Microsoft Word CI2001 Suc ben Vat lieu Co khi docx Đại Học Quốc Gia TP HCM Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Kỹ thuật Xây dựng Vietnam National University – HCMC Ho Chi Minh City University of Technology[.]
Trang 1Đại Học Quốc Gia TP.HCM
Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Kỹ thuật Xây dựng
Vietnam National University – HCMC
Ho Chi Minh City University of Technology
Faculty ofCivil Engineering
Đề cương môn học
SỨC BỀN VẬT LIỆU (Strength of Materials)
Môn ĐA, TT, LV
Hình thức đánh giá - TN: sinh viên phải nộp báo cáo thí nghiệm mới được dự thi cuối học kì,
điểm Thí Nghiệm phải ≥ 5, điểm < 5 sẽ là điểm liệt cuối kỳ
- BTL và TL: sinh viên phải nộp bài tập lớn mới được dự thi cuối học kì
- Thi: tự luận, 90 phút, không được sử dụng tài liệu
Môn tiên quyết
Môn học trước Cơ lý thuyết
Môn song hành
CTĐT ngành Cơ khí, Môi trường, Giao thông
Trình độ đào tạo Đại học
Ghi chú khác Mỗi tuần 1 buổi, mỗi buổi 4 tiết, số lượng SV khoảng 80 cho 1 lớp
1 Mục tiêu của môn học (Course Description)
Môn học nhằm trang bị cho sinh viên những khái niệm và kiến thức cơ bản về ngoại lực và nội lực xuất hiện trong những hệ kết cấu đơn giản chịu tác dụng của các loại tải trọng khác nhau Mục đích việc phân tích các kết cấu cơ bản là xác định ứng suất, biến dạng và chuyển vị gây ra bởi tải trọng Đồng thời, môn học này cũng nhằm giúp cho sinh viên hiểu được cách phân tích các kết cấu đơn giản chịu các trường hợp tải trọng phức tạp và hiểu được hiện tượng mất ổn định của thanh chịu nén Qua môn học này sinh viên còn có một hiểu biết về sự ứng xử cơ học của vật liệu thiết yếu cho việc tính toán thiết kế an toàn cho mọi kết cấu trong các ngành kỹ thuật xây dựng và cơ khí
Aims:
The subject aims to equip the student with essential knowledge about external and internal forces occurring in simple structural elements under the action of various types of loadings The objective
of the analysis is the determination of the stresses, strains and displacements produced by the loads This subject also equips the student to analyze simple structures submitted to compound loadings Besides, this subject helps student studying the phenomenon of stability of bars under compression
In addition, this subject will also furnish an understanding of the mechanical behavior of materials, which is essential for the safe design of all structures in civil and mechanical engineering
Trang 2
Nội dung môn học bao gồm 11 Chương Sau các khái niệm và giả thiết mở đầu, lý thuyết nội lực được trình bày trong Chương 2 Ứng xử của thanh chịu kéo hoặc nén đúng tâm và các đặc trưng cơ học của vật liệu được nêu trong Chương 3 Các Chương 4, 5, 6, 7 đề cập đến các phần trạng thái ứng suất, quan hệ ứng suất - biến dạng; lý thuyết bền; đặc trưng hình học của mặt cắt ngang trước khi phân tích ứng xử bao gồm ứng suất, biến dạng, và chuyển vị của thanh chịu uốn phẳng trong Chương 8 Ngoài ra, Chương 9 trình bày ứng xử của thanh chịu xoắn thuần túy Sự phân tích ứng suất và chuyển vị của thanh chịu lực phức tạp như uốn xiên, uốn và kéo (nén), uốn và xoắn được đề cập trong Chương 10 Sự ổn định của thanh chịu nén với các điều kiện biên khác nhau và các phương pháp xác định lực tới hạn được diễn tả chi tiết trong các Chương 11
