Sức bền vật liệu: gói ôn nước rút

Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 14 bài tập, kèm lời giải đầy đủ ở cuối.

Bài mớiQuay lại môn học

Trong cửa sổ in, hãy chọn “Lưu dưới dạng PDF” để giữ một bản trên thiết bị của bạn.

1Công thức và phương pháp

Ứng suất và biến dạng dọc trục

Ứng suất pháp
σ = F/A
Biến dạng
ε = ΔL/L
Định luật Hooke
σ = E·ε
Độ giãn dài
ΔL = FL/(EA)
Biến dạng nhiệt
εT = α·ΔT

Xoắn của trục

Ứng suất tiếp
τ = T·r/J
Trục đặc
J = πd⁴/32
Trục rỗng
J = π(D⁴ − d⁴)/32
Góc xoắn
φ = TL/(GJ)
Công suất
P = T·ω = 2πnT/60

Phương pháp

  1. Tìm mômen quán tính độc cực: J = πd⁴/32 cho trục đặc.
  2. Ứng suất tiếp ở bề mặt: τ = T·r/J, với r là bán kính ngoài.
  3. Góc xoắn: φ = TL/(GJ) theo radian.
  4. Nếu cho công suất, hãy tìm mômen xoắn trước bằng P = T·ω, ω = 2πn/60.

Lực cắt và mômen uốn

Lực cắt và mômen
V = ΣF ở một phía, M = ΣF·d ở một phía
Ứng suất uốn
σ = M·y/I
Hình chữ nhật
I = bh³/12
Mômen chống uốn của mặt cắt
W = I/ymax
Dầm đơn giản, tải phân bố đều
Mmax = wL²/8

Phương pháp

  1. Tìm phản lực gối từ cân bằng của cả dầm.
  2. Cắt dầm tại mặt cắt bạn cần và giữ lại một phía.
  3. Lực cắt: tổng các lực thẳng đứng ở phía đó. Mômen uốn: tổng mômen của chúng quanh mặt cắt.
  4. Để tìm mômen lớn nhất, hãy tìm nơi lực cắt bằng không.

Trọng tâm và mômen quán tính mặt cắt

Trọng tâm
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Hình chữ nhật
I = bh³/12
Định lý trục song song
I = Ic + A·d²
Mặt cắt ghép
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Vòng tròn Mohr và biến đổi ứng suất

Tâm
C = (σx + σy)/2
Bán kính
R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²)
Ứng suất chính
σ1,2 = C ± R
Phương chính
tan 2θp = 2τxy/(σx − σy)
Mặt phẳng nghiêng
σθ = C + (σx − σy)/2·cos 2θ + τxy·sin 2θ

Phương pháp

  1. Tính tâm của vòng tròn Mohr: C = (σx + σy)/2.
  2. Tính bán kính: R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²).
  3. Các ứng suất chính là C ± R và ứng suất tiếp lớn nhất trong mặt phẳng là R.
  4. Các góc trên vòng tròn gấp đôi các góc trên phần tử: tan 2θp = 2τxy/(σx − σy).

Độ võng của dầm

Tải tập trung ở giữa nhịp
δ = PL³/(48EI)
Tải phân bố đều, dầm đơn giản
δ = 5wL⁴/(384EI)
Công xôn, tải ở đầu
δ = PL³/(3EI)
Công xôn, tải phân bố đều
δ = wL⁴/(8EI)
Nguyên lý xếp chồng
δ = δ1 + δ2

Mất ổn định cột

Tải Euler
Pcr = π²EI/(KL)²
Hệ số chiều dài tính toán
K = 1 khớp–khớp, 0,5 ngàm–ngàm, 0,7 ngàm–khớp, 2 ngàm–tự do
Ứng suất tới hạn
σcr = Pcr/A
Độ mảnh
λ = KL/r, r = √(I/A)

2Bài tập

1.Ứng suất và biến dạng dọc trụcTrung bình
300 kNØ25120 GPaØ100/70400 mmδ = ?

Một thanh thép (đường kính 25 mm, E = 200 GPa) nằm trong một ống làm bằng đồng (đường kính ngoài 100 mm, đường kính trong 70 mm, E = 120 GPa). Cả hai dài 400 mm và bị nén cùng nhau giữa các tấm cứng bởi 300 kN. Tìm độ co ngắn δ.

