Giao Trinh Suc Ben Vat Lieu docx

S C B N V T LI UỨ Ề Ậ Ệ
Thời lượng: 5 ĐVHT (75 tiết)
Bao gồm: - Lý thuyết: 40 tiết
- Bài tập, thảo luận: 30 tiết
- Kiểm tra: 5 tiết
Đánh giá: - Kiểm tra 2 bài
- Bài tập lớn 5 bài Điểm kiểm tra (30%)
- Điểm chuyên cần
- Thảo luận
- Thi học kỳ: Điểm thi (70%)
MỘT SỐ QUY ĐỊNH
Trên lớp: - Đi học đúng giờ
- Trật tự, tập trung
Bài tập: - Làm đầy đủ bài tập ra ở các chương
- Bài tập lớn thực hiện theo các tiêu chuẩn
của tài liệu kỹ thuật, nạp đúng hẹn (nếu sai trừ 2 điểm)
Kiểm tra: - Tham gia đầy đủ (nếu không dự kiểm tra
sẽ nhận điểm 0).
Bài thi: Đề thi lấy từ ngân hàng câu hỏi của bộ môn.
Gồm: 1 câu lý thuyết và 2 bài tập.
Tài liệu tham khảo chính

1. Nguyễn Văn Ba, Lê Trí Dũng - Sức bền vật liệu Tập 1 -
NXB nông nghiệp - 1994
2. Nguyễn Văn Ba, Lê Trí Dũng - Sức bền vật liệu Tập 2 -
Trường ĐHTS - 1994
2. Bùi Trọng Lựu, Nguyễn Văn Vượng - Bài tập sức bền vật
liệu - NXB Giáo dục -1996
3. Lê Hoàng Tuấn, Bùi Công Thành - Sức bền vật liệu - Đại
học Bách khoa T.P. Hồ Chí Minh - 1994
4. Bộ môn Sức bền vật liệu trường Đại học Xây dựng Hà

nội - Sức bền vật liệu - NXB Khoa học Kỹ thuật - 1990
5. Hướng dẫn giải bài tập Sức bền Vật liệu - Trường ĐHTS
- 2000
6. Bài tập lớn sức bền vật liệu
1.1. Nhiệm vụ nghiên cứu của SBVL:
Máy (công trình)
Bán được: + Giá thành chấp nhận được
Muốn tồn tại phải
Làm việc được:
+ Có nguyên lý đúng
+ Không hỏng + Không gãy (đủ bền)
+ Không Biến dạng quá lớn
(đủ cứng)
+ Không mất ổn định (ổn
định)
Đòi hỏi nhà thiết kế và chế tạo phải đáp ứng được các yêu cầu trên
Cần nghiên cứu!
Chương 1. Những khái niệm cơ bản
Nghiên cứu phương pháp tính toán về:
- Độ bền
- Độ cứng
- Ổn định
Của chi tiết máy và công trình
Dưới tác động của ngoại lực và nhiệt độ
1.1.1. Nhiệm vụ nghiên cứu của SBVL:
1.1.2. Đối tượng nghiên cứu
1.1.2.1. Về vật chất:
Vật rắn biến dạng:
Như vậy cùng tác động như nhau trên các đối tượng khác nhau
sẽ cho kết quả khác nhau

Là vật rắn bị thay đổi hình dạng và kích thước
khi chịu lực
Phân biệt với đối tượng nghiên cứu trong Cơ học lý thuyết
Cơ học lý thuyết - A,B Chịu lực như nhau
P PA
P PB
Sức bền vật liệu: - A chịu kéo (dài ra)
- B chịu nén (ngắn lại)
1.1.2. Đối tượng nghiên cứu
1.1.2.2. Về hình học
1. Vật thể khối:
Có kích thước theo ba phương tương đối so với
nhau
2. Vật thể tấm (vỏ): Có kích thước theo hai phương lớn hơn nhiều so
với phương còn lại
3. Vật thể thanh:
Có kích thước theo một phương lớn hơn rất nhiều
so với phương còn lại
THANH
1. Định nghĩa:
Một hình phẳng chuyển động trong không gian sao cho:
+ Tâm của nó chạy trên một đường cố định (gọi là trục thanh)
+ Mặt phẳng chứa hình phẳng luôn luôn vuông góc với trục thanh
Đường bao của nó tạo thành một thanh
2. Phân loại:
Tiết diện
Trục
Theo trục thanh: + Thanh thẳng
+ Thanh cong: Cong phẳng, cong không gian
+ Khung: Khung phẳng, khung không gian

