Các ký hiệu trong sức bền vật liệu đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc phân tích và thiết kế các công trình kỹ thuật. Chúng không chỉ giúp kỹ sư nắm rõ những thông số cần thiết để tính toán lực, mômen hay biến dạng mà còn đảm bảo rằng vật liệu sử dụng có thể chịu được các tác động bên ngoài. Trong bài viết này, hãy cùng GOAT tìm hiểu các ký hiệu thường gặp trong lĩnh vực này.
CÁC KÝ HIỆU CƠ BẢN TRONG SỨC BỀN VẬT LIỆU
Trong sức bền vật liệu, có một số ký hiệu và thuật ngữ cơ bản được sử dụng để biểu thị các đặc tính và lực tác động lên vật liệu. Dưới đây là một số ký hiệu phổ biến:
______
1. Ký hiệu Ứng suất và Lực trong Sức bền vật liệu
___
* Ứng suất
Ứng suất là lực tác động lên một đơn vị diện tích của vật liệu. Ứng suất cao có thể dẫn đến biến dạng và thậm chí là phá hủy vật liệu.
Trong sức bền vật liệu, ký hiệu của ứng suất như sau:
-
𝜎 (sigma): Ứng suất kéo hoặc nén (tensile or compressive stress). Thường được đo bằng đơn vị 𝑁/𝑚𝑚2 hoặc MPa.
-
𝜏 (tau): Ứng suất cắt (shear stress). Đơn vị tương tự như ứng suất kéo/nén.
-
𝐹: Lực tác dụng lên vật liệu (force), đơn vị là Newton (N).
Công thức tính:
Trong đó:
-
σ là ứng suất kéo hoặc nén (𝑁/𝑚𝑚2 hoặc MPa.)
-
𝜏 là ứng suất cắt (𝑁/𝑚𝑚2 hoặc MPa.)
-
F là lực tác dụng lên vật liệu (N).
-
A là diện tích mặt cắt ngang của vật liệu (𝑚𝑚2).
___
* Độ biến dạng
Biến dạng là sự thay đổi kích thước hoặc hình dạng của vật liệu khi chịu tác động của lực. Đây là một đại lượng không có đơn vị. Đại lượng này phản ánh mức độ biến dạng tương đối của vật liệu.
Ký hiệu của độ biến dạng như sau:
-
𝜖 (epsilon): Độ biến dạng (strain). Được tính bằng tỷ lệ giữa sự thay đổi chiều dài (Δl) và chiều dài ban đầu (l0) của vật liệu.
Công thức tính:
|
𝜖 = |l- l0| / l0 = |Δl| / l0 |
Trong đó:
-
ϵ là độ biến dạng tỉ đối.
-
l0 là chiều dài ban đầu của vật rắn.
-
l là chiều dài sau khi vật bị biến dạng.
-
Δl là sự thay đổi chiều dài của vật rắn.
______
2. Ký hiệu Mô đun đàn hồi trong sức bền vật liệu
Mô đun đàn hồi được hiểu như một tính chất cơ học có trong những vật liệu rắn, thuộc dạng đàn hồi tuyến tính. Nó được sử dụng nhằm đo lực tính trên một đơn vị diện tích cần để kéo giãn hay nén một loại vật liệu nào đó.
Một vật liệu có mô đun đàn hồi cao sẽ khó bị biến dạng hơn khi chịu tác động của lực.
Ký hiệu của Mô đun đàn hồi
-
𝐸: Mô đun đàn hồi Young (Young's Modulus). Biểu thị độ đàn hồi của vật liệu khi bị kéo hoặc nén dọc theo trục tác động của lực. Đơn vị thường là MPa hoặc GPa.
-
𝐺: Mô đun đàn hồi cắt hay mô đun đàn hồi trượt (Shear Modulus). Là tỉ số của ứng suất cắt với các biến dạng trượt. Đặc trưng cho khả năng chống lại biến dạng của vật liệu khi có lực tác động cắt. Đơn vị cũng là MPa hoặc GPa.