P = 300 kNthanh: Ø25 mm, E = 200 GPaống: Ø100/Ø70 mm, E = 120 GPaL = 400 mm
δ = mm
2.Ứng suất và biến dạng dọc trụcKhó
50 kN12600 mm200 mmØ20Ø30σ2​ = ?

Một đoạn thép (đường kính 20 mm, chiều dài 600 mm, E = 200 GPa) và một đoạn làm bằng đồng (đường kính 30 mm, chiều dài 200 mm, E = 120 GPa) được nối đầu với đầu và ngàm giữa hai vách cứng. Một tải dọc trục 50 kN tác dụng tại chỗ nối, hướng về phía đoạn 2. Tìm độ lớn ứng suất σ2 trong đoạn 2.

đoạn 1: thép, Ø20 mm, 600 mm, E = 200 GPađoạn 2: đồng, Ø30 mm, 200 mm, E = 120 GPaP = 50 kN
σ2 = MPa
3.Xoắn của trụcTrung bình
T = 250 N·md = 25 mmL = 0,5 mφ = ?

Một trục đặc thép được ngàm vào tường và bị xoắn bởi mômen xoắn T ở đầu tự do. Tìm góc xoắn φ của đầu tự do, theo độ.

T = 250 N·md = 25 mmL = 0,5 mG = 80 GPa
φ = °
4.Xoắn của trụcKhó
d = 60 mmT0​ = 750 N·mACBa = 0,8 mb = 1,2 m

Một trục đặc nhôm đường kính 60 mm được ngàm vào các tường cứng ở cả hai đầu A và B. Một mô-men xoắn 750 N·m đặt tại C, cách A 0,8 m và cách B 1,2 m. Tìm mô-men phản lực TA tại tường A.

d = 60 mmT0 = 750 N·ma = 0,8 mb = 1,2 m
TA = N·m
5.Lực cắt và mômen uốnTrung bình
w = 4 kN/mP = 40 kNAB2,5 m

Dầm công-xôn ngàm tại A. Dầm chịu tải phân bố đều w trên toàn bộ chiều dài và một lực tập trung P tại vị trí cách A 2,5 m. Tìm mô-men uốn MA tại ngàm A. Dùng quy ước mô-men làm võng xuống là dương và lực cắt hướng lên trên mặt cắt bên trái là dương.

L = 2,5 mP = 40 kN tại 2,5 mw = 4 kN/m từ 0 đến 2,5 m
MA = kN·m
6.Lực cắt và mômen uốnKhó
w = 4 kN/mP = 60 kNABmặt cắt2 m1 m2 m

Tìm mômen uốn Mx tại mặt cắt x = 3 m tính từ gối A. Coi mômen làm dầm võng xuống là dương và lực cắt hướng lên trên mặt trái là dương.

L = 5 mP = 60 kN tại 2 mw = 4 kN/m từ 0 đến 5 mx = 3 m
Mx = kN·m
7.Trọng tâm và mômen quán tính mặt cắtTrung bình
120 mm240 mm96 mmØ40xIx​ = ?

Một tấm 120 mm × 240 mm có một lỗ tròn đường kính 40 mm trên đường tâm thẳng đứng, tâm lỗ cách đáy 96 mm. Tìm mômen quán tính diện tích Ix quanh trục nằm ngang đi qua trọng tâm.

b = 120 mmh = 240 mmd = 40 mmtâm lỗ: y = 96 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
8.Trọng tâm và mômen quán tính mặt cắtKhó
140152208xM = 10 kN·mkích thước tính bằng mm

Mặt cắt chữ T được dùng làm dầm với cánh ở trên và chịu mômen uốn làm võng xuống 10 kN·m. Tìm ứng suất uốn σdưới ở mép dưới.

bf = 140 mmtf = 15 mmtw = 8 mmhw = 220 mmM = 10 kN·m
σdưới = MPa
9.Vòng tròn Mohr và biến đổi ứng suấtTrung bình
σx​ = 140σy​ = 110τxy​ = 20MPa

Một điểm có σₓ = 140 MPa, σᵧ = 110 MPa và τₓᵧ = 20 MPa (kéo là dương). Tìm góc θs, trong khoảng từ −90° đến 90°, từ trục x đến pháp tuyến của mặt có ứng suất cắt đạt giá trị dương lớn nhất +R (ứng suất cắt dương cùng chiều với τₓᵧ).