Theo tiết diện: Tiết diện không đổi
Tiết diện thay đổi
1.1.3.1. Giả thiết thứ nhất: Vật liệu có tính:
+ Liên tục
+ Đồng nhất
+ Đẳng hướng
1.1.3.2. Giả thiết thứ hai: Biến dạng của vật thể được xem là đàn hồi
tuyệt đối. Biến dạng tỷ lệ thuận với lực tác dụng (Tuân theo định luật
Hooke)
1.1.3.3. Giả thiết thứ ba: Biến dạng được xem là bé so với kích thước
của vật thể
Các giả thiết này dùng trong cả giáo trình nên không nhắc lại trong
nghiên cứu ở từng chương
1.1.3. Các giả thiết cơ bản
Thảo luận

1. Nêu thí dụ về vật thể: khối, tấm, thanh, trong một chiếc xe đạp.

2. Những chi tiết nào trong chiếc xe đạp có vật liệu không phù hợp với giả thiết của môn học này.
1.2.1. Định nghĩa:
1.2. Ngoại lực
Là những lực tác động từ vật thể ngoài
hoặc môi trường lên vật thể đang xét
+ Theo tính ch t:ấ - L c t nhự ĩ
- L c đ ngự ộ
Ngoại lực gồm: + Tải trọng: là những lực đã biết
+ Phản lực: Là lực phát sinh tại chỗ liên kết
1.2.2.Phân loại:
+ Theo tác dụng: - Lực tập trung
- Lực phân bố

Cường độ lực phân bố: Là độ lớn của lực phân bố trên một đơn vị tác
dụng, có ba loại cường độ:
+ Cường độ thể tích
+ Cường độ diện tích
+ Cường độ đường (Cường độ dài)
+ Theo th i gian:ờ - L c th ng xuyeânự ườ
- L c t m th i ự ạ ờ
1.2.3.Liên kết và phản lực liên kết:
a. Gối (khớp) di động:
(liên kết đơn)
b. Gối (khớp) cố định:
(liên kết đôi)
R
H
c. Ngàm
(Liên kết ba)
R
R
H
M
Để cố định thanh ta cần ba liên kết, bố trí hợp lý hợp lý
Thảo luận

1. Tìm các cách hợp lý để cố định thanh

2. Tìm các phản lực tương ứng với các liên kết.
Tính phản lực liên kết
1.
Xác định các phản lực có thể có trong các liên kết
2.

Giả thiết chiều các phản lực
3.
Xét cân bằng của thanh dưới tác dụng của tải trọng và phản lực liên kết để tìm các giá trị của
các phản lực
4.
Kiểm tra lại chiều giả thiết nếu sai thi chỉnh lại.
Thảo luận

Tìm phản lực của thanh chịu lực như hình vẽ
l
l
l
2P
M=Pl
1.1.3. Nội lực
1.1.3.1. Định nghĩa
Đặc điểm của nội lực:
Khi vật thể bị biến dạng,
khoảng cách giữa các phần
tử trong nó bị thay đổi
Lực liên kết giữa các phần tử
——> tăng lên. Phần tăng của lực
liên kết gọi là nội lực
P
1 P
2
P
3
P
4

A
B
•
•
+ Lực phân bố
+ Điểm đặt tại các phần tử
(bên trong vật thể)
1.3.2. Phương pháp mặt cắt - Các thành phần nội lực
P
1

P
2

P
3

P
4

Xét vật thể cân bằng bởi 4 lực:
(P
1
, P
2
, P
3
, P
4
).

Trong vật thể sẽ có hệ nội lực
P
1

P
2

P
3

P
4

π
Dùng mặt phẳng π vuông góc với
trục thanh (mặt cắt ngang), cắt
thanh làm 2 phần (A và B).
A
B
P
1

P
2

P
3

R
z

y
x
Giữa phần A lại. Trên mặt cắt sẽ có hệ nội
lực (là lực phân bố theo quy luật nào đó mà
ta chưa biết), Hợp lực R của nội lực ta luôn
luôn tìm được nhờ sự cân bằng của phần A
(dưới tác dụng của ngoại lực và nội lực)
A
1.3.2. Phương pháp mặt cắt - Các thành phần nội lực
P
1

P
2

N
z

z
y
x
Q
y

Q
x

M
z

M
x

M
y

Phân tích hợp lực R thành các thành phần
theo các trục toạ độ và ác mô men quay
quanh các trục toạ độ, ta được:
+ Thành phần theo trục z ký hiệu là N
Z
, gọi là lực dọc.
+ Thành phần theo trục x và y ký hiệu là Q
X
và

