Giáo trình Cơ sở cơ học môi trường liên tục và lý thuyết đàn hồi -Trần Minh Tú

Nội dung text: Giáo trình Cơ sở cơ học môi trường liên tục và lý thuyết đàn hồi -Trần Minh Tú

1. ®¹i häc CƠCƠ SỞSỞ CƠCƠ HỌCHỌC MÔIMÔI TRƯỜNGTRƯỜNG LIÊNLIÊN TỤCTỤC VVÀÀ LÝLÝ THUYÊTTHUYÊT ĐĐÀÀNN HỒIHỒI TrầnMinhTú ĐạihọcXâydựng–Hànội Bộ môn Sức bền Vật liệu Khoa Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 1 Email: tpnt2002@yahoo.com
2. CƠ HỌC MÔI TRƯỜNG LIÊN TỤC VÀ LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI • Giảng viên: Trần Minh Tú • Điện thoại: 04.3891 462 - Bộ môn Sức bền Vật liệu 0912101173 – Mobi Fone Email: tpnt2002@yahoo.com Giáotrình giảng dạy: CƠ SỞ CƠ HỌC MÔI TRƯỜNG LIÊN TỤC VÀ LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI PGs. Ts. Lê Ngọc Hồng – PGs. Ts Lê Ngọc Thạch Tóm tắtbàigiảng - Trần Minh Tú (E-learning) Bài giảng PowerPoint - Trần Minh Tú Điều kiện tham dự thi kết thúc môn học: Tham dự giờ giảng trên lớp theo qui chế Hoànthành Bàitậplớn– Phương phápPTHH July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 2 Email: tpnt2002@yahoo.com
3. Chương 1 Mở đầu–Cáckháiniệm chung July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 3 Email: tpnt2002@yahoo.com
4. Chương 1. Mở đầu – cáckhái niệm chung 1.1.1.1. Cơ Cơ học học––CơCơ học học vật vật rắn rắn biến biến dạng dạng 1.2.1.2. C Cơơhhọọcmôitrcmôitrưườờngng liên liên t tụụcc 1.3.1.3. Lý Lý thuy thuyếếttđđànàn h hồồii 1.4.1.4. Các Các khái khái ni niệệmm chung chung July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 4 Email: tpnt2002@yahoo.com
5. ®¹i häc 1.1. Cơ học – Cơ học vật rắn biến dạng (1) CƠ HỌC (MECHANICS) (Nghiên cứu lực và chuyển động) TĨNH HỌC (STATIC) ĐỘNG HỌC (DYNAMIC) (Vậtthểởtrạngthái cân bằng) (Vậtthểởtrạngthái chuyển động) ĐỘNG LỰCHỌC (KINEMATIC) • Tĩnh học: lực ĐỘNG HỌC (KINETIC) • Động học: chuyển động • Động lực học: quan hệ lực - chuyển động July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 5 Email: tpnt2002@yahoo.com
6. 1.1. Cơ học – Cơ học vật rắn biến dạng (2) CƠ HỌC (MECHANICS) VẬT RẮN VẬT RẮN BIẾN DẠNG CƠ HỌC THỦY KHÍ ộglchọc lực Động Đàn hồi ộghọc Động T n học ĩnh Đàn nhớt Dẻo July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 6 Email: tpnt2002@yahoo.com
7. 1.2. Cơ học môi trường liên tục (1) • Cơ học môi trường liên tục là một chuyên ngành của Cơ học, nghiên cứu về ứng suất, biến dạng và chuyển vị trong chất rắn, chất lỏng và chất khí • Môi trường liên tục không để ý đến cấu trúc phân tử của vật chất mà coi vật chất có cấu tạo liên tục và không có lỗ hổng - CHMTLT nghiên cứu các chuyển động vĩ mô của môi trường ở thể rắn, lỏng, khí (còn xétcác môi trường đặc biệt khác như trường điện từ, bức xạ, trọng trường, ) - Lực: lực tương tácgiữacác phần tử vật chất của vật thể - Chuyển động: chuyển vị của các phần tử vật chất, biến dạng July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 7 Email: tpnt2002@yahoo.com
8. 1.2. Cơ học môi trường liên tục (2) - CHMTLT là môn khoa học khá rộng và phân nhánh gồm: lý thuyết đàn hồi, đàn nhớt, nhiệt đàn hồi, dẻo và từ biến, thủy động lực học, khí động lực, lý thuyết plasma, ĐĐàànn hồi hồi CơCơ học học VRBD VRBD DẻoDẻo Cơ học MTLT NewtonNewton CơCơ học học thủy thủy kh khíí PhiPhi NewtonNewton July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 8 Email: tpnt2002@yahoo.com