σx = 140 MPaσy = 110 MPaτxy = 20 MPa
θs = °
10.Vòng tròn Mohr và biến đổi ứng suấtKhó
σx​ = 30σy​ = 10τxy​ = 30MPa

Một điểm trong chi tiết chịu tải có σₓ = 30 MPa, σᵧ = 10 MPa và τₓᵧ = 30 MPa (kéo là dương). Tìm ứng suất pháp σθ trên một mặt có pháp tuyến xoay 50° ngược chiều kim đồng hồ so với trục x.

σx = 30 MPaσy = 10 MPaτxy = 30 MPaθ = 50°
σθ = MPa
11.Độ võng của dầmTrung bình
w = 4 kN/mABθ8 m

Một dầm đơn giản chịu tải phân bố đều w trên toàn bộ nhịp. Tìm góc xoay θA của dầm tại gối A, theo radian.

w = 4 kN/mL = 8 mE = 11 GPa (gỗ xẻ)I = 160 × 10⁶ mm⁴
θA = rad
12.Độ võng của dầmKhó
w = 10 kN/mδL = 3 m

Một dầm đơn giản chịu tải phân bố đều w. Độ võng của nó không được vượt quá nhịp/360. Tìm mômen quán tính nhỏ nhất của mặt cắt Ireq thỏa mãn giới hạn này.

w = 10 kN/mL = 3 mE = 70 GPa (nhôm)
Ireq = × 10⁶ mm⁴
13.Mất ổn định cộtTrung bình
PL = 5 md = 50 mmmặt cắt ngang

Một cột dài L làm bằng nhôm được ngàm ở chân và khớp ở đỉnh. Dùng công thức Euler, tìm tải trọng oằn tới hạn Pcr của nó.

L = 5 mE = 70 GPa (nhôm)d = 50 mm
Pcr = kN
14.Mất ổn định cộtKhó
PL = 2,5 md = 50 mmmặt cắt ngang

Một cột dài L làm bằng nhôm được hai đầu khớp. Tìm độ mảnh của nó và ứng suất oằn tới hạn σcr theo công thức Euler.

L = 2,5 mE = 70 GPa (nhôm)d = 50 mm
σcr = MPa

3Dung dịch

1.Ứng suất và biến dạng dọc trục

Đáp số: δ = 0,2073 mm

Hai vật liệu: khi nối tiếp (cái này sau cái kia) mỗi đoạn chịu cùng một lực và các độ giãn dài cộng lại: δ = P·Σ L/(E·A). Khi song song (cạnh nhau giữa các tấm cứng) cả hai phần co lại cùng một lượng, nên biến dạng của chúng bằng nhau: phần cứng hơn nhận phần tải lớn hơn, Pi = P·EiAi/ΣEA, và σi = Ei·ε. Một thanh bị giữ giữa hai vách cứng với tải đặt tại chỗ nối là siêu tĩnh: hai đoạn chia tải theo tỉ lệ độ cứng k = EA/L của chúng.

Diện tích

Ar = π·25²/4 = 490,9 mm²
At = π(100² − 70²)/4 = 4006 mm²

Độ cứng dọc trục kết hợp

ΣEA = 200·10³·490,9 + 120·10³·4006 = 5,788 × 10⁸ N

Độ co ngắn

δ = 300000·400/5,788 × 10⁸ = 0,2073 mm

Đáp số

δ = 0,2073 mm
2.Ứng suất và biến dạng dọc trục

Đáp số: σ2 = 56,73 MPa

Hai vật liệu: khi nối tiếp (cái này sau cái kia) mỗi đoạn chịu cùng một lực và các độ giãn dài cộng lại: δ = P·Σ L/(E·A). Khi song song (cạnh nhau giữa các tấm cứng) cả hai phần co lại cùng một lượng, nên biến dạng của chúng bằng nhau: phần cứng hơn nhận phần tải lớn hơn, Pi = P·EiAi/ΣEA, và σi = Ei·ε. Một thanh bị giữ giữa hai vách cứng với tải đặt tại chỗ nối là siêu tĩnh: hai đoạn chia tải theo tỉ lệ độ cứng k = EA/L của chúng.

