tổng hợp các loại bài tập sức bền vật liệu

ĐỀ BÀI TIỂU LUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ BÀI TẬP SỨC BỀN VẬT LIỆU HỆ CAO ĐẲNG THỜI LƯỢNG 30 TIẾT CHƯƠNG 2 KÉO NÉN ĐÚNG TÂM 2 1 Cho các thanh chịu lực như hình.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP SỨC BỀN VẬT LIỆU

HỆ CAO ĐẲNG THỜI LƯỢNG: 30 TIẾT

CHƯƠNG 2 : KÉO - NÉN ĐÚNG TÂM

2.1 Cho các thanh chịu lực như hình vẽ Vẽ biểu đồ lực dọc

2.2 Vẽ biểu đồ lực dọc và xác định biến dạng dọc tuyệt đối l của thanh Cho

2.4 Cho thanh chịu lực như hình vẽ Cho biết: F = 2cm2, E = 2.104kN/cm2 Hãy:a/ Vẽ biểu đồ lực dọc Nz.

b/ Tính ứng suất và biến dạng toàn phần của thanh

vẽ Biết vật liệu có môđun đàn hồi E = 2.104 KN/ cm2; chiều dài a = 1 m Hãy:

a/ Vẽ biểu đồ lực dọc xuất hiện trong trục

b/ Tính ứng suất trên các đoạn của trục

c/ Tính biến dạng tuyệt đối l của trục AD

2.9 Cho cột có bậc chịu lực như hình vẽ Biết P1 = 20KN, P2 = 50KN, P3 = 70KN,

2.7 Tính độ biến dạng dài tuyệt của một cột thép

có bậc chịu lực như hình vẽ biết l1 = 50cm, l2 =

60cm, l3 = 20cm, l4 =60cm, F1=10cm2, F2=20cm2,

E=2.104kN/cm2

(Kết quả: l = -0,5.10 -4 cm < 0, cột bị co lại)

2.8 Thanh thép tròn gồm 2 đoạn có diện tích mặt

cắt ngang là F1=20cm2, F2=40cm2 chịu tác dụng của

các lực dọc trục là P1=30kN, P2=50kN, P3=80kN như

hình vẽ Hãy:

a) Vẽ biểu đồ lực dọc

b) Tính ứng suất trong các đoạn

c) Tính biến dạng dọc tuyệt đối của thanh biết

E=20.103kN/cm2 Bỏ qua trọng lượng bản

thân của thanh

3 =1,5kN/cm 2,l 1 =15.10 -3 cm;l 2 =-10.10 -3 cm;

b) Tính ứng suất trên các đoạn của thanh

c) Tính biến dạng dọc tuyệt đối của toàn thanh

2.10 Cho thanh thẳng chịu lực như hình vẽCho biết: F1 = 10cm2, F2 = 20cm2, [σ]

= 10 kN/cm2 , E = 2.104kN/cm2 Hãy:

a) Vẽ biểu đồ lực dọc xuất hiện trong thanh

b) Tính biến dạng dọc tuyệt đối của thanh

c) Kiểm tra bền cho thanh

2.11 Cho trục chịu tải như hình,

b) Kiểm tra điều kiện bền của trục với   12 2

cm

KN





c) Nếu không thỏa điều kiện bền, xác định F thỏa điều kiện bền?

2.12 Cho trục chịu tải như hình,

với d = 5cm, a=1m

P1 =150KN, P2 =50KN, P3 =

200KN,

a) Vẽ biểu đồ nội lực trên các trục?

b) Kiểm tra điều kiện bền của trục với   12 2

cm

KN





c) Nếu không thỏa điều kiện bền, xác định d thỏa điều kiện bền?

2.13 Cho trục chịu tải như hình,

với

P1 = 200KN, P2 = 150KN,

P3 =120KN, d= 4cm, a = 1m,

Hình 4-30

a) Vẽ biểu đồ nội lực trên các trục?

b) Kiểm tra điều kiện bền của trục với   12 2

2a 4a =12

x y

7

CHƯƠNG 3: ĐẶC TRƯNG CỦA MẶT CẮT NGANG

1 Tìm vị trí trọng tâm và tính moment quán tính chính trung tâm các hình sau.Kích thước được ghi trên hình bằng cm

Hình 3.8

Hình 3.9 Hình 3.10

CHƯƠNG 4: XOẮN THUẦN TÚY

4.1 Thanh chịu xoắn với m1 = 5kNm và m2 = 7kNm, G = 8.103kN/m2, theo sơ đồhình 6.10

a) Xác định góc xoắn tại đầu tự do của thanh

b) Nếu đường kính của thanh không thay đổi và bằng 80mm thì góc xoắn tạiđầu tự do của thanh là bao nhiêu?

