Bài giảng Sức bền vật liệu - Chương 2: Ứng suất-biến dạng

Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh
Khoa Công nghệ Cơ khí
CHƯƠNG I.2:
ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG
Thời lượng: 4 tiết
11/04/2020
2
1. Ngoại lực
Là yếu tố từ môi trường bên ngoài tác dụng vào vật
thể thực gây ra nội lực và biến dạng, gồm:
Lực chủ
động, biết
trước
Là lực thụ
động, phát
sinh tại vị trí
vật liên kết
với vật thể
khác
• Lực tập trung [N]
• Lực phân bố đường [N/m]
• Lực bề mặt (áp suất) [N/m2]
• Lực thể tích (trọng lực, lực quán tính,
lực ly tâm, lực từ trường, v.v) [N/m3]
• Mô men ngẫu lực [N.m]
Nung nóng
hoặc làm
lạnh vật thể
thực
11/04/2020
3
1. Ngoại lực
11/04/2020
4
2. Liên kết – Phản lực liên kết
LIÊN KẾT là chi tiết ràng buộc các bộ phận kết cấu
với nhau hoặc với môi trường bên ngoài (như đất,
tường, v.v)
LỰC LIÊN KẾT là lực mà vật tác dụng vào các liên kết
hoặc môi trường bên ngoài
PHẢN LỰC LIÊN KẾT là lực mà các liên kết hoặc môi
trường bên ngoài tác dụng vào vật
11/04/2020
5
2. Liên kết – Phản lực liên kết
11/04/2020
6
2. Liên kết – Phản lực liên kết
11/04/2020
7
2. Liên kết – Phản lực liên kết
11/04/2020
8
2. Liên kết – Phản lực liên kết
11/04/2020
9
2. Liên kết – Phản lực liên kết
11/04/2020
10
3. Xác định phản lực liên kết
11/04/2020
11
3. Xác định phản lực liên kết
(x’ và y’ không song song)
(x’ không vuông góc với AB)
(A, B, C không thẳng hàng)
11/04/2020
12
3. Xác định phản lực liên kết
1. Xác định phản lực liên kết tại ngàm A
a)
b)
11/04/2020
13
3. Xác định phản lực liên kết
2. Xác định phản lực liên kết tại E (a) và B, D (b)
a)
b)
11/04/2020
14
4. Nội lực
FR – Véctơ nội lực chính
MRO – Véctơ mômen chính đối với
điểm O nằm trên mặt cắt
Nội lực
11/04/2020
15
5. Các thành phần nội lực
O
R
R
F N Q
M T M
   
   
11/04/2020
16
6. Nội lực trường hợp đồng phẳng
11/04/2020
17
7. Nội lực – ví dụ
1. Khối lượng phân bố của
cột là 200 kg/m. Xác định
nội lực cột tại mặt cắt A.
2. Xác định nội lực thanh
tại các mặt cắt B và C
11/04/2020
18
7. Nội lực – ví dụ
3. Xác định nội lực dầm tại các mặt
cắt C và D.
4. Xà DF và cột DE có trọng lượng
riêng là 50 lb/ft. Xác định nội lực
của xà và cột tại các mặt cắt A, B, C.
11/04/2020
19
8. Ứng suất
0
0
0
lim
lim
lim
z
z
A
x
zx
A
y
zy
A
F
A
F
A
F
A



 
   
 
  
Ứng suất pháp
Ứng suất tiếp
11/04/2020
20
8. Ứng suất
y
yx
yz



 
 
  
Ứng suất pháp
Ứng suất tiếp
11/04/2020
21
8. Ứng suất
x
xy
xz



 
 
 
Ứng suất pháp
Ứng suất tiếp
11/04/2020
22
8. Ứng suất
xz zx
xy yx
yz zy
 
 
 
Tính chất cân bằng của ứng
suất tiếp
x xy xz
yx y yz
zx zy z
  
  
  