Các độ cứng

k₁ = 200000·314,2/600 = 104720 N/mm
k₂ = 120000·706,9/200 = 424115 N/mm

Phần của đoạn 2

F2 = 50000·424115/528835 = 40099 N

Ứng suất

σ2 = 40099/706,9 = 56,73 MPa (nén)

Đáp số

σ2 = 56,73 MPa
3.Xoắn của trục

Đáp số: φ = 2,334 °

Xoắn thanh tròn: ứng suất tiếp tăng tuyến tính từ không ở tâm đến τmax = T·r/J ở bề mặt, với J = πd⁴/32 cho trục đặc và J = π(do⁴ − di⁴)/32 cho trục rỗng. Góc xoắn là φ = TL/(GJ) tính bằng radian. Công suất và mômen xoắn liên hệ với nhau qua P = T·ω.

Mômen quán tính độc cực của mặt cắt

J = π·25⁴/32 = 38350 mm⁴

Góc xoắn

φ = TL/(GJ) = 250·1000·500/(80000·38350) = 0,04074 rad
φ = 0,04074·180/π = 2,334°

Đáp số

φ = 2,334°
4.Xoắn của trục

Đáp số: TA = 450 N·m

Xoắn thanh tròn: ứng suất tiếp tăng tuyến tính từ không ở tâm đến τmax = T·r/J ở bề mặt, với J = πd⁴/32 cho trục đặc và J = π(do⁴ − di⁴)/32 cho trục rỗng. Góc xoắn là φ = TL/(GJ) tính bằng radian. Công suất và mômen xoắn liên hệ với nhau qua P = T·ω. Khi cả hai đầu bị ngàm, tĩnh học chỉ cho TA + TB = T₀; phương trình thứ hai là điều kiện tương thích (góc xoắn của hai phần bằng nhau tại tiết diện chịu tải).

Cân bằng và tương thích

TA + TB = 750
TA·a = TB·b
TA = 750·1,2/2 = 450 N·m
TB = 750·0,8/2 = 300 N·m

Đáp số

TA = 450 N·m
5.Lực cắt và mômen uốn

Đáp số: MA = −112,5 kN·m

Phương pháp mặt cắt: cắt dầm tại vị trí cần tìm nội lực và giữ lại một phía. Lực cắt V cân bằng với các lực thẳng đứng ở phía đó, và mômen uốn M cân bằng với mômen của chúng quanh mặt cắt.

Giữ phần đầu tự do

P: −40·2,5 = −100 kN·m
w: −4·2,5²/2 = −12,5 kN·m
MA = −100 − 12,5 = −112,5 kN·m

Đáp số

MA = −112,5 kN·m

Dấu âm nghĩa là uốn võng lên: thớ trên chịu kéo.

6.Lực cắt và mômen uốn

Đáp số: Mx = 60 kN·m

Phương pháp mặt cắt: cắt dầm tại vị trí cần tìm nội lực và giữ lại một phía. Lực cắt V cân bằng với các lực thẳng đứng ở phía đó, và mômen uốn M cân bằng với mômen của chúng quanh mặt cắt.

Phản lực gối

Cân bằng của cả dầm.

Hợp lực của tải phân bố đều: W = w·ℓ = 4·5 = 20 kN, đặt tại x̄ = 2,5 m
ΣMA = 0: RB·5 = 60·2 + 4·5·2,5
RB = 170/5 = 34 kN
ΣFy = 0: RA = 80 − 34 = 46 kN
w = 4 kN/mP = 60 kNABRA​ = 46RB​ = 34mặt cắt2 m1 m2 m

Cắt tại x = 3 m và giữ phần bên trái

Chỉ các lực bên trái mặt cắt xuất hiện. Phần tải phân bố đều được thay bằng một lực đặt tại giữa phần đó.

M = RA·x − (mỗi tải bên trái mặt cắt × cánh tay đòn đến mặt cắt)
Mx = 46·3 − 60·(3 − 2) − 4·3·1,5 = 60 kN·m

Đáp số

Mx = 60 kN·m
7.Trọng tâm và mômen quán tính mặt cắt

Đáp số: Ix = 137,4 × 10⁶ mm⁴

Tiết diện có lỗ: coi lỗ là một diện tích âm. Trọng tâm là ȳ = (A₁y₁ − A₂y₂)/(A₁ − A₂), với A₁, y₁ cho tấm đầy đủ và A₂, y₂ cho lỗ. Với mômen quán tính diện tích quanh trục đi qua trọng tâm, dùng định lý trục song song cho từng phần rồi trừ lỗ: I = (Ic1 + A₁d₁²) − (Ic2 + A₂d₂²), trong đó d là khoảng cách từ trọng tâm riêng của mỗi phần đến trục đi qua ȳ. Hình chữ nhật có Ic = bh³/12 và hình tròn có Ic = πd⁴/64.

