Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Cơ học sức bền – Đề 10

Tiêu chuẩn chảy dẻo Tresca (còn gọi là tiêu chuẩn ứng suất cắt lớn nhất) dự đoán sự chảy dẻo của vật liệu khi ứng suất cắt lớn nhất trong vật liệu đạt đến một giá trị giới hạn, thường bằng một nửa độ bền chảy trong kéo đơn trục. Tiêu chuẩn này đơn giản và thường được sử dụng cho các vật liệu dẻo.

Mô-đun đàn hồi (Modulus of Elasticity - E), hay còn gọi là mô-đun Young, thường giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên đối với hầu hết kim loại. Nhiệt độ tăng làm giảm liên kết giữa các nguyên tử, làm cho vật liệu dễ biến dạng hơn dưới tác dụng của ứng suất.

Ứng suất Von Mises là một đại lượng vô hướng được sử dụng trong lý thuyết độ bền dẻo để dự đoán sự chảy dẻo của vật liệu khi chịu trạng thái ứng suất đa trục. Nó chuyển đổi trạng thái ứng suất phức tạp thành một giá trị ứng suất tương đương để so sánh với độ bền chảy của vật liệu.

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một phương pháp số mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong cơ học sức bền để phân tích ứng suất, biến dạng, và các hiện tượng vật lý khác trong các kết cấu có hình dạng phức tạp và điều kiện biên phức tạp. FEM chia kết cấu thành các phần tử nhỏ hơn (phần tử hữu hạn) và giải các phương trình gần đúng trên từng phần tử để tìm ra nghiệm gần đúng cho toàn bộ kết cấu.

Ứng suất dư (Residual Stress) là ứng suất tồn tại bên trong vật liệu hoặc chi tiết máy ngay cả khi không có tải trọng bên ngoài tác dụng. Ứng suất dư có thể được tạo ra trong quá trình chế tạo (ví dụ: hàn, đúc, gia công cơ khí) hoặc xử lý nhiệt. Ứng suất dư có thể có lợi hoặc có hại, tùy thuộc vào dấu và phân bố của chúng.

Buckling (mất ổn định) là hiện tượng cấu kiện (đặc biệt là cột hoặc tấm mỏng) bị mất dạng hình học ban đầu và biến dạng lớn đột ngột khi chịu tải trọng nén. Buckling xảy ra khi tải trọng nén vượt quá tải trọng tới hạn, dẫn đến mất ổn định kết cấu.

Vật liệu đẳng hướng (isotropic) là vật liệu có tính chất cơ học (ví dụ: mô-đun đàn hồi, độ bền chảy, hệ số Poisson) như nhau theo mọi phương trong không gian. Ngược lại, vật liệu dị hướng (anisotropic) có tính chất cơ học khác nhau theo các phương khác nhau.

Trục trung hòa (Neutral Axis) trong dầm chịu uốn là trục nằm trên mặt cắt ngang mà tại đó cả ứng suất pháp tuyến và biến dạng dọc trục đều bằng không. Trục trung hòa thường đi qua trọng tâm của mặt cắt ngang (đối với vật liệu đồng nhất và đàn hồi tuyến tính).

Độ bền chảy (Yield Strength) là ứng suất mà tại đó vật liệu bắt đầu chuyển từ biến dạng đàn hồi sang biến dạng dẻo. Vượt quá độ bền chảy, vật liệu sẽ có biến dạng dư vĩnh viễn sau khi bỏ tải.

Giả thiết Bernoulli-Euler, còn gọi là giả thiết mặt cắt phẳng, là nền tảng của lý thuyết uốn dầm. Giả thiết này cho rằng mặt cắt ngang của dầm, ban đầu phẳng và vuông góc với trục trung hòa, vẫn phẳng và vuông góc với trục trung hòa sau khi dầm bị uốn.

Hệ số chiều dài tự do (K) trong phân tích cột Buckling phụ thuộc vào điều kiện biên của cột. Đối với cột có hai đầu ngàm (fixed-fixed), hệ số chiều dài tự do K = 0.5. Điều này có nghĩa là chiều dài hiệu quả của cột chỉ bằng một nửa chiều dài thực tế, do hai đầu ngàm hạn chế sự xoay và chuyển vị.

Hệ số an toàn (Factor of Safety - FS) trong thiết kế kết cấu được định nghĩa là tỷ số giữa ứng suất giới hạn của vật liệu (thường là độ bền chảy hoặc độ bền kéo) và ứng suất làm việc lớn nhất dự kiến trong kết cấu. FS = Ứng suất giới hạn / Ứng suất làm việc. Hệ số an toàn luôn lớn hơn 1 để đảm bảo an toàn cho kết cấu.

Tập trung ứng suất (stress concentration) là hiện tượng ứng suất tăng cao cục bộ tại các vị trí có sự thay đổi đột ngột về hình dạng hình học, như các lỗ, góc nhọn, rãnh then, v.v. Các vị trí này làm gián đoạn dòng chảy ứng suất, dẫn đến ứng suất cục bộ tăng cao hơn ứng suất danh nghĩa.

Hiện tượng creep (trườn) là biến dạng dẻo chậm theo thời gian của vật liệu khi chịu tải trọng tĩnh không đổi ở nhiệt độ cao. Creep thường xảy ra ở cả kim loại và polyme khi nhiệt độ làm việc đủ cao (thường trên 0.4 lần nhiệt độ nóng chảy tuyệt đối).

