Bài giảng Cơ kỹ thuật - Phần I: Sức bền vật liệu - Dư Văn Rê

BÀI GiẢNG 
CƠ 
KỸ THUẬT 
Giảng viên: DƯ VĂN RÊ 
PHẦN I 
SỨC BỀN 
VẬT LiỆU 
MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU 
I. MỤC ĐÍCH: 
- Tác dụng của lực lên chi tiết. 
- Quan hệ giữa lực và biến dạng. 
- Giải quyết bài toán bền cho chi tiết chịu lực. 
II. YÊU CẤU: 
- Dự giờ và ghi chép đầy đủ. 
- Tham khảo tài liệu. 
- Thực hiện tất cả bài tập. 
III. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 
- Sức bền vật liệu. 
- Cơ kỹ thuật. 
KHÁI NiỆM CƠ BẢN 
I. NỘI LỰC, NGOẠI LỰC, ỨNG SUẤT 
1. Ngoại lực: 
2. Nội lực: 
3. Ứng suất: 
II. CÁC TRẠNG THÁI CHỊU LỰC CỦA VẬT LiỆU. 
1. Vật liệu chịu kéo. 
2. Vật liệu chịu nén. 
3. Vật liệu chịu uốn. 
4. Vật liệu chịu xoắn. 
5. Vật liệu chịu cắt. 
NGOẠI LỰC 
Ngoại lực có thể là: 
+ Trọng lượng của vật nặng. 
+ Lực lò xo. 
+ Áp suất của lưu chất. 
+ Áp suất do dãn nở nhiệt. 
. . . . . . 
Ngoại lực là lực tác động lên vật thể từ 
những yếu tố bên ngoài xung quanh vật 
thể. 
+Lực tập 
trung. 
+Lực phân 
bố. 
NỘI LỰC 
Nội lực là lực liên kết giữa các 
phần tử vật liệu để chống lại sự 
biến dạng do ngoại lực tác dụng. 
Vật liệu đẳng hướng thì nội lực 
 theo các phương đều như nhau. 
Vật liệu không đẳng hướng thì nội lực 
 theo các phương không bắng nhau. 
ỨNG SUẤT 
Ứng suất là nội lực 
trên một đơn vị diện 
tích chịu lực của vật 
liệu. 
Ta có các dạng ứng suất cơ bản: 
+ Ứng suất kéo. 
+ Ứng suất nén. 
+ Ứng suất uốn. 
+ Ứng suất xoắn. 
VẬT LiỆU CHỊU KÉO 
VẬT LiỆU CHỊU KÉO 
Ứng suất kéo cho phép của một số vật liệu: [σk] 
Thép thường CT3 37 – 47 Kg/mm2 
Gang xám 15 – 36 Kg/mm2 
Đồng thau 26 – 33 Kg/mm2 
Nhôm dẽo 15 – 40 Kg/mm2 
Nhôm đúc 15 – 30 Kg/mm2 
Nhựa PVC 550 Kg/cm2 
Phíp 500 – 600 Kg/cm2 
Gỗ nhóm V (dọc thớ) 450 – 690 daN/cm2 
VẬT LiỆU CHỊU NÉN 
VẬT LiỆU CHỊU NÉN 
Ứng suất nén cho phép của một số vật liệu: [σn] 
VẬT LiỆU CHỊU UỐN 
VẬT LiỆU CHỊU UỐN 
Ứng suất uốn cho phép của một số vật liệu: [σu] 
VẬT LiỆU CHỊU XOẮN 
VẬT LiỆU CHỊU XOẮN 
Ứng suất xoắn cho phép của một số vật liệu: 
Gỗ nhóm V 1 – 1,8 daN/cm2 
VẬT LiỆU CHỊU CẮT 
VẬT LiỆU CHỊU CẮT 
Ứng suất cắt cho phép của một số vật liệu: [حc] 
CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN 
TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN. 
I. BÀI TOÁN THIẾT KẾ. 
II. BÀI TOÁN KiỂM TRA. 
BÀI TOÁN THIẾT KẾ 
1. CHI TiẾT CHỊU KÉO – NÉN. 
2. CHI TiẾT CHỊU UỐN. 
3. CHI TiẾT CHỊU XOẮN. 
4. CHI TiẾT CHỊU CẮT. 
TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 
1. Xác định sơ đồ tải trọng ( lực). 
2. Giải phóng liên kết, xác định phản lực. 
3. Xác định biểu đồ nội lực. 
4. Tính toán các mặt cắt nguy hiểm. 
 ( Xác định thông số mặt cắt chi tiết) 
BÀI TOÁN THIẾT KẾ 
 CHI TiẾT CHỊU KÉO – NÉN. 
