Bài tập sức bền vật liệu trường ĐH SPKT TP.HCM Sức bền vật liệu là một môn học nghiên cứu các phương pháp tính toán về độ bền, độ cứng và độ ổn định của các bộ phận công trình hay chi tiết máy dưới tác dụng của ngoại lực, sự thay đổi nhiệt độ... Ở môn học Cơ học lý thuyết, ta mới xét sự cân bằng của vật thể (xem là rắn tuyệt đối) dưới tác dụng của hệ lực phẳng. Nhưng thực tế,các vật thể mà ta khảo sát, nghiên cứu đều là vật rắn thực, điều đó bắt buộc ta phải xét đến sự biến dạng của vật thể trong quá trình chịu tác dụng của hệ lực (bên ngoài). Trong phạm vi môn học này, sẽ giới thiệu một số khái niệm cơ bản về ngoại lực, nội lực... và các giả thiết nhằm đơn giản cho việc nghiên cứu và tính toán.
Trang 1BÀI TẬP TUẦN 01
Bài 1: Cho cầu trục chịu lực như hình 1 Xác định phản lực liên kết tại A và ứng lực trong thanh CD
Bài 2: Thanh AB tuyệt đối cứng chịu liên kết gối cố định tại A và được giữ bởi thanh BC như hình 2 Xác
định phản lực liên kết tại A và ứng lực trong thanh BC
Bài 3: Cho hệ dàn phẳng chịu lực như hình 3 Xác định ứng lực trong các thanh của dàn
Bài 4: Cho hệ dàn phẳng chịu lực như hình 4 Xác định ứng lực trong các thanh của dàn
Hình 3 Hình 2
D
0, 2 /
0,5m 2,5m
030
A
B C
D
Trang 3Bài 8: Cho khung ABC chịu lực như hình 8 Xác định phản lực liên kết tại ngàm A
Bài 9: Cho cần trục loại nhỏ như hình 9 Vẽ sơ đồ tính để xác định lực nâng trong thanh AB và xác định
trị số của lực nâng này Các kích thước và tải trọng sinh viên tự cho hợp lý
A
B C
Trang 8BÀI TẬP TUẦN 02
Bài 1: Cho Trục chịu lực như hình 1 Xác định nội lực tại các mặt cắt 1-1 và 2-2
Bài 2: Cho Trục chịu lực như hình 2 Xác định nội lực tại mặt cắt 1-1
Bài 3: Cho trục chịu lực như hình 3 Xác định nội lực tại mặt cắt 1-1 và 2-2
Bài 4: Cho cầu trục chịu lực và có sơ đồ tính như hình 4 Xác định nội lực của mặt cắt 1-1 thuộc thanh
CD; Xác định nội lực của mặt cắt 2-2 và 3-3 thuộc dầm AB
2
2
1 1
A
B C
500 N m
300 N m
200 N m
2 2
50kN
1 11
z
2 22
z
Trang 9Bài 5: Dầm cần trục AB có sơ đồ tính và chịu lực như hình 5 Xác định nội lực của mặt cắt tại C
Bài 6: Dầm cần trục AB có sơ đồ tính và chịu lực như hình 6 Xác định nội lực của mặt cắt tại C và D
Bài 7: Cho khung ABC chịu lực như hình 7 Xác định nội lực của mặt cắt tại D và E
D
0, 2 /
0,5m 2,5m
030
1 1
2 2
z
2
0,5m
3 3
Trang 10Bài 8: Cho giá chịu lực như hình 8 Xác định nội lực tại mặt cắt a-a (Giá chịu lực trong mặt phẳng đối
xứng)
Bài 9: Cho cần trục loại nhỏ như hình hình 9 Vẽ sơ đồ tính và xác định nội lực của mặt cắt tại C Các
kích thước và tải trọng sinh viên tự cho hợp lý
0, 5m
2, 5m
D
E
Trang 11 Chú ý: Sinh viên làm bài tập vào giấy và nộp vào đầu buổi học của tuần thứ 03 Nếu có thắc
mắc, sinh viên đến phòng A1-301 vào các buổi: thứ 2 11h); thứ 5 11h); thứ 6
Trang 16Bài 2: Cho Trục chịu lực như hình 2 Vẽ biểu đồ nội lực phát sinh trong trục bằng phương pháp mặt cắt
biến thiên và phương pháp vẽ nhanh
q 30kN / m
90cm
Bài 3: Cho trục chịu lực như hình 3 Vẽ biểu đồ nội lực phát sinh trong trục bằng phương pháp mặt cắt
biến thiên và phương pháp vẽ nhanh
50kN
Bài 1: Cho Trục chịu lực như hình 1 Vẽ biểu đồ nội lực phát sinh trong trục bằng phương pháp mặt cắt
biến thiên và phương pháp vẽ nhanh
60cm 40cm
Trang 18bằng phương pháp vẽ nhanh