Course outline:
This subject matter is organized into 11 chapters Chapter 1 begins with a review of the foundamental concepts and assumptions and the importance of satisfying equilibrium The theory of
an internal forces is defined in Chapter 2 The analysis of normal stress in axial loaded members and discussion of some of the mechanical properties are given in Chapter 3 The concepts for transforming multiaxial states of stress, the relations stress and strain, the application of various theories of failure, and the geometric properties of an area are presented in Chapters 4, 5, 6 Chapter
7 provides the normal and transverse stress due to plane bending In Chapter 8 various methods for computing deflections of beams are covered Chapter 9 provides the shear stress in torsionally loaded members The analysis of simple structures submitted to compound loadings by the application of the principle of superposition for such cases as: unsymmetric bending, combined bending and tension or compression, combined bending and torsion, general compound loading is presented in Chapter 10 The concepts of buckling of columns and critical loads for studying the phenomenon of stability of bars under compression with various typers of supports by analytical method and practical one are given in Chapter 11
2 Tài liệu học tập
Sách, Giáo trình chính:
[1] Giáo Trình Sức Bền Vật Liệu, Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Thị Hiền Lương, Bùi Công Thành,
Lê Hoàng Tuấn, Trần Tấn Quốc, Nhà Xuất Bản ĐHQG TPHCM, 2007
[2] Bài tập Sức bền vật liệu, Bùi Trọng Lựu, và các tác giả, Nhà xuất bản ĐH&THCN, 2004
Sách tham khảo:
[3] Mechanics of Materials, Hibbeler R.C., Prentice Hall, 2003
[4] Mechanics of Materials, Gere J.M., Thomson Learning, 2001
[5] Mechanics of Engineering Materials, Benham, Crawford, 2nd Edition, Longman, 1996
3 Mục tiêu môn học (Course Goals)
- Có khả năng lựa chọn sơ đồ tính cho các kết cấu thực tế, mô hình hóa các nguyên nhân tác dụng Tính toán phản lực và vẽ biểu đồ nội lực trong bài toán phẳng
- Nắm vững bài toán kéo (nén) đúng tâm, hiểu các đặc trưng cơ học, ứng xử (quan hệ giữa ứng suất và biến dạng) của vật liệu trong quá trình chịu lực
- Nhận biết các trạng thái ứng suất của vật liệu và hiểu được các thuyết bền
- Có khả năng phân tích các đặc trưng hình học của một tiết diện bất kỳ
- Phân tích sự phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang trong hệ thanh, đánh giá độ bền của thanh
Trang 3trong các trường hợp chịu lực đơn giản như cắt, uốn…
- Xác định được chuyển vị và biến dạng của thanh khi chịu uốn và xoắn
