Đặc điểm Các Loại Liên Kết Phẳng Và Phản Lực Liên Kết . - Tài Liệu Text

1. Trang chủ >
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ >
3. Cơ khí - Chế tạo máy >

Đặc điểm Các loại liên kết phẳng và phản lực liên kết .

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (583.77 KB, 37 trang )

11

0.1.3. Đặc điểm

- Môn Sức bền vật liệu khảo sát nội lực và biến dạng của vật thực, nhưng vẫn áp dụng các kết quả của Cơ học lý thuyết sử dụng các phương trình cân bằng.- Mơn Sức bền vật liệu là một môn khoa học thực nghiệm với phương pháp nghiên cứu như sau:+ Quan sát thực tế. + Đề ra các giả thuyết và tính tốn.+ Thí nghiệm kiểm tra.0.2. Các nguyên nhân bên ngoài tác dụng lên vật thể. 0.2.1. Ngoại lực.Định nghĩa: Ngoại lực là lực tác dụng của mơi trường bên ngồi hay của các vậtthể khác lên vật thể đang xét. Phân loại ngoại lực. Ngoại lực gồm:- Tải trọng: Trị số, vị trí và tính chất của lực đã biết trước. - Phản lực: Lực phát sinh nơi tiếp xúc giữa vật thể đang xét với vật thể khác tùythuộc vào tải trọng. Tải trọng bao gồm lực phân bố tác dụng liên tục trên thể tích hay bề mặt có cường độ bằng giá trị lựcđơn vị thể tích hay diện tích, thứ nguyên là [lựcchiềudài3], [lựcchiều dài2] hoặc là lực phân bố theo chiều dài [lựcchiều dài]. Ngoài ra còn có lực tập trung, mơ men tập trung, mơ men phân bố.Tính chất 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 qntính dao động, chuyển động có gia tốc. 0.2.2. Các nguyên nhân khác.Bao gồm sự gia tăng của nhiệt độ, sự chế tạo khơng chính xác các chi tiết máy hay sự lún của các gối tựa trong công trình.

