Môn Sức bền vật liệu - Chương 1 - Các khái niệm cơ bản

1-Nhiệm vụ nghiên cứu của môn học sức bền vật liệu Sức bền vật liệu đề ra ph-ơng pháp nghiên cứu về độ bền,độ cứng, độ ổn định của chi tiết máy hoặc công trình. Ta hãy nghiên cứu các khái niệm về độ bền, độ cứng, độ ổn định. - Độ bền: là khả năng chịu lực lớn nhất của vật liệu chi tiết máy mà không bị phá hỏng trong quá trình làm việc bình th-ờng. Độ bền liên quan đến sự phá hỏng của chi tiết máy, cho nên nếu không đảm bảo độ bền thì chi...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Môn Sức bền vật liệu - Chương 1 - Các khái niệm cơ bản ch-¬ng 1 nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n. 1 nhiÖm vô vµ ®èi t-îng nghiªn cøu m«n häc søc bÒn vËt liÖu.1-NhiÖm vô nghiªn cøu cña m«n häc søc bÒn vËt liÖuSøc bÒn vËt liÖu ®Ò ra ph-¬ng ph¸p nghiªn cøu vÒ ®é bÒn,®é cøng, ®é æn ®Þnh cñachi tiÕt m¸y hoÆc c«ng tr×nh.Ta h·y nghiªn cøu c¸c kh¸i niÖm vÒ ®é bÒn, ®é cøng, ®é æn ®Þnh.- §é bÒn: lµ kh¶ n¨ng chÞu lùc lín nhÊt cña vËt liÖu chi tiÕt m¸y mµ kh«ng bÞ ph¸háng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc b×nh th-êng.§é bÒn liªn quan ®Õn sù ph¸ háng cña chi tiÕt m¸y, cho nªn nÕu kh«ng ®¶m b¶o ®ébÒn th× chi tiÕt m¸y sÏ bÞ ph¸ háng trong khi lµm viÖc.-§é cøng: lµ kh¶ n¨ng chÞu lùc lín nhÊt cña chi tiÕt mµ biÕn d¹ng kh«ng qu¸ línlµm ¶nh h-ëng ®Õn ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th-êng cña chi tiÕt m¸y vµ c«ng tr×nh.NÕu ®é cøng kh«ng ®¶m b¶o th× b¶n th©n nã kh«ng bÞ ph¸ háng, nh-ng nã ¶nhh-ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c vµ cã thÓ lµm ¶nh h-ëng ®Õn tuæi thä vµ ®é bÒn cña c¸cchi tiÕt liªn quan trùc tiÕp ®Õn nã.-§é æn ®Þnh: lµ kh¶ n¨ng chÞu lùc lín nhÊt cña chi tiÕt mµ kh«ng bÞ thay ®æi h×nhd¸ng h×nh häc trong qu¸ tr×nh lµm viÖc b×nh th-êng.Khi kh«ng ®¶m b¶o ®é æn ®Þnh th× chi tiÕt sÏ nhanh chãng bÞ ph¸ háng hoÆc lµmviÖc víi ®é chÝnh x¸c rÊt thÊp. Trong thùc tÕ, ta dÔ dµng nhËn thÊy r»ng kÝch th-íc chi tiÕt mµ cµng lín th× ®ébÒn, ®é cøng, ®é æn ®Þnh cµng ®¶m b¶o, nh-ng nh- vËy th× cµng tèn kÐm vËt liÖu.Do vËy, SBVL ph¶i nghiªn cøu tÝnh to¸n sao cho võa ph¶i ®¶m b¶o tÝnh chÊt kinhtÕ vµ kü thuËt. §Ó lµm ®-îc viÖc ®ã, ph¶i ®Ò ra c¸c biÓu th-c to¸n häc ®Ó tho¶ m·n®é bÒn, cøng, æn ®Þnh cña vËt liÖu. C¸c biÓu thøc to¸n häc ®ã gäi lµ ®iÒu kiÖn bÒn,®iÒu kiÖn cøng, ®iÒu kiÖn æn ®Þnh.XuÊt ph¸t tõ ®ã, SBVL ph¶i gi¶i quyÕt ba bµi to¸n sau:*Bµi to¸n kiÓm tra bÒn cøng, æn ®Þnh.*Bµi to¸n x¸c ®Þnh kÝch th-íc cho phÐp.*Bµi to¸n x¸c ®Þnh t¶i träng cho phÐp.