(3)

4.3 Vẽ biểu đồ moment xoắn, tính ứng suất tiếp lớn nhất và góc xoắn giữa haiđầu thanh chịu lực như hình sau Cho G = 8.106 N/cm2, đường kính mặt cắtthanh d = 8 cm

4.4 Cho một thanh tròn đặc chịu lực như hình vẽ Hãy xác định giá trị cho phépcủa [M] theo điều kiện bền, cho biết đường kính d1=3cm, d2=4cm và ứng suất

4.6 Trục truyền AD chịu các mô-men tập trung vàcó kíchthước như hình Cho biết: M =1KN.m; d = 6 cm; [] = 12KN/cm2;G=8.103KN/cm2

a)Vẽ biểu đồ mô-men xoắn nội lực

b)Kiểm tra trục theo điều kiện bền

c)Tính góc xoắn toàn phần của trục

4.7 Trục truyền cĩ sơ đồ chịu lực như hình Cho biết: G = 8.104MN/m2;

  30MN/m2

a) Vẽ biểu đồ momen xoắn Mz

b) Chọn đường kính D của trục chịu xoắn theo điều kiện bền?

c) Tìm gĩc xoắn tương đối giữa 2 đầu trục?

b) Chọn đường kính D của trục chịu xoắn theo điều kiện bền?

c) Tìm góc xoắn ABcủa toàn thanh?

4.9 Cho trục chịu lực như hình Biết M1= 750Nm, M2= 500Nm, m=500Nm/m

a) Tính mô-men xoắn nội lực trong từng đoạn của trục

b) Vẽ biểu đồ mô-men xoắn nội lực của trục

4.10 Một trục có đường kính d không đổi chịu các moment xoắn ngoại lực nhưhình Biết m1= 2387Nm, m2=1432 Nm, m3 = 7161Nm, m4 = 3342 Nm Chod=8cm, G=8.1010 N/m Hãy :

a) Vẽ biểu đồ moment xoắn nội lực

b) Tính ứng suất lớn nhất của trục

c) Tính góc xoắn của từng đoạn trục và góc xoắn của toàn trục

4.11 Xác định đường kính d của trục truyền chịu xoắn như hình Biết [τ]= 4500 N/cm2 , θ = ¼ ( o/m) , G = 8.106 N/cm2 , m1 = 216 Nm, m2 = 648 Nm.

4.14 Xác định đường kính d1 của trục truyền chịu lực như hình vẽ Cho biết ứngsuất tiếp cho phép [] = 4,5kN/cm2, [] = 0,250/m và G = 8.103kN/cm2.

Sau đó giả thuyết mặt cắt ngang là hình tròn rỗng Hãy xác định D và d, biết

=d/D=0,7 Xác định góc xoắn tương đối giữa 2 mặt cắt ngang A và B

CHƯƠNG 5: UỐN NGANG PHẲNG

5.1 Vẽ biểu đồ nội lực cho dầm có sơ đồ tính toán như các hình sau:

c)

d)

5.2 Dầm được đỡ trên hai gối đỡ A và C Các tải trọng và kích thước như hình

vẽ Biết: a=2m Hãy:

a) Xác định phản lực ở hai gối đỡ

b) Vẽ biểu đồ lực cắt và m ômen uốn phát sinh trong dầm

5.3 Cho dầm AB được dỡ trên hai gối A và B như hình vẽ Các kích thước và tải trọng như hình vẽ Biết a = 2m, q = 10kN/m, hãy:

a) Xác định phản lực ở hai gối đỡ

b) Vẽ biểu đồ lực cắt và biểu đồ momen uốn phát sinh trong dầm

5.4 Cho dầm AB được dỡ trên hai gối A và B như hình Các kích thước và tải trọng như hình vẽ Biết a = 2m, q = 10kN/m, hãy:

c) Xác định phản lực ở hai gối đỡ

d) Vẽ biểu đồ lực cắt và biểu đồ momen uốn phát sinh trong dầm

5.5 Dầm AD được đỡ trên hai gối A và D Tiết diện mặt cắt ngang của dầm hìnhchữ nhật, các tải trọng và kích thước như hình vẽ.

