background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

     

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA H

À NỘI 

       

VIỆN CƠ KHÍ 

     BỘ MÔN SỨC BỀN VẬT LIỆU 

 

    

 

   

BÀI TẬP LỚN: 

SỨC BỀN VẬT LIỆU 

   

                                    SINH VIÊN : TRIỆU TUẤN ANH 

                                    SHSV            : 20070153 

                                    LỚP              : GIA CÔNG ÁP LỰC- K52 

         GVHD          : ThS. HOÀNG BÍCH THỦY

  

                                                                

Hà Nội 5-2010

 

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

TÍNH DẦM THÉP:

 

Cho sơ đồ tải trọng 

Sơ đồ mặt cắt ngang 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Bảng 1 

 

Bảng 2 

                                      Tấm thép đế (2) 

            400×10 

                                      Tấm thép lòng (1) 

            800×10 

 

 

        80×50

×5 

        

= 2,60 cm 

        F3= 6,36 

 

         =41,6 

 

      P=βqa                 M=γq

2

 

1

 

             

1,2 

 

 

1

 

           -2,0 

 

1

 

              

-1,5 

α.a 

400

410

410

  0 

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

Trình tự thực hiện: 

1/  Xác định các phản lực theo q ? 

2/ Vẽ biểu đồ nội lực Nz, lực cắt Qy, mômen uốn Mx ? 

3/  Tính  các  đặc  trưng  hình  học  của  mặt  cắt  ngang  ?  (  Diện  tích  mặt  cắt  ngang  F, 

mômen tĩnh của    mặt cắt đối với trục x, mômen quán tính Jx )  

4/  Tính  tải  trọng  cho  phép  [q],  kiểm  tra  lại  độ  bền  ở  những  mặt  cắt  có  khả  năng 

nguy hiểm ? (a=1,0m ;  [σ]= 16 KN/c

 ) 

5/ Tính  góc xoay của  mặt cắt ngang A  và độ võng của trọng tâm  mặt cắt ngang C 

cùng với giá trị [q] đã được tính toán ở câu 4?    Biết E=

2.10  N/

  

 

 

ITÍNH TOÁN CÁC PHẢN LỰC: 

 Ta có : 

 

2

2

.

.(

1)

(

)

.a

1    M

0

2

B

K

A

q a

M

F

Pa

R

 

.a 

1

1

2

(

1)

A

P

q

M

R

a

 

     

(

1)

 

(

1)

2

(

1)

A

qa

qa a

qa

R

a

a

 

     

(

1)

.

(

1)

2

A

a

R

qa

a

 

 

 

0

X

A

B

F

R

R

P Q

 

B

A

R

P Q R

 

(

1)

  qa   qa.

1

.

(

1)

2

B

a

R

qa

a

 

 

 

 

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

(

1)

.

1

(

1)

2

B

a

R

qa

a

a

 

  

 

Thay số vào ta có: 

0, 49

(

1)

( 2 1,5)

(1, 2 1)

.

.

(

1)

2

(1, 2 1)

2

A

qa

a

R

qa

qa

a

 

 

 

 

0, 69

(

1)

.

1

.

2 1, 2 1 0, 49

(

1)

2

B

qa

a

R

qa

a

qa

a

 

  

 

 

 

Vậy các phản lực ở 2 gối tựa là : 

 

0, 49

A

R

qa

 

 

 

0,69

B

R

qa

 

 

II-XÁC ĐỊNH  LỰC CẮT Q VÀ MÔMEN UỐN M: 

Bằng cách sử dụng phương pháp mặt cắt, ta có thể khảo sát sự cân bằng về lực và 

Mômen trên các phần của dầm ban đầu.  

Chia dầm thành nhiều đoạn nhỏ. 

2.1. Xét đoạn thanh BD  ( 0

≤z≤a ) 

 

           

0

B

B

Q

R

qz

y

Q

qz R

y

 


 

 

0

0, 69

0, 69

0, 31

B

z

Q

R

qa

y

z

a

Q

qa

qa

qa

y

 

2

.