- Phân tích ứng xử và tính toán hệ thanh khi chịu lực phức tạp
- Phân tích ổn định thanh chịu nén và ứng xử của thanh khi chịu uốn ngang, dọc đồng thời
- Có khả năng chuẩn bị và tiến hành các thí nghiệm để xác định các đặc trưng cơ học vật liệu,
xác định ứng xử của kết cấu thanh chịu các loại tải trọng khác nhau,… Có khả năng trình
bày vấn đề dưới dạng báo cáo kết quả của bài thí nghiệm và bài tập lớn
4 Chuẩn đầu ra môn học (Course Outcomes)
nhân tác dụng Tính toán phản lực và vẽ biểu đồ nội lực trong bài toán phẳng
1.1, 1.2 2.1
L.O.1.1 – Phân biệt được mô hình thật và mô hình tính toán, phân loại tải trọng và
nguyên nhân tác dụng, các giả thiết cơ bản
L.O.1.2 – Xác định được phản lực, thành phần nội lực tại một mặt cắt, cách thành
lập phương trình cân bằng, vẽ được biểu đồ nội lực
L.O.1.3 – Nắm vững các khái niệm biến dạng, chuyển vị, ứng suất pháp, ứng suất
tiếp tại một mặt cắt và các thành phần nội lực tương ứng
1.1.5, 1.2.1, 1.2.4 1.1.1, 1.1.5 1.2.1, 1.2.4 2.1.2, 2.1.3 1.1.5, 1.2.1
giữa ứng suất và biến dạng) của vật liệu trong quá trình chịu lực
1.1, 1.2 2.1
L.O.2.1 – Hiểu được qui luật phân bố ứng suất trong thanh kéo (nén) đúng tâm
L.O.2.2 – Xác định được nội lực, ứng suất, biến dạng và chuyển vị trong thanh
L.O.2.3 – Nắm vững các đặc trưng cơ học của vật liệu, tính chất cơ lý của vật liệu
dẽo và vật dòn
1.1.1, 1.2.4 1.2.1, 1.2.2 2.1.3
2.1, 3.2
L.O.3.1 – Hiểu được các trạng thái ứng suất và các thuyết bền
L.O.3.2 – Xác định được ứng suất hay biến dạng cho một trạng thái ứng suất bất kỳ
L.O.3.3 – Nắm vững các quan hệ ứng suất-biến dạng
1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3 3.2.5
2.1, 3.2
L.O.4.1 – Hiểu được các định nghĩa cơ bản như momen tĩnh, momen quán tính đối
với một trục, trục trung hòa
L.O.4.2 – Xác định được trọng tâm tiết diện, momen quán tính, momen tĩnh của tiết
diện
L.O.4.3 – Nắm vững các công thức chuyển trục song song và quay
1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3 3.2.5
của thanh trong các trường hợp chịu lực đơn giản như cắt, uốn…
1.1, 1.2 2.1, 3.2
L.O.5.1 – Hiểu được cách phân bố ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên mặt cắt
ngang thanh
L.O.5.2 – Xác định và đánh giá được độ bền của thanh khi chịu uốn
L.O.5.3 – Nắm vững các khái niệm về hệ số an toàn, ứng suất cho phép, tải trọng
cho phép và diện tích tiết diện tối thiểu
1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3 3.2.5
L.O.6.1 – Hiểu được phương pháp tích phân không hạn định hay phương pháp dầm
giả tạo
L.O.6.2 – Cách xác định chuyển vị và góc xoay thông qua các phương pháp, cách
chuyển đổi từ mô hình dầm thật sang mô hình dầm giả tạo
L.O.6.3 – Nắm vững qui luật phân bố ứng suất trong thanh chịu xoắn hay uốn
1.1.1,1.1.2, 1.1.4,1.2.5,2.2.4
2.1
L.O.7.1 – Hiểu và phân biệt được bài toán uốn xiên, uốn cộng kéo (nén), uốn cộng
xoắn hay chịu lực tổng quát
1.1.1, 1.1.2 1.2.4,1.2.1,
Trang 4STT Chuẩn đầu ra môn học CDIO
L.O.7.2 – Cách xác định trục trung hòa, biểu đồ ứng suất trong hệ thanh
L.O.7.3 – Nắm vững 3 bài toán cơ bản về kiểm tra bền
1.2.2,2.1.2
2.1, 3.2
L.O.8.1 – Hiểu được hiện tượng mất ổn định
L.O.8.2 – Cách xác định tải trọng hay ứng suất tới hạn
L.O.8.3 – Nắm vững các khái niệm độ mảnh, mất ổn định, hệ số điều kiện liên kết
1.1.1,1.1.2, 1.2.4, 2.1.3 3.2.5 L.O.9 Có khả năng chuẩn bị và tiến hành các thí nghiệm để xác định các đặc trưng cơ học
vật liệu, xác định ứng xử của kết cấu thanh chịu các loại tải trọng khác nhau,… Có
khả năng trình bày vấn đề dưới dạng báo cáo kết quả của bài thí nghiệm và bài tập
lớn
1.1, 1.2, 2.1,
L.O.9.1 – Hiểu được cách thu thập số liệu, phân tích kết quả và cách viết báo cáo
L.O.9.2 – Cách xác định đường cong quan hệ nội lực, chuyển vị, cách xác định
modun đàn hồi E, xác định chuyển vị trong thanh chịu uốn, xác định tải trọng tới
hạn thông qua thực nghiệm
L.O.9.3 – Nắm vững qui luật ứng xử của kết cấu thông qua thực nghiệm, có khả
năng diễn đạt kết quả
1.1.1,1.1.2, 1.2.4, 2.1.3
5 Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học
Tài liệu được đưa lên BKEL hàng tuần Sinh viên tải về, in ra và mang theo khi lên lớp học Điểm
tổng kết môn học được đánh giá xuyên suốt quá trình học và chi tiết như sau:
Thí nghiệm: 20%
Bài tập lớn/Tiểu luận: 30%
Thi: 50%
Điều kiện dự thi:
Nộp báo cáo thí nghiệm
Nộp Bài tập lớn/Tiểu luận
6 Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy
PGS TS Đỗ Kiến Quốc
PGS TS Bùi Công Thành
PGS TS Lương Văn Hải
GV TS Nguyễn Hồng Ân
GV TS Cao Văn Vui
GVC TS Nguyễn Trọng Phước
GV TS Nguyễn Sỹ Lâm
GVC ThS Lê Hoàng Tuấn
GVC ThS Trần Tấn Quốc
GVC ThS Lê Tuấn Khoa
GV ThS Lê Đức Thanh
GV ThS Lê Đình Quốc
Trang 57 Nội dung chi tiết
Tuần /
Chương
chi tiết
Hoạt động dạy và học
Hoạt động đánh giá
1, 2, 3/1&2 Giới thiệu về môn học
- Thông tin Thầy/Cô
-Các vấn đề liên quan đến
môn học
-Nội dung môn học
-Tài liệu tham khảo
-Hướng dẫn cách học, chi tiết
cách đánh giá môn học
Chương 1 Mở đầu
Khái niệm môn học:
nhiệm vụ, đối tượng Phân
loại vật thể, phân lọai biến
dạng cơ bản
Các giả thiết cơ bản
Ngoại lực, liên kết và
phản lực liên kết
Chương 2 Lý thuyết nội lực
Khái niệm chung
Quan hệ giữa nội lực và
ứng suất, cách xác định
nội lực
Bài toán phẳng, qui ước
dấu nội lực, biểu đồ nội
lực của bài toán phẳng
Liên hệ vi phân nội lực, tải
trọng trong bài toán phẳng
Ví dụ, trình bày 2 cách vẽ
biểu đồ nội lực
Ra đề bài tập lớn làm
trong vòng 4 tuần
Hướng dẫn bài tập lớn và
Bài tập tổng hợp
Thầy/Cô:
Trình bày ý nghĩa môn học, mục tiêu, đề cương, cách
học, cách đánh giá
Sinh viên:
Thảo luận về các loại tải trọng, phạm vi áp dụng, từ
đó thấy được ý nghĩa của
môn học
L.O.1.1 – Phân biệt được mô hình thật và
mô hình tính toán, phân loại tải trọng và nguyên nhân tác dụng, các giả thiết cơ bản
L.O.1.2 – Xác định được phản lực, thành phần nội lực tại một mặt cắt, cách thành lập phương trình cân bằng, vẽ được biểu đồ nội lực
