nhauNhư vậy điều kiện bền được viết là: Thiếu sót chính của thuyết ứng suất pháp lớn nhất là không kể đến ảnh hưởng của hai ứngsuất chính còn lại. Thực tế cho thấy các ứng suất chính đó có ảnh hưởng nhiều đến độ bền củavật liệu. Ví dụ: nếu ta nén một khối xi-măng hình lập phương theo tất cả các mặt của nó bởimột áp suất phân bố đều thì thí nghiệm cho thấy khối xi-măng đó vẫn chịu được lực màkhông bị phá hũy mặc dù ứng suất trong khối xi-mămg đó vựơt quá giới hạn bền nhiều lần đinữa.Ngoài ra thuyết bền thứ nhất còn không thích hợp đối với vật liệu dẻo, còn đối với vật liệugiòn, thuyết này chỉ cho những kết quả phù hợp khi có một ứng suất chính rất lớn so với cácứng suất chính còn lại.Hiện nay thuyết này không còn được áp dụng mà chỉ có ý nghĩa lịch sử.2. Thuyết bền thứ hai: Thuyết bền biến dạng dài tương đối lớn nhất TOPThuyết bền thứ hai do Mariốt đưa ra năm 1682. Thuyết này cho rằng: vật liệu bị phá hũy là dobiến dạng dài tương đối cực đại của phân tố ở trạng thái ứng suất phức tạp đạt đến biến dạngdài tương đối ở trạng thái nguy hiểm của phân tố ở trạng thái ứng suất đơn.Ta có thể phát biểu thuyết này như sau:Hai trạng thái ứng suất phức tạp và đơn sẽ có độ bền tương đương nếu độ biến dạng tỉ đối lớnnhất do chúng gây ra bằng nhauTa có: ĠTheo thuyết này thì: (1 = (tđTức là: ĠÐiều kiện bền được viết là:Ưu điểm của thuyết bền thứ hai là có kể đến ảnh hưởng của ba ứng suất chính (1, (2 và (3.Song cũng như ...