.

0

2

2

.

.

2

X

X

X

X

z

M

R a q

z

M

R a q

 

 

 

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

       


 

0

0

2

2

2

0, 69

0, 5

0,19

X

X

z

M

z

a

M

qa

qa

qa

 

 

 

2.2. Xét đoạn thanh DA  ( a

≤z≤2,2a ) 

 

 

(

)

0

(

)

B

B

Q

R

P q z a

qa

y

Q

P q z a

qa R

y

 


 

 

 

 

2

0, 69

1,69

2,2

2

0, 69

1,2

0, 49

z

a

Q

qa qa

qa

qa

y

z

a

Q

qa qa

qa

qa

qa

y

 

 

2

2

(

)

.

.(

)

(

)

0

2

2

2

(

)

.

.(

)

(

)

2

2

2

(

)

(

)

2

2

X

B

X

B

X

B

a

z a

a

M

R z qa z

P z a

q

z a

a

M

R z qa z

P z a

q

z a

M

z R

qa P

q

Pa q

 


2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

0,19

2

1

2

0, 72

1, 5

2

1, 69

2,2

3,718

X

X

qa

qa

qa

qa

qa

qa

qa

z

a

M

qa

z

a

M

qa

 

 

2.1. Xét đoạn thanh CA ( 0

≤z≤a ) 

 

 

0

2

2

1,5

X

Qy

M

M

qa

qa

 

 

 

 

 

 

M x  

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

Biểu đồ nội lực: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III -TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC MẶT CẮT NGANG. 

3.1 . Diện tích mặt cắt ngang: 

 

 

2

4

2

1

3

2

3

2 400 10 10

800 12 10

4 6, 36

2

201, 44

F

F

F

F

F
F

cm

 

= −2

 

a

 

1,2.

A

0, 49

R

qa

 

 

(-) 

0,31qa 

0,69qa 

   0,69a 

1,69qa 

0,24

2

qa

 

0,19

2

qa

 

1,5

2

qa

 

1,5

2

qa

 

Mx

 

Qy

 

0,49qa 

(-) 

(+) 

0,69

B

R

qa

 

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

Mômen tĩnh của 

1
2

 mặt cắt đối với trục x:     

1/2

1

3 3

2 2

2 .

1

2

X

F

S

y

F y

F y  

Trong đó: 

1

20

y

cm

 

3

03

40

40 2,6 37, 4

y

y

cm

 

2

02

40

40 0,5

40,5

y

y

cm

 

Vậy 

1/2

80.1, 2.20

6, 36.37, 4 40.1.40, 5

2

2

X

S

 

       

1/2

3

3055,728

X

S

cm

 

Mômen quán tính 

x

J

 : 

(2)

(2)

(1)

(2)

(3)

2[

] [J

]

2

3

2

3

X

X

X

X

J

J

J

y

F

y

F

 

 

Trong đó: 

 

3

3

3

4

2

4

3

3

4

4

2

2

12 800

(1)

800

512 10

12

12

400 10

10

(2)

12

12

3

(3)

41, 6

10

2

512 10

2[

+40,5

40] 4 [41,6 37,4

6, 36]

3

4

218177, 5

X

X

X

X

X

b h

J

mm

cm

b h

J

cm

J

cm

J

J

cm

 

 

 

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

IVTÍNH TẢI TRỌNG CHO PHÉP VÀ KIỂM TRA ĐỘ BỀN: 

Tính [q]: 

Ta có: 

4

.

1,5.[ ].10 .41

max

ax

ax

218177,5

2

2,8188.[ ] [ ] 16

/

ax

16

[ ]

5,676

/

2,8188

X

M

Y

q

m

m

J

q

kN cm

m

q

kN cm

 

     Vậy ta chọn [q]=5,676 kN/cm. 

