Tải bản đầy đủ

Selection of material and shape

Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
Trường Đại học Bách Khoa
Khoa Kĩ Thuật Hóa Học

Đề tài:

Selection of material and shape

GVHD: Th.S Hoàng Trung Ngôn

Nhóm sinh viên thực hiện:
1.Lê Quang Vinh 61204529
2.Nguyễn Thị Thanh Ngoan 61202390
3.Vũ Hoàng Nguyên 61202474
4.Phạm Văn Duẩn 61200507
5.Trần Trọng Thiện 61203593


I. Giới thiệu.
II. Các yếu tố hình dạng.
III.Cấu trúc hiển vi.

IV.Giới hạn để chọn hình dạng hiệu quả.
V. Tìm hiểu và so sánh các phần cấu trúc.
VI. Chỉ số của vật liệu bao gồm hình dạng.
VII.Kết hợp chọn lựa vật liệu và hình dạng.
VIII.Tổng kết.


Giới thiệu


Khi có một loại vật liệu ta có thể tuy vào mục đích sử dụng mà chọn hình dạng thích hợp cho
nó.


Ở đây chúng ta khám phá một phần của nó – cách mà hình dạng có thể được sử dụng để tăng hiệu quả cơ học của vật liệu.

Chương này mở rộng phương pháp lựa chọn để bao gồm hình dạng (hình 11.1).


Hiệu suất thu được bằng cách kết hợp vật liệu với hình dạng vĩ mô. Các hình dạng được đặc trưng bởi một yếu tố hình dạng không thứ nguyên,?. Các sơ đồ được gợi
ý bởiParkhouse (1984).(hình 11.2)


Những ý tưởng trong chương này là tầm quan trọng của sự kết nối giữa hình dạng ,lựa chọn vật liệu vào thiết kế kết cấu chịu
lực.


 Các yếu tố hình dạng.

Ta xét các tải trên 1 bộ phận cấu thành có thể được tạo thành những vật có tính hướng trục, gây ra lực tạo momen uốn và xoắn.
Những bộ phận mà cấu trúc phần tử được thiết kế đặc biệt để mang những tác dụng đó chiếm ưu thế hiện nay có tên thông dụng như:

GIẰNG: tải chịu kéo.

DẦM: chịu momen uốn.

TRỤC : chịu xoắn.

CỘT: chịu tải trục nén.



Hình 11.3 cho thấy những phương thức tải áp dụng cho hình dạng mà chịu được những tác dụng đó.


•Uốn đàn hồi của dầm
•Độ bền uốn S của dầm.

Trong đó:
E: hằng số Young.
I: momen quán tính về tâm uốn.

y: được đo đến tâm uốn; dA là vi phân yếu tố khu vực.


Gía trị momen I và khu vực A của những phần chính liệt kê trong hai cột đầu ( bảng 11.2)


Gía trị momen I và khu vực A của những phần chính liệt kê trong hai cột đầu ( bảng 11.2)


momen quán tính I là cho dầm chuẩn của phần vuông với chiều dài mép b và A= b
o
o
O

(Chỉ số “o” liên quan mặt vuông đặc)

2


•Hệ số hình dạng của uốn đàn hồi:
e
Định nghĩa: là tỉ lệ giữa độ bền uốn của phần hình dạng và độ bền uốn của mặt vuông của cùng 1 khu vực A cho bởi chỉ số θ ,đại lượng không thứ
B
nguyên.

•yếu tố hệ số hình dạng θe được tính từ biểu thức A và I trong bảng 11.2 và được liệt kê trong bảng 11.3

e
Từ công thức trên ta thấy hệ số θ phụ thuộc hình dạng, không phụ thuộc kích cỡ.
B



Bảng 11.3 (Yếu tố hệ số hình dạng)


e
Hình 11.5 là biểu đồ I và A theo các giá trị θ
theo công thức (11.3).
B


Xoắn đàn hồi
1)độ bền xoắn S

T

-Độ bền xoắn của dạng trục

Trong đó:
L: Độ dài; G:modul cắt; K: Momen xoắn của khu vực ( cho trong bảng 11.2)
θ :góc xoắn
+ đối với phần hình tròn K đồng nhất với momen cực J của khu vực.

