Kiểm tra cắt thân đinh, dập lỗ và kéo tấm tại tiết diện giảm yếu bởi lỗ.
Giải thích chi tiết
- Bài toán dùng để làm gì
- Hình dung đơn giản
- Kiến thức nền cần có
- Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
- Xây dựng công thức từng bước
- Lời giải mẫu từng bước
- Áp dụng thực tế và lưu ý
Bài toán dùng để làm gì
Đinh tán dùng ở khung nhôm, vỏ máy, mối ghép không hàn được. Bài toán kiểm tra thân đinh có bị cắt đứt, lỗ có bị dập méo và tấm có bị kéo đứt tại hàng lỗ không.
Hình dung đơn giản
Hãy tưởng tượng
Hai tờ giấy dày ghim bằng que tre: kéo hai tờ ngược chiều thì que bị cắt (cắt), mép lỗ bị que đè rách (dập), hoặc tờ giấy đứt ngang hàng lỗ (kéo đứt tấm).
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.5 ứng suất (kéo, cắt, dập)
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| F | Lực truyền qua mối ghép | N | Tải trọng |
| n, m | Số đinh, số mặt cắt mỗi đinh | – | Bản vẽ |
| d, t | Đường kính lỗ, chiều dày tấm mỏng nhất | mm | Bản vẽ |
| τzul, σl,zul, σzul | Ứng suất cho phép cắt, dập, kéo | MPa | Sổ tay (thép mềm ≈ 100 / 200 / 140) |
Xây dựng công thức từng bước
Công thức tổng quát không “từ trên trời rơi xuống”: nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:
Bước 1. Cắt thân đinh
Mỗi đinh có m mặt cắt, mỗi mặt cắt diện tích πd²/4:
τ = F / (n · m · π·d²/4)
Bước 2. Dập mép lỗ
Diện tích dập là hình chiếu thân đinh lên thành lỗ, d × t:
σl = F / (n · d · t)
Bước 3. Kéo đứt tấm tại hàng lỗ
Tấm bị khoét k lỗ nên phần còn lại là (b − k·d):
σ = F / ((b − k·d)·t)
Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)
Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Giá trị | Đơn vị | Ghi chú / nguồn |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Lực truyền | F | 20 000 | N | |
| 2 | Số đinh tán | n | 4 | ||
| 3 | Số mặt cắt mỗi đinh | m | 1 | Chồng mép 1; có tấm đệm 2 phía 2 | |
| 4 | Đường kính lỗ (= đinh sau khi tán) | d | 10 | mm | |
| 5 | Chiều dày tấm mỏng nhất | t | 6 | mm | |
| 6 | Bề rộng tấm | b | 60 | mm | |
| 7 | Số lỗ trên 1 tiết diện ngang | k | 2 | ||
| 8 | Khoảng cách tâm lỗ đến mép theo phương lực | e1 | 25 | mm | |
| 9 | Ứng suất cắt cho phép của đinh | τzul | 100 | MPa | Đinh thép mềm ≈ 80–110 |
| 10 | Ứng suất dập cho phép | σl,zul | 200 | MPa | ≈ 2·τzul |
| 11 | Ứng suất kéo cho phép của tấm | σzul | 140 | MPa | S235 ≈ 140 |
Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Kết quả | Đơn vị | Công thức / cách tính |
|---|---|---|---|---|---|
| 12 | Ứng suất cắt đinh | τ | 63,66 | MPa | τ = F/(n·m·πd²/4) |
| 13 | τ ≤ τzul | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 14 | Ứng suất dập lỗ | σl | 83,33 | MPa | σl = F/(n·d·t) |
| 15 | σl ≤ σl,zul | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 16 | Ứng suất kéo tấm tại tiết diện có lỗ | σ | 83,33 | MPa | σ = F/((b − k·d)·t) |
| 17 | σ ≤ σzul | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 18 | e1 ≥ 2d (chống xé mép) | Kiểm tra | ĐẠT |
Bước C – Kết luận ví dụ
Kết quả chính: Ứng suất cắt đinh = 63,66 MPa; Ứng suất dập lỗ = 83,33 MPa; Ứng suất kéo tấm tại tiết diện có lỗ = 83,33 MPa.
Kiểm tra: τ ≤ τzul: ĐẠT; σl ≤ σl,zul: ĐẠT; σ ≤ σzul: ĐẠT; e1 ≥ 2d (chống xé mép): ĐẠT.
Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.
Áp dụng thực tế và lưu ý
- Khoảng cách tâm lỗ đến mép tấm theo phương lực ≥ 2d để mép không bị xé.
- Đinh rút (rivet nut, pop rivet) dùng số liệu lực cắt cho phép của catalogue thay cho τzul.