L.O.1.3 – Nắm vững các khái niệm biến dạng, chuyển vị, ứng suất pháp, ứng suất tiếp tại một mặt cắt và các thành phần nội lực tương ứng
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế
tiếp
Bài tập về nhà
#1: xác định phản lực và vẽ biểu đồ nội lực Bài tập lớn
4/3 Chương 3 Kéo (nén) đúng
tâm
Khái niệm
Biểu đồ lực dọc & ứng
suất trên mặt cắt ngang
Biến dạng & chuyển vị
Đặc trưng cơ học vật liệu -
Thế năng BD đàn hồi
Ứng suất cho phép, hệ số
an toàn, các bài toán cơ
bản
Bài toán siêu tĩnh
L.O.2.1 – Hiểu được qui luật phân bố ứng suất trong thanh kéo (nén) đúng tâm L.O.2.2 – Xác định được nội lực, ứng suất, biến dạng và chuyển vị trong thanh
L.O.2.3 – Nắm vững các đặc trưng cơ học của vật liệu, tính chất
cơ lý của vật liệu dẽo
và vật dòn
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế
tiếp
Bài tập về nhà
#2: vẽ biểu đồ lực dọc, tính ứng suất và chuyển
vị trong thanh kéo (nén) đúng tâm
Trang 65/4&5 Chương 4 Trạng thái ứng
suất
Khái niệm chung, phân
loại, TTƯS phẳng &
phương pháp giải tích
Quan hệ giữa ứng suất và
biến dạng
Thế năng biến dạng đàn
hồi
Chương 5 Các thuyết bền
Thuyết bền I: TB Ứng
suất pháp cực đại
Thuyết bền II: TB biến
dạng dài cực đại
Thuyết bền III: TB ứng
suất tiếp cực đại
Thuyết bền IV: TB
TNBĐHD cực đại
Thuyết bền Mohr
L.O.3.1 – Hiểu được các trạng thái ứng suất và các thuyết bền L.O.3.2 – Xác định được ứng suất hay biến dạng cho một trạng thái ứng suất bất kỳ
L.O.3.3 – Nắm vững các quan hệ ứng suất-biến dạng
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế tiếp
Bài tập về nhà
#3: xác định TTƯS
6/6 Chương 6 Đặc trưng hình
học
Các định nghĩa: momen
tĩnh, momen quán tính đ/v
1 trục, momen quán tính
ly tâm, momen quán tính
cực
Công thức chuyển trục:
song song và quay
L.O.4.1 – Hiểu được các định nghĩa cơ bản như momen tĩnh, momen quán tính đối với một trục, trục trung hòa
L.O.4.2 – Xác định được trọng tâm tiết diện, momen quán tính, momen tĩnh của tiết diện
L.O.4.3 – Nắm vững các công thức chuyển trục song song và quay
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế
tiếp
Bài tập về nhà
#4: xác định các đặc trưng hình học của mặt cắt
ngang
7/7 Chương 7 Uốn phẳng
Khái niệm chung
Uốn thuần túy thanh
thẳng: ứng suất pháp, biến
dạng
Cực trị, biểu đồ ứng suất
pháp
Uốn ngang phẳng: ứng
suất pháp, ứng suất tiếp
Điều kiện bền
L.O.5.1 – Hiểu được cách phân bố ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang thanh
L.O.5.2 – Xác định và đánh giá được độ bền của thanh khi chịu uốn
L.O.5.3 – Nắm vững các khái niệm về hệ
số an toàn, ứng suất cho phép, tải trọng cho phép và diện tích tiết diện tối thiểu
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế
tiếp
Bài tập về nhà
#5: bài toán uốn
phẳng
Trang 78, 9/ 8&9 Chương 8 Chuyển vị dầm
chịu uốn
Khái niệm chung, phương
trình vi phân của đường đàn hồi
Phương pháp tải trọng giả
tạo
Bài toán siêu tĩnh
Chương 9 Xoắn thuần túy
Tính thanh tròn chịu xoắn
