Bài giảng Sức bền vật liệu - Chương 6: Xoắn thuần túy thanh thẳng - Trương Quang Trường

Nội dung text: Bài giảng Sức bền vật liệu - Chương 6: Xoắn thuần túy thanh thẳng - Trương Quang Trường

1. SC BN VT LIU GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGH TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
2. Sc Bn Vt Liu Chương 6 XOẮN THUẦN TÚY THANH THẲNG Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 2 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
3. NỘI DUNG 1. Khái niệm chung 2. ng suất – Điều kiện bền 3. Biến dạng – Điều kiện cng 4. Xoắn thuần túy thanh có MCN hình chữ nhật 5. Bài toán siêu tĩnh Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 3 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
4. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 4 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
5. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 5 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
6. 1. KHÁI NIM CHUNG 1. Định nghĩa: Thanh chịu xoắn thuần túy là thanh trên MCN của nó chỉ tồn tại một thành phần nội lực là momen xoắn Mz nằm trong mp  trục thanh. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 6 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
7. 1. KHÁI NIM CHUNG 2. Nội lực - Biểu đồ nội lực: Phương pháp tính: pp mặt cắt Quy ước chiều Mz: M MZz 0 M Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 7 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
8. 1. KHÁI NIM CHUNG 2. Nội lực - Biểu đồ nội lực: VD1: Vẽ biểu đồ nội lực của trục chịu lực như sau Giải B1: Tính phản lực (nếu cần) B2: Chia đoạn AB, BC, CD B3: Xét từng đoạn:  Đoạn AB: 1 1 1 1 Mzz m.z11 0 M m.z 11 Khi z1 00 M z Khi z 1 m M11 100 [ Nm] 1 z Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 8 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
9. 1. KHÁI NIM CHUNG 2. Nội lực - Biểu đồ nội lực:  Đoạn BC: 22 MMMz 12 0 22 Mz M21 M 100 [ Nm]  Đoạn CD: 33 MMz 2 0 22 Mz M2 250 [ Nm] Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 9 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
10. 1. KHÁI NIM CHUNG 2. Nội lực - Biểu đồ nội lực: B4: Vẽ biểu đồ Nhận xét:  m = 0 biểu đồ Mz là hằng số  m = const biểu đồ Mz là bậc 1  Tại vị trí có momen tập trung biểu đồ Mz có bước nhảy Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 10 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
11. 1. KHÁI NIM CHUNG 3. Quan hệ giữa momen xoắn ngoại lực với công suất (N) và số vòng quay (n) ca trc N Nếu N tính bằng kW: M 9550 ( Nm ) n N Nếu N tính bằng HP: M 7162 ( Nm ) n Lưu ý: Công đưc tính: A = P.s = M. Công suất đưc tính: N = P.V = M. n  ( rad ) Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 11 - 30 Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
12. 2. NG SUẤT – ĐIU KIN BN 1. ng suất ng suất ca một điểm bất kỳ trên MC hình tròn và hình vành khăn: M z AA . J P A max R   max ng suất tiếp đạt cực trị tại các điểm trên chu vi ngoài MCN J Đặt W P P Momen chống xoắn ca MCN max Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 12 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
13. 2. NG SUẤT – ĐIU KIN BN 1. ng suất Tròn Vành khăn D3 D3 W W() 1 4 P 16 P 16 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 13 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
14. 2. NG SUẤT – ĐIU KIN BN 2. Điều kiện bền Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 14 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
15. 3. BIẾN DẠNG – ĐIU KIN CNG 1. Biến dạng d - góc xoắn tương đối giữa hai MCN cách nhau dz  - góc trượt (biến dạng góc) của thớ cách trục thanh khoảng  = d /dz – góc xoắn tỷ đối Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 15 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
16. 3. BIẾN DẠNG – ĐIU KIN CNG 1. Biến dạng Góc xoắn tỷ đối : dM  z dz G.J P Cường độ biến dạng xoắn tại từng MCN trên trc G – mô đun trượt đàn hồi (N/m2) Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 16 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
17. 3. BIẾN DẠNG – ĐIU KIN CNG Vật liệu Môđun đàn hồi trưt Vật liệu Môđun đàn hồi G (x103 MPa) trưt G (x103 MPa) Al 27,2 Hợp kim nhôm 27 Ti 40,0 Đồng Berilli 50 Cr 90,0 Đồng thau, đồng 41 thanh Mo 122,0 Đồng 46 Mn 78,0 Gang, gang xám 41 Fe 84,7 Hợp kim magiê 17 Ni 78,5 Hộp kim niken 79 Cu 46,4 Thép cacbon 79 Ag 28,4 Thép hợp kim 79 Zn 37,3 Thép không gỉ 73 Cd 24,6 Hợp kim titan 43 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường Hợp- 17kim - kẽm Trường ĐH Nông31 Lâm TPHCM
18. 3. BIẾN DẠNG – ĐIU KIN CNG 1. Biến dạng Góc xoắn tương đối : d  d  dz dz l M z dz 0 G.J P M M .l zz const G.JPP G.J MM n zz const .l  i Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường G.JPPi 1 G.J ii- 18 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
19. 3. BIẾN DẠNG – ĐIU KIN CNG 2. Điều kiện cng Nếu [] cho bằng độ/m đổi ra rad/m  (rad/m)    (/m)o 180 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 19 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
20. Ba dạng bài toán cơ bản: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 20 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
21. VÍ D: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 21 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
22. 4. Xoắn thuần tềy thanh có MCN hình chữ nht - ng suất tiếp tại điểm giữa cạnh dài: M z  max Wxoan - ng suất tiếp tại điểm giữa cạnh ngắn: 1 . max h - Góc xoắn tương đối và tỷ đối: M .l M zz;  G.Jxoan G.J xoan 32 Jxoan  .h.b ; W xoan .h.b Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 22 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
23. 4. Xoắn thuần tềy thanh có MCN hình chữ nht Các hệ số , ,  ph thuộc vào tỷ số h/b (h>b) h h/b 1 1,5 1,75 2 2,5 3 4 6 8 10 12 0,208 0,231 0,239 0,246 0,258 0,267 0,282 0,299 0,307 0,313 0,333  0,141 0,196 0,214 0,229 0,249 0,263 0,281 0,299 0,307 0,313 0,333  1,000 0,859 0,820 0,795 0,766 0,753 0,745 0,743 0,742 0,742 0,742 Khi tỷ số h/b lớn thì các hệ số ,  = 1/3 = 0,333 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 23 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
24. 5. BÀI TOÁN SIÊU TĨNH Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 24 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
25. CÂU HỎI Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 25 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
26. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 26 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM