Bài giảng Cơ sở cơ học môi trường liên tục và lý thuyêt đàn hồi - Chương 1 Mở đầu – Các khái niệm chung

July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 1 Trần Minh Tú Đại học Xây dựng – Hà nội CƠ SỞ CƠ HỌC MÔI TRƯỜNG LIÊN TỤC VÀ LÝ THUYÊT ĐÀN HỒI I LI L I Bộ môn Sức bền Vật liệu Khoa Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp ® ¹ i h ä c July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 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 Giáo trình 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 tắt bài giảng - 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 Hoàn thành Bài tập lớn – Phương pháp PTHH July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 3 Chương 1 Mở đầu – Các khái niệm chung July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 4 Chương 1. Mở đầu – các khái niệm chung 1.1. Cơ học – Cơ học vật rắn biến dạng1.1. Cơ học – Cơ học vật rắn biến dạng 1.2. Cơ học môi trường liên tục1.2. Cơ học môi trường liên tục 1.3. Lý thuyết đàn hồi1.3. Lý thuyết đàn hồi 1.4. Các khái niệm chung1.4. Các khái niệm chung July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 5 ® ¹ i h ä c CƠ HỌC (MECHANICS) (Nghiên cứu lực và chuyển động) TĨNH HỌC (STATIC) (Vật thể ở trạng thái cân bằng) ĐỘNG HỌC (DYNAMIC) (Vật thể ở trạng thái chuyển động) ĐỘNG HỌC (KINEMATIC) ĐỘNG LỰC HỌC (KINETIC) • Động học: chuyển động • Động lực học: quan hệ lực - chuyển động • Tĩnh học: lực 1.1. Cơ học – Cơ học vật rắn biến dạng (1) July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 6 CƠ HỌC (MECHANICS) VẬT RẮN VẬT RẮN BIẾN DẠNG CƠ HỌC THỦY KHÍ Tĩnhhọc Độnghọc Độnglựchọc Đàn hồi Dẻo Đàn nhớt 1.1. Cơ học – Cơ học vật rắn biến dạng (2) July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 7 • 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 xét các môi trường đặc biệt khác như trường điện từ, bức xạ, trọng trường, ) - Lực: lực tương tác giữa các phần tử vật chất của vật thể - Chuyển động: chuyển vị của các phần tử vật chất, biến dạng 1.2. Cơ học môi trường liên tục (1) July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 8 Cơ học MTLT Cơ học VRBDCơ học VRBD Cơ học thủy khíCơ học thủy khí Đàn hồii Dẻo Newtont Phi Newtoni t 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, July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi 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. Sức bền Vật liệuSức bền Vật liệu Lý thuyết Đàn hồiLý thuyết Đàn hồi - Bài toán 1D: thanh - Dựa vào các giả thiết mang tính trực quan, kinh nghiệm - Đơn giản bài toán để nhận được kết quả dễ ứng dụng i t : t i t i t tí t , i i i i t t - Bài toán 1D, 2D, 3D: thanh, tấm, vỏ - Đặt vấn đề chặt chẽ và chính xác hơn về toán học - Xây dựng phương pháp tổng quát để giải quyết bài toán i t , , : t , t , t t í t t t i i t i t July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 10 Đàn hồi – quay trở về hình dạng ban đầu 1. Ban đầu 2. Đặt tải 3. Cất tải F Δ liên kết kéo dãn quay về ban đầu 1.3. Lý thuyết đàn hồi (2) • Biến dạng đàn hồi July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 11 Biến dạng dẻo – còn lại khi loại bỏ nguyên nhân gây biến dạng ! F δ linear elastic linear elastic Dẻo 1. Ban đầu 2. Đặt tải 3. Cất tải planes still sheared F Đàn hồi + Dẻo bonds stretch & planes shear Dẻo 1.3. Lý thuyết đàn hồi (3) • Biến dạng dẻo July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 12 F δ Đàn hồi - tuyến tính Đàn hồi - phi tuyến - Biến dạng đàn hồi – quá trình thuận nghịch Biến dạng đàn hồi Biến dạng đàn hồi Đàn hồi tuyến tínhi t tí Đàn hồi phi tuyếni i t 1.3. Lý thuyết đàn hồi (4) July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 13 1.4. Các khái niệm chung (1) 1.4.1. Môi trường liên tục • Môi trường liên tục không xét đến cấu trúc 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 thể biểu diễn bằng các hàm liên tục. 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 tùy ý. July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 14 1.4. Các khái niệm chung (2) 1.4.3. Mật độ khối lượng Là độ đậm đặc của vật chất trong môi trường - Mật độ trung bình tb m V ρ Δ= Δ là khối lượng của phân tố có thể tíchmΔ VΔ - Mật độ vật chất tại một điểm 0 lim V m dm V dV ρ Δ → Δ= =Δ - Khối lượng vật chất trong toàn bộ thể tích V: ( )V m dVρ= ∫ - Môi trường đồng nhất: onstcρ = July 2009 Tran Minh Tu – University of Civil Engineering – Ha noi Email: tpnt2002@yahoo.com 15 1.5. Các khái 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 xét khi chịu tác dụng của ngoại lực. 3. Sự chảy: Quá trình trung gian của môi trường tại thời điểm đang xét và 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 xác định. 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 Email: tpnt2002@yahoo.com 16