thuần túy: ứng suất, biến dạng, điều kiện bền, điều kiện cứng, ba bài toán cơ bản
Thế năng biến dạng đàn
hồi, tính lò xo gồm nội lực, ứng suất, biến dạng
Bài toán siêu tĩnh về xoắn
L.O.6.1 – Hiểu được phương pháp tích phân không hạn định hay phương pháp dầm giả tạo
L.O.6.2 – Cách xác định chuyển vị và góc xoay thông qua các phương pháp, cách chuyển đổi từ mô hình dầm thật sang
mô hình dầm giả tạo L.O.6.3 – Nắm vững qui luật phân bố ứng suất trong thanh chịu xoắn hay uốn
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế
tiếp
Bài tập về nhà
#6: xác định chuyển vị trong dầm
Bài tập về nhà
#7: vẽ biểu đồ
moment xoắn
10, 11, 12/10 Chương 10 Thanh chịu lực
phức tạp
Khái niệm chung
Uốn xiên: ứng suất, đường
trung hòa, chuyển vị toàn phần
Uốn cộng kéo (nén): ứng
suất, đường trung hòa
Cột chịu kéo (nén) lệch
tâm
Uốn cộng xoắn
Chịu lực tổng quát
L.O.7.1 – Hiểu và phân biệt được bài toán uốn xiên, uốn cộng kéo (nén), uốn cộng xoắn hay chịu lực tổng quát
L.O.7.2 – Cách xác định trục trung hòa, biểu đồ ứng suất trong hệ thanh
L.O.7.3 – Nắm vững
3 bài toán cơ bản về kiểm tra bền
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế
tiếp
Bài tập về nhà
#8: tính thanh chịu lực phức
tạp
13/11 Chương 11 Ổn định thanh
thẳng chịu nén
Khái niệm chung, tính ổn
định trong miền đàn hồi
Lực tới hạn, ứng suất tới
hạn, độ mảnh và điều kiện dùng Euler
Tính ổn định bằng phương
pháp thực hành
L.O.8.1 – Hiểu được hiện tượng mất ổn định
L.O.8.2 – Cách xác định tải trọng hay ứng suất tới hạn
L.O.8.3 – Nắm vững các khái niệm độ mảnh, mất ổn định,
hệ số điều kiện liên kết
Thầy/Cô:
Trình bày
Hướng dẫn thực hiện bài tập
Sinh viên:
Thực hiện bài tập trên lớp
và thảo luận
Nhận bài tập về nhà
Chuẩn bị cho buổi học kế
tiếp
Bài tập về nhà
#9: xác định lực tới hạn trong
thanh
Trang 814, 15/12 Chương 12 Thực hành tại
phòng thí nghiệm
Kéo và nén mẫu thép và
gang
Xác định mô đun đàn hồi,
trượt E, G và hệ số Poisson
Xác định ứng suất và
chuyển vị dầm uốn phẳng
Xác định ứng suất và
chuyển vị dầm uốn xiên
Xác định ứng suất trong
thanh kéo lệch tâm
Xác định lực tới hạn khi
uốn dọc
Trình bày, bình luận và
báo cáo kết quả thí nghiệm
L.O.9.1 – Hiểu được cách thu thập số liệu, phân tích kết quả và cách viết báo cáo L.O.9.2 – Cách xác định đường cong quan hệ nội lực, chuyển vị, cách xác định modun đàn hồi
E, xác định chuyển vị trong thanh chịu uốn, xác định tải trọng tới hạn thông qua thực nghiệm
L.O.9.3 – Nắm vững qui luật ứng xử của kết cấu thông qua thực nghiệm, có khả năng diễn đạt kết quả
Thầy/Cô:
Trình bày lý thuyết thí
nghiệm
Hướng dẫn thí nghiệm
Sinh viên:
Thực hiện các bài thí
nghiệm
Chuẩn bị cho viết báo cáo
thí nghiệm
Nộp báo cáo thí
nghiệm
8 Thông tin liên hệ
Bộ môn/Khoa phụ trách Bộ môn Sức bền Kết cấu – Khoa Kỹ thuật Xây dựng
Điện thoại 0838657951
Email lvhai@hcmut.edu.vn
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 6 năm 2016
PGS TS Nguyễn Minh Tâm PGS TS Lương Văn Hải PGS TS Lương Văn Hải