Bài thuyết trình sức bền vật liệu

Chia sẻ: Nguyen Vu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

92
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Độ bền (ký hiệu: δ) là đặc tính cơ bản của vật liệu. Người ta định nghĩa độ bền như là khả năng chịu đựng không bị nứt, gãy, phá hủy dưới tác động của ngoại lực lên vật thể. Độ bền có thể hiểu rộng hơn, vì vậy người ta chia ra thành các đặc tính về độ bên theo cách tác động ngoại lực khác nhau: độ bền kéo, độ bền nén, độ bền cắt, độ bền uốn, độ bền mỏi, độ bền va đập, giới hạn chảy... ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình sức bền vật liệu

Chương 3: Đ i h c Công nghi p TP. HCM. Môn h c: KÉO - NÉN S C B N V T LI U Đư ng Công Truy n ng su t ng su t = L c/Đơn v di n tích [N/m2] (CƯ NG Đ C A N I L C) NG SU T - STRESS • ng su t pháp: • ng su t ti p:
ng su t pháp trung bình trong thanh ng su t pháp trung bình trong thanh ch u l c d c tr c ch u l c d c tr c P P =σ A ⇒ σ = A (N/m2) (Kéo) (Nén) Quy trình tính ng su t pháp Ví d 1 • Xác đ nh ng su t pháp trung bình max. Cho P σ= (N/m2) thanh có kích thư c w = 35 mm, t = 10 mm A • Tính n i l c (l c d c) • Tính ng su t
Ví d 1 Ví d 1 • Tính n i l c: P max t i ti t di n BC • Tính ng su t max: P max t i ti t di n BC Ví d 2 Ví d 2 • Xác đ nh ng su t pháp trung bình trong các thanh AB (D = 10 mm) và BC (D = 8 mm). Cho đèn có kh i lư ng m = 80 kg.
Ví d 2 Ví d 2 • Tính n i l c: • ng su t trong các thanh: Ví d 3 Ví d 3 • M t v t đúc b ng thép có tr ng lư ng riêng là 490 lb/ft3. Xác đ nh ng su t nén trung bình t i các đi m A và B.
Ví d 3 Ví d 3 • Tính n i l c: • Tính n i l c: • ng su t nén trung bình: + ↑ ∑ Fz = 0; P − Wst = 0 P ⇒ P = 2381 lb σ= A = 9.36 lb / in 2 (1 ft = 12 inch) Ví d 4 Ví d 4 • Xác đ nh kho ng cách x sao cho ng su t nén trung bình t i C b ng ng su t kéo trung bình trong c n AB. Cho c n AB có ti t di n 400 mm2 và di n tích ti p xúc t i g i C là 650 mm2.
Ví d 4 Ví d 4 • ng su t pháp trung bình: • Tính n i l c: ng su t ti p trung bình ng su t ti p trung bình (V = F) V τ = (N/m2) A (V = F/2)
Quy trình tính ng su t ti p Ví d 5 • Xác đ nh ng su t pháp và ng su t ti p trung V bình t i các ti t di n (a) a-a và (b) b-b. Cho thanh τ = (N/m2) có ti t di n vuông v i c nh là 40 mm. A • Tính n i l c (l c c t) • Tính ng su t Ví d 5 Ví d 5 Ti t di n a-a: Ti t di n b-b: • Tính n i l c: • Tính n i l c: ⇒ • Tính ng su t: Lưu ý: có th s d ng tr c x’, y’
Ví d 5 Ví d 6 • Xác đ nh ng su t ti p trung • ng su t trung bình: bình gây ra trong (a) c n thép (D = 10 mm) t i v trí Ti t di n b-b có kích thư c: ti p xúc v i tư ng và (b) 2 Chi u dày = 40 mm b m t g ti p xúc bên ngoài Chi u r ng = 40 mm/(sin60) c n (abcd). = 46.19 mm Ví d 6 Ví d 6 • Tính n i l c: • ng su t ti p trung bình (a):
Ví d 6 Ví d 7 • ng su t ti p trung bình (b): • Xác đ nh ng su t nén trung bình t i ti t di n AB và BC, và ng su t ti p trung bình trong m t ph ng t o b i EBD. Ví d 7 Ví d 7 • Tính n i l c: • Tính n i l c: F A B = 3 6 0 lb . FBC = 4 8 0 lb. V = 3 6 0 lb .
