Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 1
Bài giảng
CƠ HỌCỨNG DỤNG
106B4, Bộmôn Cơ Kỹ Thuật, ĐHBK TP.HCM
CBGD: Nguyễn Duy Khương
email : ndkhuong@hcmut.edu.vn
Lĩnh vực ứng dụng của Cơ học
vibrations, stability and
strength of structures and
machines
robotics
rocket and
spacecraft design
automatic control
engine performance
fluid flow
molecular, atomic and
sub atomic behavior
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ H
26 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 87 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Cơ học ứng dụng - Tuần 1 - Nguyễn Duy Khương, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ọc Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 2
Lịch sử ngành Cơ học
Simon Stevin
(1548‐1620)
“Công thức định luật
cộng vector lực” và
“hầu hết các công
thức của tĩnh học”
Galileo
(1564‐1642)
“Phát minh ra bài
toán động lực học
với thí nghiệm hòn
đá rơi tự do”
Archimedes
(287 B.C. ‐ 212 B.C.)
“Nguyên lý đòn bẩy”
và “nguyên lý lực
nổi”
“Give me a place to
stand on, and I will
move the Earth”
Newton
(1643‐1727)
“Định luật chuyển
động” và “Định luật
vạn vật hấp dẫn”
Da Vinci, Varignon, Euler, D’Alembert, Lagrange, Laplace and
Chương trình môn học
Môn học Cơ Học Ứng Dụng
Phần 1
TĨNH HỌC
Phần 2
CƠ HỌC VẬT RẮN
BIẾN DẠNG
Phần 3
CÁC BỘ
TRUYỀN ĐỘNG
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 3
Lực
Hợp lực và đưa các lực tác dụng lên vật rắn về dạng tối giản
Nội dung môn học
Phần 1
TĨNH HỌC
Môment
F1
F2
F3
F4
RF
OR
M
Xác định điều kiện cân bằng của các hệ lực tác dụng lên vật rắn
F1
F2
F3
F4
F5 ?
F6 ? Điều kiện
cân bằng hệ lực
Dữ kiện
Hệ lực và
môment
Phản lực liên
kết
Kết quả
Nội dung môn học
Các mô hình ví dụ cho bài toán tĩnh học
Xác định lực căng dây Tính phản lực tại A, B, D Tác động của vật lên khớp tay
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 4
Phần 2
CƠ HỌC VẬT RẮN
BIẾN DẠNG
Lực, môment
Nội dung môn học
Ứng suất,
biến dạng,
chuyển vị
10000 N
• Có đủ bền, có bị hư hỏng không?
• Nếu đủ bền thì chuyển vị tại vị trí
đầu dầm là bao nhiêu?
• Hư hỏng nếu có xảy ra ở chỗ nào?
Làm sao để khắc phục hư hỏng?
Nội dung môn học
• Biểu đồmô‐men uốn
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 5
Nội dung môn học
• Ứng suất uốn
Nội dung môn học
• Chuyển vị theo phương Y
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 6
Nội dung môn học
Phần 3
CÁC BỘ
TRUYỀN ĐỘNG
Bộ truyền đai
Nội dung môn học
Bộ truyền xích Bộ truyềnbánh răng
Trục ‐ Ổ trục –
Nối trục
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 7
Bộ truyền đai
Bộ truyền xích
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 8
Bộ truyền vô cấp (CVT)
Nội dung môn học
Tài liệu tham khảo
[1] Cơ học (tập 1), Đỗ Sanh, NXB GD, 2005.
[2] Bài tập Cơ học (tập 1), Đỗ Sanh, NXB GD, 2005.
[3] Giáo trình Cơ Ứng Dụng, Ngô Kiều Nhi & Trương Tích Thiện, NXB ĐHQG
Tp.HCM, 2006.
[4] Bài tập Cơ Ứng Dụng, Phan Thị Bích Nga, NXB ĐHQG Tp.HCM, 2008.
[5] Cơ sở Thiết kếmáy, Nguyễn Hữu Lộc & Nguyễn Tuấn Kiệt, ĐHBK Tp.HCM, 1999
Học môn này để làm gì? Có ích gì cho công việc sau này?
Làm sao để học tốt môn này?
Cách tính điểm ra sao?