9. 1.3. Lý thuyết đàn hồi (1) Lý thuyết đàn hồi: Nghiên cứu trường chuyển vị, biến dạng, ứng suất xuất hiện trong VRBD ở trạng thái cân bằng hoặc chuyển động do tác dụng của lực ngoài hoặc các nguyên nhân khác. SứcSức bền bền Vật Vật liệu liệu LýLý thuyết thuyết Đ Đàànhồinhồi -B-Bààitoitoáánn 1D: 1D: thanhthanh -B-Bààitoitoáánn 1D, 1D, 2D,2D, 3D:3D: -Dựav-Dựavààococáácc giả giả thiết thiết thanh,thanh, tấm,tấm, vỏvỏ mangmang t tíínhnh trực trực quan, quan, kinhkinh Đặt Đặt vấn vấn đề đề chặt chặt chẽ chẽ v vàà nghiệmnghiệm chchíínhnh x xááchơnvềtochơnvềtoáánn học học -Đơngiảnb-Đơngiảnbààitoitoáánđểnđể Xây Xây dựng dựng phương phương ph pháápp nhậnnhận được được kết kết quả quả dễ dễ ứng ứng tổngtổng qu quáátđểgiảiquyếtbtđểgiảiquyếtbààii dụngdụng totoáánn July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 9 Email: tpnt2002@yahoo.com
10. 1.3. Lý thuyết đàn hồi (2) • Biến dạng đàn hồi 1. Ban đầu2. Đặt tải3. Cất tải liên kết kéo dãn quay về ban đầu Δ F Đànhồi– quay trở về hình dạng ban đầu July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 10 Email: tpnt2002@yahoo.com
11. 1.3. Lý thuyết đàn hồi (3) 1. Ban đầu 2. Đặt tải 3. Cất tải bonds stretch planes & planes still shear sheared Dẻo Đàn hồi + Dẻo • Biến dạng dẻo F F Biếndạng dẻo – còn lại khi loại linear linear bỏ nguyên nhân gây biến dạng ! elastic elastic δ Dẻo July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 11 Email: tpnt2002@yahoo.com
12. 1.3. Lý thuyết đàn hồi (4) - Biến dạng đànhồi– quá trình thuận nghịch F Đànhồi- tuyến tính Đànhồi- phi tuyến δ ĐĐàànhồituyếntnhồituyếntíínhnh BiếnBiến dạng dạng đđàànhồinhồi ĐĐàànn hồi hồi phi phi tuyếntuyến July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 12 Email: tpnt2002@yahoo.com
13. 1.4. Cáckhái niệm chung (1) 1.4.1. Môi trường liên tục • Môi trường liên tục không xétđếncấutrúc phân tử của vật chất mà coi vật chất có cấu tạo liên tục và không có lỗ hổng • Có thể coi các môi trường vật chất thực: rắn, lỏng, khí là những môi trường liên tục • Trường các đại lượng: ứng suất, biến dạng, chuyển vị, có thểbiểudiễnbằngcáchàmliêntục. 1.4.2. Môi trường đồng nhất và đẳng hướng • Đồng nhất: có tính chất cơ học như nhau tại mọi điểm • Đẳng hướng: tính chất cơ học tại một điểm là như nhau theo mọi phương ÖNghiên cứu một phần tử vật chất đại diện cho môi trường. Chọn hệ trục toạ độ nghiên cứu một cách tùyý. July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 13 Email: tpnt2002@yahoo.com
14. 1.4. Cáckhái niệm chung (2) 1.4.3. Mật độ khối lượng Là độ đậm đặc của vật chất trong môi trường - Mật độ trung bình Δm ρ = Δm là khối lượng của phân tố có thể tích ΔV tb ΔV - Mật độ vật chất tại một điểm Δmdm ρ ==lim Δ→V 0 ΔVdV - Khối lượng vật chất trong toànbộthểtích V: mdV= ∫ ρ ()V - Môi trường đồng nhất: ρ = const July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 14 Email: tpnt2002@yahoo.com
15. 1.5. Cáckhái niệm chung (3) 1.4.4. Chuyển vị, biến dạng và sự chảy 1. Chuyển vị: Khi chịu tác dụng của ngoại lực, môi trường thay đổi hình dạng, kích thước, các phần tử vật chất của môi trường chuyển dời vị trí - chuyển vị 2. Biến dạng: Là sự thay đổi hình dáng và kích thước của môi trường ở thời điểm t=0 và thời điểm t đang xétkhichịutác dụng của ngoại lực. 3. Sự chảy: Quá trình trung gian của môi trường tại thời điểm đang xétvà thời điểm đầu 1.4.5. Không gian và thời gian Không gian metric là không gian mà trong đó khoảng cách giữa các điểm là xácđịnh. Không gian Euclid: trong hệ trục toạ độ Descrates x, y, z biểu thức biểu diễn khoảng cách giữa hai điểm luôn luôn đúng Thời gian: tuyệt đối, lý tưởng và như nhau với mọi người quan sát July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 15 Email: tpnt2002@yahoo.com
16. July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 16 Email: tpnt2002@yahoo.com