Ví d 7 ng su t cho phép - H s an toàn • ng su t ti p trung bình: • S d ng h s an toàn (factor of safety – F.S.) đ xác đ nh ng su t cho phép F F .S . = fail Fallow σ = 240 psi P σ fail ( ng su t phá AB σ= A ⇒ F .S . = σ allow h y/ ng su t σ BC = 1 6 0 p si cho phép) τ fail τ= V ⇒ F .S . = A τ allow τ = 80 psi • Đ i v i v t li u d o, σfail là gi i h n ch y σY • Đ i v i v t li u dòn, σfail là gi i h n b n σU L a ch n kích thư c cho các ph n t có Ba bài toán cơ b n liên k t đơn gi n • Ki m tra b n P V P P σ= ≤ σ allow τ= ≤ τ allow σ= ≤ σ allow ⇒ A≥ A A A σ allow • L a ch n kích thư c V V A≥ P A≥ V τ= ≤ τ allow ⇒ A≥ σ allow τ allow A τ allow • T i tr ng cho phép P ≤ σ allow A V ≤ τ allow A
L a ch n kích thư c cho ph n t ch u kéo L a ch n kích thư c cho bulong ch u l c c t L a ch n kích thư c cho ph n t b c t do L a ch n kích thư c cho ph n t ch u nén l c d c tr c
Quy trình l a ch n kích thư c Ví d 8 • Xác đ nh đư ng kính nh nh t c a các ch t liên k t • Tính n i l c (l c d c, l c c t) A và B và đư ng kính c a c n BC. Cho ng su t cho phép c a các ch t là τallow= 90 MPa và ng su t kéo • Tính kích thư c c n thi t cho phép c a c n BC là σ(t)allow= 115 MPa. P V A≥ A≥ σ allow τ allow 6 kN 2m 1m Ví d 8 Ví d 8 • Tính n i l c: • Đư ng kính ch t: 6 kN 2m 1m dA= 6.3 mm ⇒ Ch n dA= 7 mm dB= 9.7mm ⇒ Ch n dB= 10 mm
Ví d 8 Ví d 9 • Đư ng kính c n: • Xác đ nh đư ng kính c n thi t c a ch t b ng thép (D = ¼ in.) t i C. Cho ng su t cho phép c a ch t là τallow= 8 kpi. dBC= 8.59 mm ⇒ Ch n dBC= 9 mm + ∑ M C = 0; Ví d 9 Ví d 9 FAB = 3 kpi • Tính n i l c: • Đư ng kính ch t: + → ∑ Fx = 0; Cx = 1 kpi V A= = 0.3802 in2 + → ∑ Fy = 0; τ allow C y = 6 kpi d2 A=π ⇒ d = 0.696 in. 4 Ch n d = ¾ in. = 0.750 in. FC = C x2 + C y = 6.082 kpi 2
Ví d 10 Ví d 10 • Xác đ nh đư ng kính nh nh t d c a c n và chi u dày • Tính n i l c: nh nh t (tmin) c a đĩa. Cho ng su t kéo cho phép c a c n là σallow= 60 MPa và ng su t c t cho phép c a đĩa là τallow= 35 MPa. Ví d 10 Ví d 11 • Đư ng kính c n: • Xác Pmax sao cho ng su t gây ra trong tr c (D = 60 P mm) và bi không vư t quá ng su t cho phép. Cho A= = 0.3333(10−3 ) m2 σ(b)allow= 75 MPa và σ(t)allow= 55 MPa. σ allow d2 A =π ⇒ d = 20.6 mm 4 • Chi u dày đĩa: V A= = 0.5714(10 −3 ) m 2 τ allow A = π × d × t ⇒ t = 4.45 mm t = 4.54 mm
Ví d 11 Ví d 11 • Tính n i l c: • ng su t tr c: P A= ⇒ P = 51.8 kN σ (t ) allow • ng su t bi: P A= ⇒ P = 55 kN σ (b ) allow Ch n Pmax= 51.8 kN Bi n d ng dài dư i tác đ ng c a t i d c tr c δ L1 − L0 ε= = BI N D NG - STRAIN L0 L0 L0 L1 Bi n d ng là đ i lư ng không th nguyên