0.2.3. Các loại liên kết phẳng và phản lực liên kết .

a Gối di động khớp di động, con lăn: Liên kết cho phép thanh quay xung quanh một điểm và chuyển động tịnh tiến theo một phương nào đó. Liên kết hạn chế sự dichuyển của thanh theo phương vng góc với phương chuyển động tịnh tiến, nên theo phương này liên kết sẽ phát sinh một phản lực VA: hình 0.1j hay hình 0.1k. b Gối cố định khớp, bản lề: Liên kết cho phép thanh quay xung quanh một điểmvà hạn chế mọi chuyển động tịnh tiến trong mặt phẳng. Liên kết này phát sinh phản lực theo một phương bất kỳ trong mặt phẳng. Trong tính tốn ta thường phân lực này ra haithành phần vng góc nhau HAvà VAxem hình 0.1m và 01 n. c Ngàm: Liên kết hạn chế mọi chuyển động trong mặt phẳng. Tại ngàm phát sinhmột mô men phản lực và một phản lực theo phương bất kỳ, phản lực này thường được phân ra hai thành phần vng góc nhau xem hình 0.1o. Để xác định các phản lực, taxem thanh như vật rắn tuyệt đối và xét sự cân bằng của vật rắn đó dưới tác động của phản lực và tải trọng.0.3. Các giả thuyết cơ bản.Vì đối tượng khảo sát là vật thực, cho nên nếu xét đến mọi tính chất thực thì bài tốn sẽ rất phức tạp. Do vậy để q trình suy luận hay tính tốn được đơn giản mà vẫnđảm bảo được độ chính xác cần thiết, ta cần phải lược bỏ những tính chất khơng cơ bản và chỉ giữ lại tính chất cơ bản quyết định đến phẩm chất cơng trình hay chi tiết. Tức là tađưa ra các giả thuyết. Môn Sức bền vật liệu sử dụng ba giả thuyết cơ bản sau:12 Giả thuyết 1: Vật liệu có tính liên tục, đồng chất và đẳng hướng.- Vật liệu liên tục nghĩa là vật liệu chiếm đầy không gian vật thể. - Vật liệu đồng nhất khi tính chất cơ học và vật lý tại mọi điểm của nó giốngnhau. - Vật liệu đẳng hướng nghĩa là tính chất cơ lý xung quanh một điểm bất kỳ vàtheo hướng bất kỳ như nhau. Giả thuyết II: Vật liệu đàn hồi tuyệt đối và tuân theo định luật Hooke. Dưới tácdụng của nguyên nhân bên ngoài, vật thể bị thay đổi hình dạng, kích thước ban đầu. Tuy nhiên khi bỏ các nguyên nhân này đi thì vật thể có khuynh hướng trở về hình dạng vàkích thước ban đầu. Đó là tính đàn hồi của vật liệu và vật thể tương ứng và được gọi là vật thể đàn hồi. Nếu vật thể có khả năng trở về ngun hình dạng và kích thước ban đầuta gọi là vật thể đàn hồi tuyệt đối. Vật liệu làm việc tuân theo định luật Hooke khi tương quan giữa lực và biến dạng là tương quan bậc I.Vật liệu thỏa mãn giả thuyết II gọi là vật liệu đàn hồi tuyến tính. Đối với các loại vật liệu như thép, gang... nếu lực tác dụng nhỏ hơn một trị số giớihạn xác định nào đó, có thể xem như thỏa mãn giả thuyết này. Giả thuyết III: Biến dạng của vật thể là bé.Hệ quả của các giả thuyết: Trong q trình tính tốn ta có thể: - Sử dụng phép tính vi phân, tích phân, tức là có thể nghiên cứu một phân tố béđể suy rộng ra cho cả vật thể lớn. - Sử dụng sơ đồ không biến dạng, tức là xem điểm đặt của ngoại lực không đổitrong khi vật thể bị biến dạng. - Áp dụng được nguyên lý độc lập tác dụng hay còn gọi là nguyên lý cộng tácdụng: Tác dụng gây ra đồng thời do nhiều yếu tố bằng tổng tác dụng do từng yếu tố riêng rẽ gây ra.0.4. Lịch sử và sự phát triển của môn học.Sức bền vật liệu là môn khoa học thực nghiệm, được xây dựng trên một số kết quả và giả thuyết rút ra từ những thí nghiệm tương ứng với các bài toán cụ thể, sự lập luậntrên cơ sở thực nghiệm vừa mang tính khoa học vừa giúp cho việc thiết lập các cơng thức tính tốn ít phức tạp hơn về mặt toán học.Vào thế kỷ 17 Nhà bác học Galiles đã làm thí nghiệm về sự chịu lực của một dầm Côngxon để làm cơ sở cho các thiết kế và đóng các tàu biển phục vụ cho sự phát triểnhàng hải. Nhưng trên thực tế trong thế kỷ 17 chưa có các cơng trình tầm cỡ. Sự phát triển môn học Sức bền và các môn học của cơ học thực sự phát triển từ thế kỷ 18 đến nay.Năm 1729 Buynphighe đã đưa ra lý thuyết về quan hệ phi tuyến giữa ứng suất và biến dạng. Sau đó năm 1768 Hooke cho rằng ở một giai đoạn nào đó thì quan hệ ứng suất vàbiến dạng là quan hệ tỷ lệ thuận. Và trong các bài toán của Sức bền vật liệu chủ yếu vật liệu làm việc tuân theo định luật Hooke này.Các nhà bác học như Poisson, Euler, Lomorovsov, Ortrografski... đã có nhiều đóng góp cho sự phát triển của cơ học nói chung và cho mơn học Sức bền vật liệu nói riêng.Nhà bác học Người Pháp Navie đã cho ra đời giáo trình Sức bền vật liệu đầu tiên vào cuối thế kỷ 18.Sự phát triển môn học Sức bền vật liệu gắn liền với sự phát triển của lý thuyết đàn hồi tuyến tính và đàn hồi phi tuyến. Một số bài tốn khơng thể chứng minh qua conđường lập luận từ khoa học thực nghiệm mà cần phải giải bằng Lý thuyết đàn hồi. Vào cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, Ngành cơ học biến dạng đã phát triển hết sức rộng lớn,13 cùng với sự ra đời và phát triển của công nghệ thơng tin, những thành tựu về Tốn học vàVật liệu