Biết: P = 10 KN; q = 2 KN/m; m = 12 KN.m; a = 1m

a Tìm phản lực tại hai gối đỡ A và D

b Vẽ biểu đồ lực cắt QY, Mômen uốn MX phát sinh trong dầm

5.6 Vẽ biểu đồ nội lực và kiểm tra bền cho dầm chịu lực có sơ đồ như hìnhsau Vật liệu dầm có   10MN/m2;   2MN/m2

5.7 Xác định tải trọng P cho phép cho hai dầm có sơ đồ chịu lực như hình 5.1 a

và b Vật liệu dầm có ứng suất cho phép   16kN/cm2;   8kN/cm2, mặt cắtngang dầm là hình tròn có đường kính d = 20cm

Gợi ý: a) YA = P, YB = 2P b) YB = YC = P

qP

m

h =2b

5.8 Kiểm tra bền cho dầm chịu lực như hình 5.2 a và b khi: d = 10cm, mặt cắtchữ nhật 4 x 8 cm2, thép I12 Vật liệu   14kN/cm2;   8kN/cm2.

Gợi ý: a) YB = 5kN, YD = 2kN b) YB = 0, YD = 2kN

5.9 Cho dầm chịu lực theo sơ đồ như hình Cho biết   1kN/cm2 ;

  0,5kN/cm2

1 Vẽ biểu đồ lực cắt Qy và momen uốn Mx

2 Xác định kích thước tiết diện mặt cắt ngang theo ứng suất pháp cho phép

3 Kiểm tra bền cho dầm với kích thước vừa xác định theo ứng suất tiếp

5.10 Cho dầm chịu lực theo sơ đồ như hình 4.Cho biết   4,5kN/cm2;

  2,25kN/cm2

1 Vẽ biểu đồ lực cắt Qy và momen uốn Mx

2 Xác định đường kính D của dầm theo ứng suất pháp cho phép

3 Kiểm tra bền cho dầm với đường kính vừa xác định theo ứng suất tiếp

Hình 5.1

Hình 5.2

Hình 4

5.11 Cho dầm chịu lực theo hình 7.14 a và b có   14kN/cm2;   8kN/cm2.

a Tính đường kính d của dầm khi dầm làm bằng thép tròn

b Tìm số hiệu thép I, khi dầm làm bằng thép I

Gợi ý: a) YA = 2kN, MXA = 10kNm; b) YC = 2kN, MXC = 2kNm

5.12 Một dầm mặt cắt hình chữ nhật chịu lực như hình vẽ

a) Vẽ biểu đồ lực cắt và moment uốn

b) Tính giá trị ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại M phía trên đường trung hòatại mặt cắt nguy hiểm nhất

CHƯƠNG 6: THANH CHỊU LỰC PHỨC TẠP

6.1 Trục AK có mặt cắt ngang hình tròn đường kính d , được đỡ trên hai ổ lăn tại A và K Các tải trọng tác dụng lên trục và kích thước như hình vẽ Biết M = 50kN.m, P = 3kN,

[ϭ]=12kN/cm2 , a= 20cm Hãy:

a) Xác định phản lực liên kết tại A và K

b) Vẽ biểu đồ nội lực xuất hiện trong trục

(cm) 40

20

A

A 18

P O

40

40

10

x y C

b) Vẽ biểu đồ nội lực xuất hiện trong trục

6.3 Xác định giá trị tuyệt dối lớn nhất của ứng suất pháp và vị trí đường trunghòa tại mặt cắt nguy hiểm của dầm như hình 6.1 Xác định độ võng toàn phần tạiđầu tự do của dầm Kiểm tra độ bền của phần dưới cột bê tông có mặt cắt nganghình chữ nhật 18 x 20 cm2 Cho biết [σ]k = 60 N/cm2, [σ]n = 700 N/cm2

6.4 Một cột bê tông có mặt cắt hình vuông bị nén bởi lực P đặt lệch tâm tại Cnằm trên trục y Cho biết ứng suất tại A bằng 200 N/cm2, ứng suất tại B bằngkhông Xác định tải trọng P tác dụng lên cột, độ lệch tâm của tải trọng và ứngsuất nén lớn nhất của cột

Khối lượng trên 1m dài (KG)

d h

Khối lượng trên 1m dài (KG)

a x x

y y

Khối lượng trên 1m dài (KG)

B x xy

y

b

x 0

y 0 d u

Khối lượng trên 1m dài (KG)

Trị số cần tìm đối với trục

Góc nghiên

trục chính

g tâm