Trọng tâm

ȳ = (28800·120 − 1257·96)/(28800 − 1257) = 121,1 mm

Tấm đầy đủ quanh ȳ

120·240³/12 + 28800·−1,095² = 138,3 × 10⁶ mm⁴

Lỗ quanh ȳ

π·40⁴/64 + 1257·−25,09² = 0,917 × 10⁶ mm⁴

Trừ

Ix = 137,4 × 10⁶ mm⁴

Đáp số

Ix = 137,4 × 10⁶ mm⁴
8.Trọng tâm và mômen quán tính mặt cắt

Đáp số: σdưới = 85,43 MPa

Diện tích ghép: chia mặt cắt thành các hình chữ nhật. Trọng tâm là trung bình có trọng số theo diện tích ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Mômen quán tính của mặt cắt đối với trục đi qua trọng tâm bằng tổng bh³/12 của từng phần và số hạng trục song song A·d², trong đó d là khoảng cách từ trọng tâm của phần đó đến trọng tâm chung. Ứng suất uốn là σ = M·y/I.

Chia thành hai hình chữ nhật

Đo mọi y từ mép dưới.

cánh: Af = 140·15 = 2100 mm², yf = 220 + 15/2 = 227,5 mm
bụng: Aw = 8·220 = 1760 mm², yw = 220/2 = 110 mm

Trọng tâm

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (2100·227,5 + 1760·110)/3860 = 173,9 mm

Định lý trục song song

cánh: 140·15³/12 + 2100·(227,5 − 173,9)² = 6,067 × 10⁶ mm⁴
bụng: 8·220³/12 + 1760·(110 − 173,9)² = 1,429 × 10⁷ mm⁴
Ix = 6,067 × 10⁶ + 1,429 × 10⁷ = 2,036 × 10⁷ mm⁴

Ứng suất uốn

Mép dưới cách trục ȳ.

y = 173,9 mm
σ = M·y/I = 1 × 10⁷·173,9/2,036 × 10⁷ = 85,43 MPa

Đáp số

σdưới = 85,43 MPa
9.Vòng tròn Mohr và biến đổi ứng suất

Đáp số: θs = −18,43 °

Biến đổi ứng suất phẳng: trên một mặt xoay góc θ, σ = (σₓ + σᵧ)/2 + (σₓ − σᵧ)/2·cos 2θ + τₓᵧ·sin 2θ. Vòng tròn Mohr cho thấy tất cả các mặt cùng lúc: tâm của nó ở C = (σₓ + σᵧ)/2 và bán kính là R = √(((σₓ − σᵧ)/2)² + τₓᵧ²). Các ứng suất chính là C ± R, và ứng suất tiếp lớn nhất trong mặt phẳng là R.

σxyCτmax​

Góc trên vòng tròn

Trên vòng tròn Mohr, điểm trên cùng (+R) lệch 90° so với điểm chính σ₁; trên phân tố đó là 45°.

cos 2θs = 20/25 = 0,8, sin 2θs = −15/25 = −0,6
2θs = atan2(−15, 20) = −36,87°

Góc trên phần tử

θs = −18,43°
kiểm tra: θs − θp = −18,43 − 26,57 = −45°

Đáp số

θs = −18,43°

Góc dương là ngược chiều kim đồng hồ.

10.Vòng tròn Mohr và biến đổi ứng suất

Đáp số: σθ = 47,81 MPa

Biến đổi ứng suất phẳng: trên một mặt xoay góc θ, σ = (σₓ + σᵧ)/2 + (σₓ − σᵧ)/2·cos 2θ + τₓᵧ·sin 2θ. Vòng tròn Mohr cho thấy tất cả các mặt cùng lúc: tâm của nó ở C = (σₓ + σᵧ)/2 và bán kính là R = √(((σₓ − σᵧ)/2)² + τₓᵧ²). Các ứng suất chính là C ± R, và ứng suất tiếp lớn nhất trong mặt phẳng là R.