đã yêu cầu và tạo điều kiện cho ngành cơ học vật rắn biến dạng phát triển. Người ta ứng dụng các phương pháp sai phân, biến phân, phần tử hữu hạn... trong việc giải cácbài toán mà trước đây chưa giải được hoặc giải rất khó khăn. Cũng từ đó nhiều lý thuyết về các vật liệu dị hướng, vật liệu có độ bền lớn, vật liệu làm việc trong điều kiện nhiệt độcao và trong các môi trường ăn mòn khác nhau phát triển. Trong thế kỷ 20 còn xuất hiện lý thuyết dẻo, đàn nhớt, đàn dẻo, lý thuyết từ biến, lưu biến, lý thuyết phá hủy... đã giúpchúng ta nghiên cứu sâu hơn và toàn diện hơn sự làm việc, đồ bền, độ cứng vững, độ ổn định... của các bài toàn thực tế, do sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày nay đòi hỏi.Cơ học là một lĩnh vực rộng lớn, có thể là môi trường liên tục, môi trường rời rạc, môi trường thủy, khí, mơi trường nhiệt...Vì vậy những phương trình cân bằng về cơ bảngiống nhau, tùy theo môi trường cụ thể mà thay đổi một số thông số và hệ số, nhưng những phương trình này vẫn là những phương trình vi phân đạo hàm riêng.Có thể nói điều quan tâm trước tiên của cơ học vật rắn biến dạng là quan hệ giữa ứng suất và biến dạng xuất hiện trong vật liệu trong quá trình tác động của tải trọng. Vềmặt toán học ứng suất là một hàm số của biến dạng: σ = fε0-1 Trong đó:σ-Ứng suất; ε-Biến dạng. - Nếu vật liệu làm việc tuân theo định luật Hooke thì phương trình trên tuyến tínhhay còn gọi là đàn hồi tuyến tính. - Nếu quan hệ đó khơng phải là tuyến tínhbậc nhất nhưng vẫn thỏa mãn điều kiện quá trình đặt tải và cất tải là thuận nghịch. Nghĩa là khi đặttải, quan hệ giữa ứng suất σ và biến dạng ε làđường cong OAB, thì khi cất tải tương quan đó cũng giảm theo đường BAO đường khơng liêntục BAO thực tế trùng với đường liên tục BAO- trên hình BAO được vẽ tách ra để dễ nhìn và biếndạng mất đi hồn tồn khi khơng còn tải xem hình 0.2.Ta xem bài tốn này là đàn hồi nhưng khơng phải tuyến tính mà là đàn hồi phi tuyến vàbiểu thức 0.1 vẫn phù hợp. Chúng ta hãy xét thí nghiệm kéo một mẫu thép đại diện cho vật liệu dẻo, thì quanhệ giưã ứng suất và biến dạng được trình bày trên hình 0.3. Rõ ràng giai đoạn đầuOAlà đàn hồi tuyến tính vận liệu làm việc tuân theo định luật Hooke, tức là ứng suất và biến dạng là quan hệ bậc nhất. Đến điểm B nào đó, nếu tacất tải thì nó khơng theo đường cũ mà nó đi theo đường song song vớiOA. Khi tải trọng Hình 0.2: Quan hệgiữa ứng suất và biến dạngεA BOσε σA BC OP ∆lHình 0.3: Quan hệ giữa ứng suất vàbiến dạng khi kéo thépHình 0.5: Hiện tượngnới Hình 0.4: Hiệntượng sau tác dụng dão14 khơng còn nữa, vật thể còn có một lượng biến dạng thể hiện bằng đoạnOC. Biến dạng này được gọi là biến dạng dẻo hay biến dạng dư. Lý thuyết nghiên cứu quy luật hìnhthành biến dạng dẻo và trạng thái ứng suất tương ứng được gọi là lý thuyết dẻo. Chúng ta hãy lưu ý các tính chất sau đây của vật liệu:Một thanh thép treo chịu tác dụng lực kéo hình 0.4, khi đặt tải P gây nên một độ giãn dài∆l nào đó. Nếu để lực P khơng đổi này tồn tại lâu dài thì độ giãn tiếp tục tăng lên mặc dù sự tăng này rất chậm, hiện tượng này càng rõ rệt khi vật liệu làm việc ở mơitrường nhiệt độ cao. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng sau tác dụng hay hiện tượng dão.Một ví dụ khác: ta siết chặt êcu để ghép 2 tấm thép với nhau hình 0.5 bằng một lực nào đó, nghĩa là đã tạo cho bulơng một giá trị ứng suất nhất định. Nhưng đến một thờigian đủ dài nào đó ta nhận thấy êcu lỏng ra, nghĩa là ứng suất trong bulông giảm đi. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng nới.Hiện tượng sau tác dụng và hiện tượng nới đều thể hiện một bản chất của vật liệuđó là biến dạng tiếp tục thay đổi khi ứng suất do P sinh ra không đổi hay ứng suất giảm mối nối lỏng ra, khi biến dạng không thay đổi khoảng cách ban đầu của 2 tấm thép đãxác định được gọi chung là hiện tượng từ biến.Hiện tượng từ biến xuất hiện cả trong giai đoạn đàn hồi và giai đoạn chảy dẻo. Vì vậy lý thuyết từ biến được ứng dụng trong lý thuyết đàn hồi và cả lý thuyết dẻo.Gần đây đã phát sinh một ngành mới là lý thuyết cảm biến. Nó nghiên cứu những quy luật chung về sự phát sinh và phát triển của biến dạng theo thời gian của vật liệu donhững nguyên nhân khác nhau trong những điều kiện nhiệt động và hóa lý khác nhau. Lý thuyết cảm biến giúp cho ta xác định được biến dạng và ứng suất tại một điểm bất kỳtrong vật thể ở một thời điểm nào đó khi biết các thơng số của các yếu tố tác động bên ngoài và quá trình biến đổi các thơng số đó.CÂU HỎI TỰ HỌC :0.1. Những nhiệm vụ chính của mơn sức bền vật liệu ? 0.2. Những nhân tố nào thúc đẩy sự phát triển của môn học ?0.3. Đối tượng nghiên cứu của môn học? 0.4. Các giả thuyết cơ bản, giải thích các giả thuyết đó.0.5. Những nét chính của các môn học khác liên quan đến môn Sức bền vật liệu.- - ♣♣♣♣♣- -15