Q
Y
, gọi là lực ngang hoặc lực
cắt.
+ Mô men quay quanh trục z ký hiệu là M
Z
, Gọi là mô men xoắn
+ Mô men quay quanh trục x và y ký hiệu là M
X
và M
Y
, Gọi là mô men uốn
Như vậy ta có 6 thành phần nội lực.
Quy ước dấu của nội lực:

N
Z
>0
z
y
x
+ Lực dọc dương khi có
chiều đi từ trong ra ngoài mặt cắt
(trùng với pháp tuyến ngoài của mặt
cắt).
Q
Y
>0
z
y
x
n
Q
X
>0
+ Lực cắt Q
X
và

Q
Y
dương
khi quay pháp tuyến ngoài của mặt
cắt một góc 90
0

thuận chiều kim đồng
hồ (trong mặt phẳng chứa pháp
tuyến và lực cắt) thì chiều của pháp
tuyến và lực cắt trùng nhau.
y
z
x
M
z
>0
y
x
+ Mô men M
Z
dương khi
nhì vào mặt cắt thấy nó quay thuận
chiều kim đồng hồ.
z
y
x
M
x
>0
M
y
>0
+ Mô men M
X
hoặc M
Y

dương khi nó làm căng các thớ về
phía dương của trục y hoặc trục x.
Thảo luận

1. Gọi đúng tên các thành phần nội lực trên mặt cắt

2. Vẽ đúng các thành phần nội lực trên mặt cắt (chiều dương).
Tìm nội lực
Dùng các phương trình cân bằng:
Σ N
z
= N
z
+ ΣP
iz
= 0 → N
z
= - ΣP
iz
ΣQ
x
= Q
x
+ ΣP
ix
= 0 → Q
x
= - ΣP
ix

ΣQ
y
= Q
y
+ ΣP
iy
= 0 → Q
y
= - ΣP
iy
ΣM
x
= M
x
+ ΣM
x
(P
i
) = 0 → M
x
= - ΣM
x
(P
i
)
ΣM
y
= M
y
+ ΣM

y
(P
i
) = 0 → M
y
= - ΣM
y
(P
i
)
ΣM
z
= M
z
+ ΣM
z
(P
i
) = 0 → M
z
= - ΣM
z
(P
i
)
y
x
M
z
M

y
M
x
R
P
1
P
2
Q
x
Q
y
N
z
z
A
Trên mặt cắt ngang
1.1.3.3.Ứng suất
F
P
p
tb
∆
∆
=
→
→
F
P
p

∆
∆
=
→
→∆
→
0F
lim
Ứng suất trung bình
Ứng suất tại C
y
x
∆P
P
1
P
2
z
A
∆F
C
y
x
P
1
P
2
σ
z
z

A
τ
zy
τ
zx
C
Phân ứng suất tại c thành các
thành phần theo các trục tọa độ:
+Thành phần theo trục z: σ
z
Ứng suất pháp
+Thành phần theo trục x: τ
zx
Ứng suất tiếp
+Thành phần theo trục y: τ
zy
Ứng suất tiếp
Như vậy tại mỗi điểm, trên một mặt
cắt qua đó, có 3 thành phần ứng
suất:
1 ứng suất pháp và 2 ứng suất tiếp
Quy ước dấu của ứng suất
+ Ứng suất pháp: Dương khí có chiều cùng với chiều của pháp tuyến
ngoài của mặt cắt (đi từ trong ra ngoài mặt cắt)
+ Ứng suất tiếp: Dương khi quay pháp tuyến ngoài của mặt cắt một góc
90
0
thuận chiều kim đồng hồ trong mặt phẳng chứa ưng ssuất và pháp
tuyến, thì chiều của ứng suất và pháp tuyến trùng nhau
Ứng suất trên các mặt qua một điểm

Tại mỗi điểm trong vật thể, nếu dùng các mặt cắt theo các
phương khác nhau ta tìm được các giá trị ứng suất khác nhau
Nếu dùng ba mặt cắt vuông
góc với nhau và lập hệ trục
tọa độ vuông góc với ba mặt
đó
Như vậy có 9 thành phần ứng suất:
- 3 ứng suất pháp: σ
x
, σ
y
, σ
z
,

- 6 ứng suất tiếp: τ
xy
, τ
xz
, τ
yx
, τ
yz
,τ
zx
, τ
zy
,
x
z

σ
x

σ
z

τ
xy
τ
zx
τ
zy
y
τ
yz
τ
xz
σ
y

τ
yx
Thảo luận

1. Gọi đúng tên các thành phần ứng suất trên mặt cắt

2. Vẽ đúng các thành phần ứng suất trên mặt cắt.