Bài giảng Sức bền vật liệu: Chương 4 - ĐH Công nghiệp TP.HCM

Bài giảng cung cấp cho người học một số ví dụ thanh chịu xoắn, khái niệm chung, biểu đồ mômen xoắn, ứng suất trên mặt cắt ngang, biểu đồ ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh

Khoa Công nghệ Cơ khí

CHƯƠNG IV:

XOẮN – TRƯỢT – CẮT – DẬP

Thời lượng: 5 tiết

11/04/2020 2

1 Ví dụ thanh chịu xoắn

1 Ví dụ thanh chịu xoắn

Ngoại lực gây xoắn: mô

men tập trung, mômen

phân bố, ngẫu lực trong

mặt cắt ngang

3 Biểu đồ mômen xoắn – ví dụ 1

3 Biểu đồ mômen xoắn – ví dụ 2

11/04/2020 10

3 Biểu đồ mômen xoắn – ví dụ 3

3 Biểu đồ mômen xoắn – ví dụ 4

4 Ứng suất trên mặt cắt ngang

13

4 Ứng suất trên mặt cắt ngang

11/04/2020 15

4 Ứng suất trên mặt cắt ngang

11/04/2020 16

4 Ứng suất trên mặt cắt ngang

    

4 Ứng suất trên mặt cắt ngang

z

O z

O

M I M

• M z – mômen xoắn (nội lực) trong mặt cắt

• ρ – bán kính điểm cần tính ứng suất tiếp trên mặt

R M I

6 Góc xoắn

z O

8 Biểu đồ các thành phần– ví dụ 1

8 Biểu đồ các thành phần– ví dụ 2

Tác dụng vào trục nhiều bậc các mô men xoắn M1 ,

M2, M3 Vẽ biểu đồ mô men xoắn, ứng suất tiếp lớn nhất và góc xoắn dọc trục Mô đun đàn hồi

trượt G = 80 GPa Các kích thước cho trong [cm].

l1 = 1.1 m; l2 = 1.2 m; l3 = 0.8 m;

Vi du _ 25.pdf

26

8 Biểu đồ các thành phần– ví dụ 3

Vi du _26.pdf

9 Phân tích trạng thái ứng suất

Gỗ

12 Ba bài toán cơ bản

Sử dụng các quy tắc bền và cứng ở trên để kiểm tra: thanh dưới tác dụng của tải trọng có thỏa mãn điều kiện bền hoặc cứng hay không.

O

O

I W

Sử dụng các quy tắc bền và cứng ở trên để suy ra

điều kiện của mômen quán tính độc cực hoặc

mômen chống xoắn, từ đó suy đường kính cho

phép của thanh.

Sử dụng các quy tắc bền và cứng ở trên để suy ra

điều kiện của mômen xoắn, từ đó suy ra điều kiện

của tải trọng

z

M  

2 Vẽ biểu đồ mômen xoắn

3 Tìm đường kính của trục theo điều

kiện bền và cứng.

4 Vẽ biểu đồ ϕ. Vi du _ 32.pdf

1 2

L

z O

M z dz U

2 2 0

1

; 2

B A

O L

2

6 1

L

z

z z

O L z

G I

M dz m L U

80

; 3

e

z

z

a I

M a

M L a

17 Xoắn thanh tiết diện hình chữ nhật

40

18 Xoắn thanh tiết diện ống mỏng

2 3

2

m O O

z tb

b h t t I

19 Bài toán siêu tĩnh

Tác dụng vào trục siêu tĩnh nhiều đoạn các mômen

xoắn M1, M2, M3 Vẽ biểu đồ mômen xoắn, ứng suất tiếp lớn nhất và góc xoắn dọc trục Môđun

đàn hồi trượt G = 80 GPa Các kích thước cho trong

[m].

Vi du _ 42.pdf

20 Bài tập tổng hợp 1

1 Xác định kích thước a từ điều kiện đồng đẳng

ứng suất tiếp lớn nhất trên 2 đoạn thanh như hình vẽ.

2 Tìm tải trọng cho phép [M].

3 Vẽ các biểu đồ M z , τ max , θ, ϕ khi M = [M].

τ 0 = 240 MPa, n = 2, d = 100 mm, l = 1 m, G = 80 GPa

20 Bài tập tổng hợp 2

1 Vẽ biểu đồ mômen, ứng suất tiếp max, góc xoắn

2 Tính công ngoại lực và thế năng biến dạng đàn hồi

3 Xác định kích thước mặt cắt của trục và tính góc xoắn

lớn nhất

τ 0 = 200 MPa, n = 2, M = 400 N.m, l = 0.1 m, G = 80 GPa

Vi du _ 44.pdf

Biến dạng cắt

Dưới tác dụng của hai lực nằm trên hai mặt cắt ab và cd rất gần nhau Giả sử mặt cắt ab cố định, mặt cắt cd sẽ trượt đến c´d´ và sau đó bị cắt rời.

Độ trượt tuyệt đối:

Độ trượt tương đối  đơn vị là radian (rad).

II I

d´

c´



Định luật Hooke về trượt

Trong phạm vi biến dạng đàn hồi hoàn toàn của

trượt tương đối .

 c G 

G – môđun đàn hồi trượt, đơn vị MN/m2.

Vật liệu G (MN/m 2 )

Thép Gang Đồng Nhôm Gỗ

(7,88,5).10 4

4,6.1044,5.104(2,83).10 4

0,055.104

c Tìm tải trọng cho phép:

 

 c  

Dập - Bearing stress

Đây là hiện tượng nén cục bộ xảy ra trên một diện tích truyền lực tương đối nhỏ của hai cấu kiện nén vào nhau Trên mặt bị dập của cấu kiện phát sinh những ứng suất pháp gọi là ứng suất dập, ký hiệu d.

Ứng suất dập

d

Q A

d

d

c Tìm tải trọng cho phép:

 

 d  d

Một số dạng cắt – dập cơ bản

Một số dạng cắt – dập cơ bản

Tính toán về cắt và dập

Thanh tròn bị kéo bởi lực F = 180

kN được giữ lại trên chi tiết máy

bằng 1 tấm tiết diện hình chữ

nhật Từ điều kiện bền của kéo,

cắt và dập, hãy tìm đường kính d,

chiều dài a và các kích thước t, h,

không tính đến hiệu ứng uốn.

Cho các ứng suất cho phép [σ] kéo

= 160 MPa, [τ] cắt = 100 MPa,

[σ] dập = 320 MPa.

tam cat A

thanh cat A

Tính toán về cắt và dập

Kéo lực F = 60 kN vào thanh quay có

bulong được lồng vào như hình vẽ.

Cho các kích thước d = 30 mm, D 1 = 60

mm, D 2 = 40 mm, b = 40 mm Kiểm tra

độ bền của cơ cấu theo kéo – nén, cắt

và dập Cho các ứng suất cho phép

[σ] kéo = 120 MPa, [τ] cắt = 80 MPa, [σ] dập

= 240 MPa.

bulong cat A

truc keo A

vanhkhan keo

A

dap A

Tinh toan cat-dap_Bai tap 2.pdf

Tính toán về cắt và dập

Bulông đường kính d = 100 mm chịu

tải kéo, đầu của nó được giữ trên

tấm Xác định đường kính D và độ cao

h của đầu bulông nếu ứng suất kéo

cho phép của thân bulông [σ] kéo = 100

MPa, ứng suất cắt cho phép phần đầu

bu lông [τ] cắt = 50 MPa và ứng suất

dập cho phép phần đầu bulông là

[σ] dập = 50 MPa.