Trạng thái
ứng suất
của phân tố
2
N
m
11/04/2020
239. Liên hệ giữa các thành phần nội lực và
ứng suất
O
R x y z
R x y z
F N Q Q i Q j N k
M T M M i M j M k
    
    
   
   
• Nz – Lực dọc trục
• Qx, Qy – Lực cắt
• Mx, My – Mômen uốn
• Mz – Mômen xoắn
11/04/2020
249. Liên hệ giữa các thành phần nội lực và
ứng suất
zi z iN A  xi zx iQ A  yi zy iQ A  
xi i z iM y A   yi i z iM x A   
 zi i zy i zx iM x y A     
11/04/2020
259. Liên hệ giữa các thành phần nội lực và
ứng suất
1 1
lim lim
n n
z zi z i z
n n
i i A
N N A dA 
  
  
1 1
lim lim
n n
x xi zx i zx
n n
i i A
Q Q A dA 
  
  
1 1
lim lim
n n
y yi zy i zy
n n
i i A
Q Q A dA 
  
  
1 1
lim lim
n n
x xi i z i z
n n
i i A
M M y A y dA 
    
  
1 1
lim lim
n n
y yi i z i z
n n
i i A
M M x A x dA 
    
  
1 1
lim lim
n n
z zi i zy i zx i zy zx
n n
i i A
M M x y A x y dA   
      
  
z z
A
x zx
A
y zy
A
N dA
Q dA
Q dA



x z
A
y z
A
z zy zx
A
M y dA
M x dA
M x y dA


 
 
 
  
11/04/2020
26
10. Các dạng chịu lực cơ bản
11/04/2020
27
11. Vật rắn biến dạng
11/04/2020
28
12. Chuyển vị
11/04/2020
29
13. Biến dạng dài
l s s 
 doc 
lim
B A n
s s
s

- Biến dạng dài tuyệt đối [m]
- Biến dạng dài tỉ đối [-]
11/04/2020
30
14. Biến dạng góc
- Biến dạng góc
11/04/2020
31
15. Biến dạng của phân tố lập phương
11/04/2020
32
16. Minh họa biến dạng
11/04/2020
33
17. Các giả thiết của môn học
GT1: Vật liệu có cấu tạo vật chất liên tục, đồng nhất và
đẳng hướng
Vi mô: không đồng nhất
Vĩ mô: đồng nhất
Vi mô: dị hướng
Vĩ mô: đẳng hướng
Vi mô: không liên tục
Vĩ mô: liên tục
Thép（0.2C%）
Thép
11/04/2020
34
17. Các giả thiết của môn học
GT2: Ứng xử cơ học của vật liệu tuân theo định luật Hooke
(Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là bậc nhất)
ROBERT HOOKE
(1635-1703)
Định luật Hooke:
• Độ giãn dài của lò xo tỉ lệ
thuận với lực tác dụng
• Lò xo sẽ quay về vị trí cũ
khi loại bỏ lực tác dụng
cho đến khi vượt qua 
giới hạn đàn hồi
11/04/2020
35
Định luật Hooke:
F = k x
Độ cứng lò xo
[N/m]
11/04/2020
36
Định luật Hooke:
37
Định luật Hooke:
Hệ số Poisson 
11/04/2020
38
Định luật Hooke:
39
Định luật Hooke:
Hiệu ứng trượt
11/04/2020
40
Định luật Hooke:
trượt
Biến dạng dài
tỉ đối
Mô đun đàn hồiMô đun đàn hồi
kéo (nén)
Biến dạng góc
 = E   = G 
11/04/2020
41
17. Các giả thiết của môn học
GT3: Nguyên lý độc lập tác dụng
Ứng suât, biến dạng, chuyển vị do 1 hệ ngoại lực
gây ra sẽ bằng tổng các đại lượng do từng thành
phần ngoại lực gây ra riêng rẽ
Điều kiện áp dụng:
• Vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi
• Biến dạng bé
11/04/2020
42
17. Các giả thiết của môn học
GT3: Nguyên lý độc lập tác dụng
11/04/2020
43