A
B
Trang 19Bài 10: Vẽ sơ đồ tính cho thanh nâng (thanh thép chữ I màu đỏ nằm ngang) như hình 10 Vẽ biểu đồ nội
lực phát sinh trong thanh, khi tính bỏ qua trọng lượng của thanh Các kích thước và tải trọng sinh viên tự cho hợp lý
Trang 20Bài 11: Vẽ biểu đồ nội lực phát sinh trong thanh bằng phương pháp vẽ nhanh Mỗi nhóm chọn ra 3 bài
trong mỗi thanh chịu lực để làm
a Thanh chịu kéo nén đúng tâm
b Thanh chịu xoắn
Trang 21 Chú ý: Sinh viên làm bài tập vào giấy và nộp vào đầu buổi học của tuần kế tiếp
Trang 28BÀI TẬP TUẦN 05
Bài 1: Xác định ứng suất phát sinh tại các điểm A, B, C và D trên mặt cắt ngang của thanh chịu lực như hình 1
Bài 2: Thanh AB tuyệt đối cứng chịu liên kết gối cố định tại A và được giữ bởi dây cáp BC như hình 2
Dây cáp BC làm bằng vật liệu có ứng suất cho phép 2
định đường kính trục theo điều kiện bền và tính biến dạng dài dọc trục của thanh AD
Bài 4: Thanh AB tuyệt đối cứng chịu liên kết gối cố định tại A và được giữ bởi thanh BC như hình 4
Thanh BC mặt cắt ngang hình tròn đường kính d được làm bằng thép có ứng suất cho phép
Trang 29Bài 5: Thanh AB tuyệt đối cứng chịu liên kết gối cố định tại A và được giữ bởi thanh BC như hình 5
Thanh BC mặt cắt ngang hình tròn đường kính d 25mm được làm bằng thép có ứng suất cho phép
Bài 6: Vẽ sơ đồ tính và xác định đường kính của thanh giằng của cầu trục 5 tấn theo điều kiện bền và
điều kiện cứng Biết rằng thanh giằng làm bằng thép A36, khi tính lấy hệ số an toàn n 2, 5 Cho
Dầm thép cầu trục có số hiệu I300 46 Các kích thước sinh viên tự cho hợp lý (sinh viên
tham khảo ở trang http://nwccrane.com/wp-content/uploads/2014/05/JIBbrochure.pdf)
Hình 5 Hình 4
Trang 33BÀI TẬP TUẦN 07
Bài 1: Trục mặt cắt ngang hình tròn đặc chịu tác dụng của mômen xoắn M 600 kN cm như hình 1 Tính
ứng suất tiếp phát sinh tại các điểm A và B trên mặt cắt ngang Vẽ qui luật phân bố ứng suất tiếp trên mặt
Bài 2: Trục mặt cắt ngang hình vành khăn chịu tác dụng của mômen xoắn M 750 N m như hình 2 Tính
ứng suất tiếp phát sinh tại các điểm A và B trên mặt cắt ngang Vẽ qui luật phân bố ứng suất tiếp trên mặt
cắt ngang của trục
Bài 3: Trục AB mặt cắt ngang không đổi, hình tròn đặc đường kính d 60mm chịu lực và có kích thước như
hình 3 Tính ứng suất tiếp lớn nhất phát sinh trong trục và tính góc xoắn của mặt cắt tại A so với mặt cắt
tại C Biết rằng trục làm bằng thép có mô đun đàn hồi trượt G 7,9.103 kN / cm2
Hình 4
Hình 3
Bài 4: Trục thép mặt cắt ngang không đổi hình tròn đường kính d 12cm được dùng để truyền chuyển động
từ động cơ đến máy phát như hình 4 Biết rằng động cơ có tốc độ n 1500v / p , vật liệu thép có 4, 5 kN /
cm2 Xác định công suất cho phép của động cơ để trục đảm bảo điều kiện bền
Trang 34Bài 5: Trục truyền của một động cơ như hình 5 được làm bằng thép có 5, 5 kN / cm2 Biết rằng trục có
mặt cắt ngang hình vành khăn bán kính ngoài D 20mm , động cơ có công suất W 15kW và có tốc độ n 1200v / p Xác định bề dày t của trục theo điều kiện bền
Bài 6: Trục AB mặt cắt ngang không đổi hình tròn đường kính d có kích thước và chịu lực như hình 6
Biết rằng trục làm bằng thép có 5, 5 kN / cm 2 ; G 8.10 3 kN / cm2 Xác định đường kính trục theo điều
kiện bền và tính góc xoay của mặt cắt tại A so với mặt cắt tại B