Chương 1

LÝ THUYẾT VỀ NỘI LỰC1.1. NỘI LỰC - PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT PPMC. 1.1.1. Định nghĩa nội lực.Trong vật thể, giữa các phần tử có các lực liên kết để giữ cho vật thể có một hình dáng nhất định. Khi có ngoại lực tác dụng, vật thể bị biến dạng, lực liên kết thay đổi đểchống lại biến dạng do ngoại lực gây ra. Lượng thay đổi của lực liên kết gọi là nội lực.

1.1.2 Phương pháp mặt cắt ppmc.

Để xác định nội lực trên mặt cắt ngang chứa điểm K của vật thể chịu lực như hình1.1, ta dùng ppmc như sau: Tưởng tượngdùng mặt phẳng π qua điểm K và thẳng gócvới trục thanh, cắt vật thể ra hai phần A và B, hình1.2. Xét sự cân bằng của một phần, vídụ phần A, hình 1.3. Phần A được cân bằng nhờ nội lực của phần B tác dụng lênphần A. Nội lực này phân bố trên diện tích mặt cắt của phần A và hợp lực của chúng cânbằng với các ngoại lực thuộc phần đang xét A. Ngược lại nếu ta xét sự cân bằng của phần B, thìphần A cũng tác dụng lên B các nội lực tương tự nhưng có chiều ngược lại.

1.1.3. Khái niệm về ứng suất.

Chung quanh điểm K trên mặt cắt thuộc phần A, ta lấy một phân tố điện tích vơcùng bé ∆F, hợp lực của nội lực tác dụng lên∆F là P ∆ , hình 1.4; 1.5.Ta có : PF P∆ ∆∆Ta gọi FP ptb∆ ∆= là ứng suất trung bìnhtại K. FP limp limpF tbF∆ ∆= =→ ∆→ ∆: ứng suất toàn phần hay là ứng suất thực gọi tắt là ứng suất tại K.Thứ nguyên của ứng suất là⎥ ⎦⎤ ⎢⎣ ⎡2di chiãưulỉûc, đơn vị thường dùng KNcm2, MNm2Thường người ta phân ứng suất ra hai thành phầ: - Thành phần vng góc với mặt cắt gọi là ứng suất pháp, ký hiệuσ . - Thành phần nằm trong mặt cắt gọi là ứng suất tiếp, kí hiệuτ . Như vậy2 2P τ+ σ=, P: Độ lớn của ứng suất tại K.P3P1P2P5P4P6Hình 1.1:Một vật thể chịu lựcHình 1.3: Sự cân bằng lực phần AA P1P2P3K P5P3P1P2P4P6π KA BHình1.2: Phương pháp mặt cắtK

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Sức bền vật liệu - Chương 1,2
  • 37
  • 4,828
  • 9

Tải bản đầy đủ (.pdf) (37 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(583.77 KB) - Sức bền vật liệu - Chương 1,2-37 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×