Ví d 12 Ví d 12 Xét ph n t vi phân dz. Chi u dài c a ph n t vi phân M t c n ch u tác đ ng b i s tăng dz dư i tác d ng c a nhi t đ c a nhi t đ d c theo tr c c a nó, bi n d ng d c tr c thay đ i theo z (đơn v là mét), εz = 40(10-3)z1/2. Chi u dài c a c n dư i tác d ng c a nhi t đ Xác đ nh: - Kho ng d ch chuy n đi m B b i s tăng c a nhi t đ - Bi n d ng dài trung bình c a c n Kho ng d ch chuy n đi m B b i s tăng c a nhi t đ Ví d 12 Ví d 13 Xác đ nh bi n d ng dài trung bình c a dây BC. Cho θ Kho ng d ch chuy n đi m B b i s tăng c a nhi t đ = 0.002 rad Bi n d ng dài trung bình c a c n
Ví d 13 Đ C TÍNH CƠ H C C A V T LI U Bi n d ng dài trung bình: Thí nghi m kéo - nén Liên h gi a ng su t và bi n d ng P σ= A δ ε= L
Bi u đ ng su t và bi n d ng Bi u đ ng su t và bi n d ng Quá trình ch u l c c a v t th có th chia ra làm 3 giai đo n: P - Giai đo n đàn h i (gi i h n t l ): σ pl = pl P A0 σ= PY A - Giai đo n ch y (gi i h n ch y): σY = δ A0 ε= (Vùng đàn h i) L - Giai đo n c ng c (tái b n) (gi i h n b n): P σU = U A0 Bi u đ ng su t và bi n d ng Bi u đ ng su t và bi n d ng đ i v i v t li u d o Đ dãn dài tương đ i: L1 − L0 δ (%) = (100% ) L0 Đ th t t đ i: A0 − A1 ψ ( %) = (100% ) A0 (Thép) (Nhôm)
Bi u đ ng su t và bi n d ng đ i v i Đ nh lu t Hooke (Hooke’s law) v t li u dòn Mô t s liên h tuy n tính gi a ng su t và bi n d ng trong vùng đàn h i σ = Eε E: Môđun đàn h i (Elastic V t li u không có modulus) hay môđun Young gi i h n t l và gi i P σU = U (Young’s modulus) h n ch y mà ch có A0 gi ih nb n (Gang) T s Poisson, υ Đ nh lu t Hooke t ng quát 1 T s Poisson εx =  σ x −ν (σ y + σ ) E  z  δ εz = 1 σ y −ν (σ z + σ L εy =  x )  E δ' 1 εx = εy = z εz = σ z −ν (σ x + σ ) r E  y  εx εy τ xy τ xz τ yz υ=− =− γ xy = γ xz = γ yz = εz εz z G G G
Th năng bi n d ng đàn h i – strain energy Ví d 14 Xác đ nh mô đun đàn h i E và gi i h n ch y σY 1  1  ∆U =  ∆F  ε ∆z =  ∆x∆y  ε ∆z d a trên đ l ch 0.2% 2  2  Xác đ nh gi i h n b n và gi i h n phá h y t ∆V = ∆x∆y∆z bi u đ σ – ε ∆U 1 u= = σε ∆V 2 Hay: 1σ2 u= 2 E Ví d 14 Ví d 15 Mô đun đàn h i: Xác đ nh đ dãn dài δ c a c n b ng nhôm dư i σ pl 50 ksi tác d ng c a l c d c tr c 10 kN và δ sau khi = 31.2 (10 ) ksi 3 E= = ε 0.0016 in./ in. ngưng tác d ng c a l c d c tr c. Cho E = 70 Gi i h n ch y: GPa. PY σY = = 68 ksi A0 Gi i h n b n: P σU = U = 108 ksi A0 Gi i h n phá h y: Pf σf = = 90 ksi A0