Kiểm tra giữa kỳ : 20%
Thi cuối kỳ : 80%
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 9
Phần 1: TĨNH HỌC
Hai vấn đề chính cần giải quyết là:
• Thu gọn hệ lực
• Điều kiện cân bằng của hệ lực
Chương 1: Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
Chương 2: Thu gọn hệ lực, điều kiện cân bằng
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
NỘI DUNG
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 10
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng cơ học
của vật thể này lên vật thể khác
Lực
( , , )x y zF FF F
F
xF
yF
zF
x
y
z
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
•A<<S Lực tập trung F tại điểm đặt A
S A
qF
•A~S Lực phân bố q trên miền diện tích A
S A
q
F
Điểm đặt lực tổng F tại trọng tâm của lực phân bố iF q
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 11
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Cách tính lực phân bố thành lực tập trung và vị trí điểm đặt
Độ lớn lực tập trung
Điểm đặt lực
•Độ lớn bằng diện tích lực phân bố
•Điểm đặt tại vị trí trọng tâm của lực phân bố
Nhận xét:
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, thu gọn hệ lực
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Ví dụ: Tính lực tổng hợp của lực phân bố có hàm số f(x)=x3
0
( )
L
F f x dx
Độ lớn của lực tổng hợp của lực phân bố
Điểm đặt của lực tổng hợp
y 3( )y f x x
3
0
L
x dx 4
04
L
x
4
4
LF
0
0
( )
( )
L
L
x f x dx
x
f x dx
4
0
4
4
L
x dx
L
5
0
4
4
5
L
x
L
4
5
x L
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 12
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Các trường hợp lực phân bố đặc biệt
•Phân bố đều
*F q L
•Phân bố tam giác
1 *
2
F q L
q
L
q
L
q
/ 3L 2 / 3L
q
/ 2L
F
/ 2L
Lực phân bố đều q trên chiều dài L
Lực phân bố đều q trên chiều dài L
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Đại lượng vectơ đặc trưng cho tác
dụng cơ học làm vật thể quay
Mômen
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 13
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
F
M
Mômen của lực đối với trục
Phương chiều và độ lớn
sinOM M d F d F
F F F^= +
F
F
F^
Góc hợp bởi lực F và trục là góc
Dấu (+) nếu nhìn từ đỉnh trục thấy xu hướng quay
ngược chiều kim đồng hồ
Dấu (‐) ngược lại
d
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, thu gọn hệ lực
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 14
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Tổng các mômen
iF i i
M Fd
Mômen của lực đối với trục
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, thu gọn hệ lực
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Ví dụ 1: Tính mô‐men của các hệ sau đây
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 15
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, thu gọn hệ lực
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, thu gọn hệ lực
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Ví dụ : Tính mô‐men tại O
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 16
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Mômen của lực đối với một tâm
sin ( sin )O OM r F M rF F r Fd
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Mômen của lực đối với một tâm
( , , )x y zF F F F
( , , )x y zr r r r
( ) ( ) ( )O y z z y x z z x x y y xM r F r F i r F r F j r F r F k
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 17
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Ngẫu lực: là hai vectơ lực có tính chất sau
•Cùng phương
•Ngược chiều
•Cùng độ lớn
•Khác giá
F
F
A
B
OM AB F
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 18
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Lực căng cơ Ft bằng
bao nhiêu để tổng
moment tại điểm A
bằng 0?
Moment tại điểm A là
điểm tiếp xúc của
chân với mặt đất
bằng bao nhiêu?
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 19
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
S
1F
2F
3F
SS
Hệ tiên đề tĩnh học
Tiên đề 1
Hệ hai lực cân bằng khi và chỉ khi chúng có cùng đường tác dụng hướng
ngược chiều nhau, cùng độ lớn
F
'F
F
'F
' 0F F
Tiên đề 2
Thêm hay bỏ đi cặp lực cân bằng (F,F’)=0 cũng không làm thay đổi tác dụng
của hệ lực
F
'F
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Tiên đề 3 (tiên đề hình bình hành lực)
Hệ hai lực đặt tại một điểm tương đương với một lực đặt tại điểm đó được
biểu diễn bằng vecto đường chéo hình bình hành có hai cạnh là hai lực
thành phần.
1 2 AF F F
Lực tác dụng và phản tác dụng giữa hai vật là hai lực lần lượt đặt lên mỗi vật
tương tác chúng cùng đường tác dụng, hướng ngược chiều nhau và cùng
cường độ
1F
A
2F
AF
Tiên đề 4 (tiên đề lực tương tác)
F
1S
2S
'F
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 20
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
1S
2S
Tiên đề 5 (tiên đề hóa rắn)
Vật biến dạng đang cân bằng hóa rắn lại vẫn cân bằng (điều ngược lại không
đúng)
Vật không tự do có thể xem là vật tự do nếu ta thay thế các vật gây liên kết
bằng các phản lực liên kết
Tiên đề 6 (tiên đề giải phóng liên kết)
1S
2S
'F
F
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen
Bậc tự do của vật (dof – degree of freedom)
Là số thông số độc lập xác định chuyển động của vật hoặc là đại lượng đặc
trưng cho mức độ tự do của vật thể.
x
y
A B
C
1 3vatdof n vat tu do 3dof n
n vat tu do co R rang buoc 3dof n R
2
3
3
6
D
D
dof n R
dof n R
n : là số vật
R : là số ràng buộc
Phân loại tính chất cơ hệ dựa vào bậc tự do
0dof : hệ tĩnh định (hệ cân bằng với mọi loại tải tác động)
0dof : hệ động
0dof : hệ siêu tĩnh (=‐1 siêu tĩnh bậc 1; ‐2 siêu tĩnh bậc 2)
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 21
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
1. Phản lực liên kết tựa
Số ràng buộc R=1 (hoặc 0,5)
Mô hình liên kết tựa trong lý thuyết
N
A
B
C
AN
BN
CN A
BAN
BN
F
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 22
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
2. Phản lực liên kết khớp bản lề
x yF F F
Số ràng buộc R=2
Mô hình liên kết khớp bản lề trong lý thuyết
A xA
yA
A xA
yA
A A
ARA A
Khớp bản lề cố định
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
Khớp bản lề di động
Số ràng buộc R=1
A
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 23
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
Khớp bản lề nội
Số ràng buộc R=2
A
A
A
xA
yA
'xA
'yA
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
2. Phản lực liên kết bản lề cầu (khớp cầu)
Số ràng buộc R=3
xF
yF
zF
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 24
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
3. Phản lực liên kết ngàm
Số ràng buộc R2D=3
Số ràng buộc R3D=6
Mô hình liên kết trong lý thuyết
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
4. Phản lực liên kết dây
Số ràng buộc R=1
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 25
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
Phản lực liên kết thanh
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
Một số loại liên kết đặc biệt trong hai chiều
(4)
(5)
(3)
(2)(1)
Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Bài giảng Cơ Học Ứng Dụng - Tuần 1
8/25/2014
Giảng viên Nguyễn Duy Khương 26
CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết
2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết
Một số loại liên kết đặc biệt trong ba chiều
(1) (2)
(3) (4)
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_co_hoc_ung_dung_tuan_1_nguyen_duy_khuong.pdf