§ã lµ 3 bµi to¸n c¬ b¶n cña SBVL mµ chóng ta ph¶i nghiªn cøu trong c¸c ch-¬ngsau nµy.2- §èi t-îng nghiªn cøu cña m«n häc SBVLTa ®· biÕt trong c¬ häc lý thuyÕt, ®èi t-îng nghiªn cøu lµ vËt thÓ r¾n tuyÖt ®èi,nghÜa lµ kh«mg bÞ biÕn d¹ng khi cã lùc t¸c dông.Trong SBVL, th× ®èi t-îng nghiªn cøu lµ vËt thÓ r¾n thùc, nghÜa lµ vËt thÓ r¾n sÏ bÞbiÕn d¹ng khi cã ngo¹i lùc t¸c dông. Ta h·y xem xÐt 1 vÝ dô sau: 1 P P P P (H.b) (H.a)§èi víi c¬ häc lý thuyÕt th× (a), (b) ®Òu ë tr¹ng th¸i c©n b»ng tÜnh häc.§èi víi quan ®iÓm cña SBVL th× (a) chÞu kÐo, cßn (b) chÞu nÐn.Mét nhËn ®Þnh quan träng lµ: HÇu hÕt c¸c vËt thÓ r¾n thùc trong thùc tÕ ®Òu lµ vËtthÓ r¾n ®µn håi.VËt thÓ r¾n ®µn håi lµ vËt thÓ r¾n cã tÝnh chÊt ®µn håi. TÝnh chÊt ®µn håi lµ kh¶n¨ng kh«i phôc l¹i kÝch th-íc ban ®Çu sau khi th«i lùc t¸c dông. NÕu kh«i phôchoµn toµn kÝch th-íc ban ®Çu ta cã tÝnh ®µn håi tuyÖt ®èi, cßn nÕu chØ kh«i phôcl¹i 1 phÇn kÝch th-íc ban ®Çu ta cã tÝnh ®µn håi t-¬ng ®èi.SBVL chñ yÕu nghiªn cøu vËt thÓ cã tÝnh ®µn håi tuyÖt ®èi.Ta h·y nghiªn cøu h×nh d¹ng vËt thÓ ®-îc nghiªn cøu trong SBVL:Trong thùc tÕ, h×nh d¹ng vËt thÓ rÊt ®a h×nh ®a d¹ng, nh-ng ng-êi ta cã thÓ ph©nthµnh 3 d¹ng c¬ b¶n sau:+D¹ng khèi: lµ d¹ng cã kÝch th-íc theo 3 ph-¬ng t-¬ng ®-¬ng nhau(h.2a)+D¹ng tÊm vá: lµ d¹ng cã kÝch th-íc theo 2 ph-¬ng lín h¬n h¼n ph-¬ng cßnl¹i(h.2b)+D¹ng thanh: lµ d¹ng cã kÝch th-íc theo 1 ph-¬ng lín h¬n h¼n 2 ph-¬ng cßnl¹i(h.2c)SBVL chñ yÕu nghiªn cøu d¹ng thanh.Tãm l¹i: SBVL ®Ò ra ph-¬ng ph¸p nghiªn cøu vÒ ®é bÒn, cøng, æn ®Þnh cho vËt thÓr¾n ®µn håi cã h×nh d¹ng lµ d¹ng thanh. yx z 2 2 PhÐp s¬ ®å ho¸ vµ s¬ ®å tÝnh SBVL1)Kh¸i niÖm:Trong thùc tÕ c¸c chi tiÕt m¸y, c¸c c«ng tr×nh rÊt phong phó, mu«nh×nh,mu«n d¹ng kh¸c nhau. Do vËy ®Ó tÝnh to¸n ®-îc, ta ph¶i s¬ ®å ho¸ ®Ó ®-achóng vÒ s¬ ®å cã thÓ tÝnh to¸n ®-îc. S¬ ®å ho¸ lµ ph-¬ng ph¸p l-îc bá nh÷ng yÕu tè kh«ng quan träng vµ gi÷ l¹i c¸cyÕu tè quan träng ®Ó ®-îc s¬ ®å tÝnh to¸n SBVL. S¬ ®å tÝnh cã ®-îc tõ thùc tÕ sau khi ®· sö dông phÐp s¬ ®å ho¸ gäi lµ s¬ ®å tÝnhSBVL. Nh- vËy tõ 1 s¬ ®å ngoµi thùc tÕ, ta cã thÓ cã nhiÒu s¬ ®å tÝnh víi ®é phøc t¹pkh¸c nhau.ViÖc chän s¬ ®å nµo ®Ó tÝnh to¸n, tuú thuéc vµo tr×nh ®é tÝnh to¸n vµph-¬ng tiÖn tÝnh to¸n. Sau ®©y ta sÏ nghiªn cøu c¸c b-íc s¬ ®å ho¸ trong SBVL.2)S¬ ®å ho¸ vËt liÖu:VËt liÖu ®-îc s¬ ®å ho¸ b»ng c¸c gi¶ thuyÕt sau:a)Gi¶ thiÕt 1: VËt liÖu cã tÝnh liªn tôc, ®ång chÊt vµ ®¼ng h-íng.tÝnh liªn tôc cã thÓ hiÓu lµ trong lßng vËt liÖu kh«ng cã vÕt rç tÕ vi. TÝnh ®ång chÊt lµ tÝnh chÊt ho¸ häc , lý häc t¹i mäi ®iÓm ®-îc coi lµ nh- nhau. TÝnh ®¼ng h-íng lµ t¸c ®éng theo mäi ph-¬ng mäi h-íng lµ nh- nhau. Gi¶ thuyÕt nµy cho phÐp ta cã thÓ t¸ch mét ph©n tè ®Ó xÐt sau ®ã suy ra toµn bévËt thÓ. Trong to¸n häc, ®©y ...