1
Sức bền vật liệu
Mục đích của môn học nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức
cơ bản về việc tính toán, thiết kế các chi tiết máy, kết cấu công trình.

Chơng 1.

Những khái niệm cơ bảN
I. Nhiệm vụ v đối tợng của sức bền vật liệu
1. Nhiệm vụ

Tính toán về độ bền, độ cứng v độ ổn định của các bộ phận công
trình hoặc các chi tiết máy. Khi thiết kế các bộ phận công trình hoặc các
chi tiết máy, ta phải thoả mãn các điều kiện sau:
- Chi tiết không bị phá hỏng hay đảm bảo
điều kiện bền
.
- Độ biến dạng của chi tiết không vợt quá mức độ cho phép hay đảm
bảo
điều kiện cứng
.
- Chi tiết luôn giữ đợc hình dáng ban đầu hay đảm bảo điều kiện
ổn
định
.
2. Đối tợng nghiên cứu
Vật rắn biến dạng
: về vật liệu l các vật thể có tính
đn hồi tuyệt đối
,



Tính đồng nhất
có nghĩa l tại mọi điểm trong vật thể, vật liệu có
tính chất lý - hoá nh nhau.


Tính đẳng hớng
l tính chất cơ - lý của vật liệu theo mọi phơng
đều nh nhau.
2. Giả thuyết về sự đn hồi, biến dạng v chuyển vị bé
Vật rắn đợc gọi l đn hồi (hay rõ hơn, đn hồi tuyệt đối) nếu có khả
năng phục hồi hon ton hình dạng v kích thớc vốn có sau khi ngoại lực
thôi tác dụng, biến dạng đợc khôi phục hon ton sau khi hết ngoại lực
đợc gọi l biến dạng đn hồi.
Vật đn hồi tuyến tính l vật m biến dạng l đn hồi v tỉ lệ bậc nhất
với nội lực. Những vật đn hồi khác đợc gọi l vật đn hồi phi tuyến.
Biến dạng bé có thể hiểu l nó nhỏ đến mức nh những đại lợng vô
cùng bé. Chuyển vị l rất bé so với kích thớc của vật thể.
3. Giả thuyết về quan hệ giữa lực v biến dạng

Giữa ngoại lực tác động lên vật thể v biến dạng của nó có mối
quan hệ biểu diễn bởi một hm số no đó. Nếu hm số đó l bậc nhất ta
gọi vật liệu tuân theo quy luật
tuyến tính
. Nếu hm số đó không phải bậc
nhất ta gọi l quy luật
phi tuyến
. Trong chơng trình sức bền vật liệu, ta
chỉ xét đến quy luật tuyến tính giữa lực v biến dạng.

phân bố
(
hình 1-5
).
2. Nội lực

Phần lực tác dụng
tơng hỗ để chống lại tác
dụng của ngoại lực gọi l
nội lực
.


Phơng pháp mặt cắt
xác định nội lực.

Các thnh phần nội lực
(hình 1-9)
v quy ớc về dấu
(hình 1-10)
:Lực dọc N
z
; lực cắt Q
x
, Q
y
; mômen uốn M

N
z
> 0
N
zN
z

N
z
< 0
Q
y
> 0
Q
y
Q
y
< 0
Q
y

Q
y
M
x
M
x

b

kN/m
Hình 1-5

a
P
P
M=P.a
m (kN/m
2
)
a
b
a)
b)
Hình 1-6

Hình 1-74
1. Biến dạng

Biến dạng cơ bản đợc phân loại theo thnh phần nội lực trên hệ
trục quán tính chính trung tâm.

a. Kéo (hoặc nén) đúng tâm
(hình 1-11):


d. Uốn
(hình 1-14).
Uốn thuần tuý: Hệ nội lực ở mặt cắt ngang tơng đơng với một ngẫu
lực có mômen M
x
(hoặc M
y
). Uốn ngang: Q
y
, M
x
(Q
x
, M
y
)

Hình 1-14

2. ứng suất
Hình 1-13
Hình 1-125

Cờng độ của nội lực tại một điểm no đó trên mặt cắt đợc gọi l
ứng suất ton phần, ký hiệu
p
G


ứng suất ton phần
p
G
phân lm hai thnh phần (hình 1-15): ứng suất
pháp, ký hiệu

, ứng suất tiếp, ký hiệu

:

22
p =+
(1-3)
Có thể phân ứng suất
p
G
thnh ba phần theo 3 trục toạ độ l ứng suất
pháp
z
v ứng suất tiếp
zx
,
zy
(hình 1-17).
Quan hệ giữa ứng suất v các nội lực có hệ thức sau:
()
= = = =
= =