Công thức tính:
Trong đó:
-
𝐸 là mô đun đàn hồi Young
-
𝐺 là mô đun đàn hồi cắt
-
σ là ứng suất kéo hoặc nén (𝑁/𝑚𝑚2 hoặc MPa.)
-
𝜏 là ứng suất cắt (𝑁/𝑚𝑚2 hoặc MPa.)
-
ϵ là độ biến dạng tỉ đối.
______
3. Mô men và lực mô-men
Mô men uốn (M) là lực gây ra sự uốn cong của một vật thể. Thường gặp trong các cấu trúc như dầm hoặc thanh ngang dưới tác động của tải trọng.
Moment xoắn (T) là đại lượng biểu thị lực xoắn tác dụng lên một vật thể, thường là trục hoặc thanh, gây ra sự biến dạng xoắn.
Ký hiệu của các lực mô men trong sức bền vật liệu
-
𝑀: Mô men uốn (Bending moment). Biểu thị lực tác dụng gây ra sự uốn cong của vật liệu. Đơn vị là N⋅m.
-
𝑇: Mô men xoắn (Torsional moment). Biểu thị lực xoắn tác động lên vật liệu. Đơn vị là N⋅m.
Công thức tính Mô men uốn:
Trong đó:
-
M: Moment uốn (đơn vị thường là N·m hoặc kN·m).
-
F: Lực tác động lên thanh hoặc dầm (N hoặc kN).
-
d: Khoảng cách từ điểm tác dụng lực đến trục trung tính của dầm (m hoặc mm).
Công thức tính Mô men xoắn:
Trong đó:
-
T: Moment xoắn (đơn vị là N·m hoặc kN·m).
-
F: Lực tác động vuông góc với trục tại điểm cần tính moment xoắn (N hoặc kN).
-
r: Bán kính từ trục xoắn đến điểm tác dụng lực (m hoặc mm).
______
4. Độ bền vật liệu
𝜎𝑦: Giới hạn chảy (Yield strength), là ứng suất tại đó vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo.
𝜎𝑢: Giới hạn bền (Ultimate strength), là ứng suất lớn nhất mà vật liệu có thể chịu được trước khi bị gãy.
𝜎𝑓: Ứng suất mỏi (Fatigue strength), là ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu được khi chịu lực dao động lặp đi lặp lại.
______
5. Ký hiệu khác
𝐼: Mô men quán tính (Moment of inertia), dùng để đánh giá khả năng chịu lực của mặt cắt ngang trong vật liệu.
𝐴: Diện tích mặt cắt ngang của vật liệu, đơn vị là mm2 hoặc m2
Kt: Hệ số tập trung ứng suất (Stress concentration factor), biểu thị mức độ tập trung ứng suất tại một điểm cụ thể trên vật liệu.
KẾT LUẬN
Tóm lại, việc hiểu rõ các ký hiệu của sức bền vật liệu không chỉ giúp bạn dễ dàng tiếp cận các tính toán kỹ thuật, mà còn đảm bảo sự an toàn và hiệu quả trong các dự án xây dựng và thiết kế. Hy vọng các thông tin này sẽ hỗ trợ được bạn.
Hãy trở lại với trang web [naphoga.vn] của chúng tôi để khám phá thêm nhiều bài viết hữu ích về vật liệu nhé. Chúc các bạn sức khỏe và thành công!
GOAT chuyên cung cấp các loại Nắp hố ga
Và các loại nắp đậy bằng Gang cầu, Composite theo Tiêu chuẩn BS EN 124.
Liên hệ Hotline: 📞 0987.382.388
Hoặc nhận tư vấn qua Zalo 🗨️
GOAT - Kiến Tạo Giá Trị Tốt Nhất
Thương hiệu Uy tín - Đồng hành suốt vòng đời sản phẩm
BTV Thanh Thủy - Nắp Hố Ga GOAT