Vòng tròn Mohr (Mohr's Circle) là một công cụ đồ họa được sử dụng trong phân tích ứng suất phẳng để trực quan hóa và xác định các ứng suất chính (ứng suất pháp tuyến lớn nhất và nhỏ nhất) và ứng suất cắt cực đại tại một điểm trong vật liệu chịu trạng thái ứng suất phẳng. Nó cũng cho phép xác định ứng suất trên mặt cắt nghiêng bất kỳ.

Độ bền uốn (Flexural Strength) của vật liệu, đặc biệt là vật liệu giòn như bê tông, gốm sứ, thường được xác định thông qua thí nghiệm uốn 3 điểm hoặc 4 điểm. Thí nghiệm này tạo ra trạng thái ứng suất uốn thuần túy trong mẫu thử, và độ bền uốn được tính toán dựa trên tải trọng phá hủy và kích thước mẫu.

Khối lượng riêng là một tính chất vật lý của vật liệu, biểu thị khối lượng trên một đơn vị thể tích. Độ bền kéo, độ dẻo và độ cứng là các tính chất cơ học, mô tả khả năng vật liệu phản ứng với lực tác dụng và biến dạng.

Độ dai va đập (Impact Toughness) là thước đo khả năng vật liệu hấp thụ năng lượng và chống lại sự phá hủy khi chịu tải trọng va đập nhanh. Thí nghiệm Charpy hoặc Izod thường được sử dụng để xác định độ dai va đập.

Mô-men quán tính diện tích của hình tròn đối với trục đi qua tâm được tính bằng công thức I = πd^4/64, trong đó 'd' là đường kính của hình tròn.

Định luật Hooke chỉ áp dụng trong vùng đàn hồi của vật liệu, nơi ứng suất tỉ lệ thuận với biến dạng. Vượt quá giới hạn đàn hồi, vật liệu sẽ có biến dạng dẻo và định luật Hooke không còn đúng.

Mỏi (Fatigue) là hiện tượng suy giảm độ bền của vật liệu khi chịu tải trọng biến đổi hoặc chu kỳ theo thời gian, ngay cả khi ứng suất làm việc nhỏ hơn nhiều so với độ bền tĩnh của vật liệu. Tải trọng chu kỳ gây ra sự tích lũy tổn thương vi mô trong vật liệu, dẫn đến sự hình thành và phát triển vết nứt mỏi, cuối cùng gây phá hủy.

Trong trục tròn đặc chịu xoắn thuần túy, ứng suất cắt phân bố tuyến tính từ tâm trục (ứng suất bằng 0) đến bề mặt trục (ứng suất lớn nhất). Do đó, ứng suất cắt lớn nhất xuất hiện trên bề mặt trục.

Ứng suất pháp tuyến trung bình (σ) trên mặt cắt ngang chịu lực dọc trục (P) được tính bằng công thức σ = P/A, trong đó A là diện tích mặt cắt ngang. Các công thức khác liên quan đến ứng suất uốn (σ = M/I), ứng suất xoắn (τ = T/J), và ứng suất cắt do lực cắt ngang (τ = V/A).

Trong giàn (truss) lý tưởng, các thanh được giả định là liên kết với nhau bằng các khớp (pin joints). Liên kết khớp chỉ truyền lực dọc trục (lực kéo hoặc lực nén) giữa các thanh và không truyền mô-men uốn. Giả thiết này đơn giản hóa phân tích giàn.

Công thức tính ứng suất cắt (τ) tại một điểm có bán kính 'r' trong trục tròn chịu xoắn với mô-men xoắn 'T' và mô-men quán tính cực 'J' là τ = Tr/J. Công thức này cho thấy ứng suất cắt tỉ lệ thuận với mô-men xoắn và bán kính, và tỉ lệ nghịch với mô-men quán tính cực.

Ứng suất pháp tuyến (normal stress) được xác định là thành phần lực vuông góc với mặt cắt ngang, chia cho diện tích mặt cắt ngang đó. Ứng suất tiếp (shear stress) là thành phần lực song song với mặt cắt ngang chia cho diện tích mặt cắt ngang.

Phương pháp ứng suất cho phép (ASD) là một phương pháp thiết kế kết cấu truyền thống, trong đó hệ số an toàn được áp dụng để giảm ứng suất giới hạn của vật liệu thành ứng suất cho phép. Ứng suất làm việc lớn nhất trong kết cấu phải nhỏ hơn hoặc bằng ứng suất cho phép để đảm bảo an toàn.

Độ cứng là khả năng vật liệu chống lại biến dạng dẻo hoặc lõm vào bề mặt khi có lực tác dụng. Các đáp án khác biểu thị các tính chất khác của vật liệu (độ bền kéo - khả năng chịu kéo, độ dẻo - khả năng biến dạng dẻo lớn, độ dai - khả năng hấp thụ năng lượng trước khi gãy).

Biểu đồ mô-men uốn (BMD) là một biểu đồ thể hiện sự biến thiên của mô-men uốn dọc theo chiều dài của dầm. BMD là công cụ quan trọng để phân tích dầm chịu uốn, giúp xác định vị trí và giá trị mô-men uốn lớn nhất, từ đó tính toán ứng suất và thiết kế dầm.

Hệ số Poisson (ν) được định nghĩa là tỷ số âm giữa biến dạng ngang (ε_ngang) và biến dạng dọc (ε_dọc) khi vật liệu chịu tải trọng dọc trục. ν = - ε_ngang / ε_dọc.