Phương trình biến đổi

σθ = 20 + 10·−0,1736 + 30·0,9848 = 47,81 MPa

Đáp số

σθ = 47,81 MPa
11.Độ võng của dầm

Đáp số: θA = 0,04848 rad

Độ võng của dầm: độ võng có được bằng cách tích phân độ cong M/(EI) hai lần. Các trường hợp tiêu chuẩn đã được lập bảng, ví dụ PL³/(3EI) cho dầm công xôn chịu tải ở đầu tự do và 5wL⁴/(384EI) cho dầm đơn giản chịu tải phân bố đều toàn nhịp. Độ võng do các tải riêng rẽ cộng lại (xếp chồng). Góc xoay θ = dv/dx là tích phân bậc một của M/(EI); với các đơn vị nhất quán, nó có đơn vị radian.

Đơn vị nhất quán

Làm việc theo N và mm: P theo N, w theo N/mm (kN/m = N/mm), L theo mm, E theo N/mm² (GPa × 1000), I theo mm⁴.

w = 4 N/mm, L = 8000 mm
EI = 1,76 × 10¹² N·mm²

Góc xoay ở đầu

θA = wL³/(24EI) = 4·8000³/(24·1,76 × 10¹²) = 0,04848 rad

Đáp số

θA = 0,04848 rad

Đó là 2,778°.

12.Độ võng của dầm

Đáp số: Ireq = 18,08 × 10⁶ mm⁴

Độ võng của dầm: độ võng có được bằng cách tích phân độ cong M/(EI) hai lần. Các trường hợp tiêu chuẩn đã được lập bảng, ví dụ PL³/(3EI) cho dầm công xôn chịu tải ở đầu tự do và 5wL⁴/(384EI) cho dầm đơn giản chịu tải phân bố đều toàn nhịp. Độ võng do các tải riêng rẽ cộng lại (xếp chồng).

Giới hạn độ võng

δallow = L/360 = 3000/360 = 8,333 mm

Mômen quán tính mặt cắt yêu cầu

I = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·10·3000⁴/(384·70000·8,333) = 1,808 × 10⁷ mm⁴
Ireq = 18,08 × 10⁶ mm⁴

Đáp số

Ireq = 18,08 × 10⁶ mm⁴
13.Mất ổn định cột

Đáp số: Pcr = 17,3 kN

Mất ổn định Euler: một cột mảnh mất ổn định tại Pcr = π²EI/(KL)², trong đó KL là chiều dài tính toán: K = 1 cho khớp–khớp, 2 cho ngàm–tự do, 0,7 cho ngàm–khớp và 0,5 cho ngàm–ngàm. Cột oằn quanh trục có I nhỏ nhất. Công thức đúng với cột mảnh, có ứng suất tới hạn thấp hơn ứng suất chảy.

Mômen quán tính nhỏ nhất của mặt cắt

Mặt cắt tròn có cùng I đối với mọi trục.

I = πd⁴/64 = π·50⁴/64 = 306796 mm⁴

Chiều dài tính toán

KL = 0,7·5000 = 3500 mm

Tải trọng tới hạn

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·306796/3500² = 17303 N = 17,3 kN

Đáp số

Pcr = 17,3 kN
14.Mất ổn định cột

Đáp số: σcr = 17,27 MPa

Mất ổn định Euler: một cột mảnh mất ổn định tại Pcr = π²EI/(KL)², trong đó KL là chiều dài tính toán: K = 1 cho khớp–khớp, 2 cho ngàm–tự do, 0,7 cho ngàm–khớp và 0,5 cho ngàm–ngàm. Cột oằn quanh trục có I nhỏ nhất. Công thức đúng với cột mảnh, có ứng suất tới hạn thấp hơn ứng suất chảy.

Mômen quán tính nhỏ nhất của mặt cắt

Mặt cắt tròn có cùng I đối với mọi trục.

I = πd⁴/64 = π·50⁴/64 = 306796 mm⁴

Bán kính quán tính và độ mảnh

A = 1963 mm²
r = √(I/A) = √(306796/1963) = 12,5 mm
KL = 1·2500 = 2500 mm
KL/r = 2500/12,5 = 200

Ứng suất tới hạn

σcr = π²E/(KL/r)² = π²·70000/200² = 17,27 MPa

Đáp số

σcr = 17,27 MPa

ExamProblems · examproblems.com/courses/mechanics-of-materials