 

Kiểm tra điều kiện bền ở những mặt cắt có khả năng nguy hiểm: 

Mặt cắt có  : 

ax

1,55

ax 1/2

.

[ ]

[ ]

ax

.

2

1,69.5,676.100.3055,728

11,122

ax

2

218177,5.1, 2

[ ] 16

8

[ ]

2

2

2

[ ]

ax

Y

Y

X

X

m

Q

qa

m

Q

S

m

J l

kN

m

cm

kN

cm

m

 

Vậy ta cần phải tính toán lại giá trị của [q] để đẩm bảo điều kiện bền: 

Tại mặt cắt có   

max

:

y

Q

 

ax 1/2

.

[ ]

[ ]

ax

.

2

Y

X

X

m

Q

S

m

J l

 

2

ax

1,69.[ ].100.3035, 728

8

218177,5.1, 2

m

kN

cm

q

 

[ ] 4,08

/

q

kN cm

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

 

Vậy  với   

[ ]=4,08

/

5,676

/

q

kN cm

kN cm

 sẽ  thỏa  mãn  điều  kiện  bền  ở  những  mặt 

cắt nguy hiểm. 

 

V- XÁC ĐỊNH ĐỘ VÕNG, GÓC XOAY. 

Áp dụng công thức của phương pháp hàm gián đoạn, ta có: 

    

2

2

(2

)

0

1

2

2

x a

x a

M

M

x

R

x a

q

q

x

A

  

 

 

  

  

 

                

1

(

1)

P

x

a

  

 

2

1

"

0

1

[

EJ

EJ

2

M

x a

x

y

M

x

R

x a

q

A

x

x

  

 

 

 

                  

2

(2

)

1

(

1)

2

x a

q

P

x

a

 

 

2

3

1

'

1

[

EJ

2

6

R

x a

x a

A

y

M

x

q

x

  

  

  

 

              

3

2

(2

)

(

1)

0

]

6

2

x a

P

x

a

q

C

x

 

 

 

 

 

3

2

4

1

[

EJ

2

6

24

R

x a

M

x

x a

A

y

q

x

  

 

  

 

              

4

3

(2

)

(

1)

1

0

]

24

6

x a

P

x

a

q

C

x

D

x

 

 

  

 

 

Điều  kiện biên: 

 

0

x

a

y

 

 

     

2

1

[

0 0 0 0]

.

0

EJ

2

a

M

C a D

x

   

                             

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

10 

 

 

(2

)

0

x

a

y

 

2

2

3

3

4

4

3

1

(

2)

(

1)

(

1)

[

0

. (

2)

0

EJ

2

6

24

6

a

a

a

a

M

R

q

P

C a

D

a

x

 

Thay các giá trị lực và trị số a,

 vào  2 phương trình trên ta được:

 

4

3

1,5

2, 46

.

0

2

EJ

4

4

6,17

1,71

3, 2 .

0

EJ

EJ

qa

qa

C a D

C

EJ x

x

qa

qa

C a

D

D

x

x

 

  Góc xoay tại A là: 

Với x=a, thay x=a và C vào 

'

y

 

ta được: 

3

1

2, 46

'

( 1,5 0 0 0)

EJ

EJ

3

0,96

'

EJ

qa

y

A

x

x

qa

y

A

A

x

  

 

  Độ võng tại C là: 

Với x=0:   

4

1,71

EJ

C

X

qa

y

D

 

Thay số ta có :  

4

4

1,33

1,71.5,676.100

0, 2224

4

EJ

2.10 .218177,5

C

qa

y

D

cm

x

 

 

3

3

0,96

0,96.5,676.100

0,001249

4

EJ

2.10 .218177,5

A

qa

rad

x

 

 

 

The End



 

background image

Bài Tập Lớn Sức Bền Vật Liệu                                 Triệu Tuấn Anh GCAL-K52 

11 

 

  

 

 

 

 

 

.