+ đối với phần không phải hình tròn thì K < J


Yếu tố hệ số hình dạng cho xoắn đàn hồi

Định nghĩa: là tỉ lệ độ bền xoắn của phần hình dạng S và S của dạng trục vuông đặc có cùng chiều dài L và mặt cắt ngang A, sử dụng
T
T0
công thức (11.5)


Trong đó K : hằng số xoắn cho phần vuông đặc ( Bảng 11.1) ( với b =h )
O

Gía trị suy ra từ công thức K và A trong bảng 11.2


Sự xâm nhập của hỏng trong uốn và xoắn
oĐộ dẻo
•bắt đầu khi có lực căng tạo ra ứng suất ở 1 nơi nào đó đầu tiên đạt đến điểm giới hạn σy
•Gãy: xảy ra khi có lực căng tạo ra ứng suất đầu tiên này vượt qua điểm gãy σtr
•Sự hỏng độ bền mỏi: nếu đạt đến giới hạn bền mỏi σe
•σf cho ứng suất hỏng có nghĩa là “ ứng suất cục bộ” mà đầu tiên sẽ gây ra độ võng, gãy hay bị mỏi.


•Uốn

M: momen uốn
-Ứng suất σ lớn nhất ở điểm y

m

ở bề mặt của dầm mà nằm ở xa nhất tính từ tâm.

•Hỏng xảy ra khi ứng suất đầu tiên đạt σf. Vì thế trong vấn đề hỏng dầm hình dạng phụ thuộc vào modul từng phần.

•Hệ số hình dạng cho hỏng uốn θBf được đo bởi tỉ lệ Z/ ZO


•Xoắn
- đối với thanh trụ hay ống chịu 1 lực xoắn T, ứng suất cắt τ là tối đa ở bề mặt ngoài

Trong đó: T là lực xoắn; r
J/r

m

m

: khoảng cách tính từ tâm uốn

đặt là Q trong xoắn đồng bản chất I/y

m

trong uốn

•Đối với phần không tròn với những điểm cuối tự do cong thì ứng suất tối đa bề mặt là τ= T/Q
Điều này cho phép xác định hệ số hình dạng θ

f
Trong đó Q và θ được cho trong bảng 11.2 và 11.3
T

T

f

cho hỏng xoắn


•Tải trọng và độ cong của cột
Một cột có chiều dài L, chịu tải trọng lực nén, cong đàn hồi khi tải trọng đạt tải Euler

n: hằng số phụ thuộc vào ràng buộc cuối cùng
I : momen quán tính nhỏ nhất
m


HÌNH DẠNG(MẪU) HIỂN VI



Hiệu quả cấu trúc có thể đạt được bằng các cách khác nhau: thông qua hình dạng trên tỉ lệ nhỏ,hiển vi hoặc vi cấu trúc.
Các thành phần rắn của gỗ (hỗn hợp xenlulozo,lignin và các Polymer khác) hình thành từ các tế bào hình lăng trụ nhỏ phân tán rắn từ các
trục uốn hoặc xoắn của nhánh hoặc thân =>tăng độ cứng và sức chịu đựng





Các đặc trưng của hình dạng hiển vi là cấu trúc lặp lại chính nó trên phạm vi rộng.
Các vi câu trúc có thể coi như là một ‘’ nguyên liệu’’ của riêng nó :giá trị tuyệt đối,mật độ,độ bền từ bên trong.
Nhiều loại vật liệu tự nhiên có hình dạng hiển vi.Khung xương,thân và lá của cây ,mai mực của con mực tất cả đều có cấu trúc cho độ
cứng cao,trọng lượng thấp.



Đó là một khó khăn để con người nghĩ ra những mô hình…


Hiệu quả cấu trúc có thể thu được bằng cách kết hợp bởi vật liệu bằng kính hiển vi hoặc nội bộ.Hình dạng cấu trúc lặp lại
chính nó để tạo ra cấu trúc rộng lớn hơn.Hình dạng được đặc trưng bởi các yếu tố hình dạng hiển vi.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×