Chi tiết chịu kéo: 
 σK = Pk / S ≤ [σK ] ( N/mm2 ) 
Chi tiết chịu nén: 
σn = Pn / S ≤ [σn ] ( N/mm2 ) 
Trong đó: 
 S : diện tích tiết diện cắt ngang của chi tiết. 
 [σK ], [σn ]: Ứng suất kéo, Ứng suất nén 
cho phép của vật liệu. 
S ≥ P/ [σ ] (mm2) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt của chi tiết. 
BÀI TOÁN THIẾT KẾ 
 CHI TiẾT CHỊU UỐN. 
 σu = M / Wu ≤ [σu ] ( N/mm2) 
Trong đó: 
 M: Monent uốn tại mặt cắt tính 
toán. 
 Wu: Moment chống uốn của chi tiết. 
 [σu ]: Ứng suất uốn cho phép của 
vật liệu. 
Wu ≥ M /[σu ] ( mm3) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt của 
chi tiết. 
BÀI TOÁN THIẾT KẾ 
 CHI TiẾT CHỊU XOẮN. 
ح= Mx / Wx ≤ [ح ] (N/mm2) 
Trong đó: 
 Mx: Monent xoắn tại mặt cắt tính 
toán. 
 Wx: Moment chống xoắn của chi 
tiết. 
 [ح]: Ứng suất xoắn cho phép 
của vật liệu. 
Wx ≥ Mx / [ح ] ( mm4) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt của 
chi tiết. 
BÀI TOÁN THIẾT KẾ 
 CHI TiẾT CHỊU CẮT. 
C 
حc = P / S ≤ [حc ] ( N/mm2) 
Trong đó: 
S: diện tích tiết diện cắt ngang của chi tiết. 
 [حc ]: Ứng suất cắt cho phép của vật liệu. 
 S ≥ P/[حc ] ( mm2) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt của chi tiết. 
BÀI TOÁN KiỂM TRA 
1. CHI TiẾT CHỊU KÉO – NÉN. 
2. CHI TiẾT CHỊU UỐN. 
3. CHI TiẾT CHỊU XOẮN. 
4. CHI TiẾT CHỊU CẮT. 
TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 
1. Xác định sơ đồ tải trọng ( lực). 
2. Giải phóng liên kết, xác định phản lực. 
3. Xác định biểu đồ nội lực. 
4. Tính toán các mặt cắt nguy hiểm. 
 ( So sánh dữ liệu đã có so với tính toán) 
BÀI TOÁN KiỂM TRA 
CHI TiẾT CHỊU KÉO – NÉN. 
Chi tiết chịu kéo: 
 σK = Pk / S ≤ [σK ] 
Chi tiết chịu nén: 
σn = Pn / S ≤ [σn ] 
Trong đó: 
 S : diện tích tiết diện cắt ngang của chi tiết. 
 [σK ], [σn ]: Ứng suất kéo, Ứng suất nén 
cho phép của vật liệu. 
S ≥ P / [σ ] (mm2) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt cần thiết, so 
sánh với kích thước cần kiểm tra. 
BÀI TOÁN KiỂM TRA 
 CHI TiẾT CHỊU UỐN. 
σu = M / Wu ≤ [σu ] 
Trong đó: 
 M: Monent uốn tại mặt cắt tính 
toán. 
 Wu: Moment chống uốn của chi tiết. 
 [σu ]: Ứng suất uốn cho phép của 
vật liệu. 
Wu ≥ M/[σu ] ( mm3) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt cần 
thiết, so sánh với kích thước cần kiểm tra. 
BÀI TOÁN KiỂM TRA 
CHI TiẾT CHỊU XOẮN. 
ح = Mx / Wx ≤ [ح ] 
Trong đó: 
 Mx: Monent xoắn tại mặt cắt tính 
toán. 
 Wx: Moment chống xoắn của chi 
tiết. 
 [ح]: Ứng suất xoắn cho phép 
của vật liệu. 
Wx ≥ Mx /[ح ] ( mm4) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt cần 
thiết, so sánh với kích thước cần kiểm tra. 
BÀI TOÁN KiỂM TRA 
 CHI TiẾT CHỊU CẮT. 
C 
حc = P / S ≤ [حc ] 
Trong đó: 
S: diện tích tiết diện cắt ngang của chi tiết. 
 [حc ]: Ứng suất cắt cho phép của vật liệu. 
S ≥ P/ [حc ] ( mm2) 
Từ đó ta xác định kích thước mặt cắt cần thiết, 
 so sánh với kích thước cần kiểm tra. 
HẾT PHẦN SỨC BỀN VẬT LiỆU