Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Розрахунок кутових зварних швів

ТЕМА 3 (лекція 6)

ЗСУВ

Явище зсуву.

Рис. 3.1

Деформація, яка характеризується зміною попередньо прямих кутів елементарного прямокутника і перетворенню його в паралелограм, називається зсувом.

, (3.1)

- кут зсуву або відносний зсув.

Чистий зсув

(рис. 3.2).

 

Рис. 3.2

Діаграма залежності дотичного напруження від деформації зсуву для цього матеріалу

Для лінійно-пружної зони –

, (3.2)

де – модуль пружності матеріалу за зсуву; - кут зсуву. (3.2) закон Гука при зсуві

,

де – коефіцієнт Пуассона.

, (3.3)

де А- площа перерізу зсуву.

Необхідно зауважити, що чистий зсув еквівалентний напру -женому стану в елементі, що розтягується напруженням в одному напрямку і стискується, рівним йому напруженням , у перпендикулярному напрямку. Ці напруження називають головними напруженнями і позначають наступним чином:

. (3.4)

Між напруженнями і існує залежність > . Елемен -тарна площинка зі згаданими головними напруженнями є площинкою, повернутою на кут відносно площинки зсуву (рис.3.2). Такий напружений стан, де діє два головних напруження називається плоским напруженим станом.

Розрахунки на зріз і зім’яття. Розрахунок клепаних з’єднань

міцність різноманітних деталей конструкцій, клепаних, болтових, зварних та клейових з’єднань.

Нюти. З’єднання:

внапусток (рис. 3.3);

 

Рис. 3.3

з двома накладками (рис. 3.4);

 

Рис. 3.4

з однією накладкою тощо. Але у всіх випадках товщина пакету має бути не більшою від 7d.

Нюти розраховують на зсув і зім’яття або на розрив.

Умова міцності нют на зріз

, (3.5)

де – усереднене фактичне дотичне напруження в поперечному перерізі нют; – допустиме дотичне напруження на зріз заклепок; – сила, яку передає з’єднання; – зрізана площа всіх нют, – діаметр нюти; – кількість нют; – число зрізів однієї нюти (на рис. 3.3 – ; на рис. 3.4 – ).

. (3.6)

Зім’яття – це місцевий стиск. Зім’яття відбувається по поверхні контакту нюти й листа, причому, матеріал нюти повинен зминатися скоріше. Дійсний закон розподілу тиску на нюту складний (рис. 3.5). З метою спрощення розрахунку вважають, що зминається не бокова циліндрична поверхня стрижня нюти, а діаметральна площина (рис. 3.5).

, (3.7)

де – найменша сумарна товщина листів, які зминаються в одному напрямку (праворуч чи ліворуч).

 

Рис. 3.5

Підставимо (3.6) в умову міцності нют на зім’яття

, (3.8)

(де – допустиме напруження на зім’яття нют) і дістанемо умову міцності на зім’яття у розгорнутому вигляді:

. (3.9)

Приймається, що мінімальна відстань від центра крайньої нюти до краю листа не повинна бути меншою від 1,5÷2 діаметрів нюти, а відстань між нютами в одному ряду – трьом діаметрам.

В машинобудуванні для нютових, шпилькових та шпонкових з’єднань приймають:

для деталей з маловуглецевої сталі ;

для деталей з середньовуглецевої сталі ;

для деталей із чавунного литва .

В деяких випадках беруть залежність

Якщо деталі, що контактують, виготовлені із різних матеріалів, то в цих випадках при виборі допустимого напруження орієнтую- ться на матеріал тієї деталі, міцність якого менша.

Крім розрахунку самих нют, шпильок, болтів належить також забезпечити міцність листів (за ослабленим перерізом). Якщо товщина листа; ширина листа; кількість отворів, то умовою міцності листа буде

(3.10)

 

 

Розрахунок кутових зварних швів

З’єднання, показане на рис. 3.6, зветься з’єднанням двох листів в накладку за допомогою флангових кутових зварних швів. Там же зображено кутовий шов окремо та його поперечний переріз, який беруть до розрахунку. Розглянемо розрахунок кутових швів на цьому прикладі.

Рис. 3.6

Неважко уявити, що при досягненні силами граничних значень з’єднання може зруйнуватися внаслідок того, що шви “зріжуться”. У найгіршому випадку площа їх зрізу дорівнюватиме

, (3.11)

(подвоєна площа прямокутника на рис. 3.6).

Розмір зветься висотою (або товщиною) шва, а відстань (по бісектрисі прямого кута), яку вважаємо рівною , – робочою висотою (товщиною шва). Але міцність швів забезпечуватиметься за виконання умови їх міцності на зріз

, (3.12)

де – фактичне усереднене дотичне напруження в шві; – допустиме усереднене дотичне напруження на зріз шва, яке приймається рівним

. (3.13)

Для сталей рекомендують приймати –

.

Підстановка (3.10) до (3.11) дає умову міцності кутових швів у розгорнутому вигляді:

. (3.14)

За допомогою (3.14) можна перевірити міцність швів, коли відомі всі параметри з’єднання. Можна, навпаки, знайти один із розмірів , , коли відомий інший. Зазвичай, беруть , що дорівнює товщині листа чи трохи менший, після чого знаходять .

Щоб врахувати знижену якість кінців шва (непровару), фактична довжина шва має бути на 10 мм більше за розрахункову. При повному розрахунку з’єднання треба, природно, цікавитись міцністю не тільки самих швів, але ще й з’єднувальних листів.

Приклад. Необхідно розрахувати на сколювання (зріз) та зминання врубку крокв’яної ноги в затяжку (рис.3.7 ).

Рис. 3.7

Сумарне навантаження на крокву кН. Матеріал – сосна, допустиме напруження на зминання вздовж волокон МПа, допустиме напруження на сколювання МПа, допустиме напруження на стиск МПа. Висота крокви - м, довжини ноги крокви - =3м. Переріз ноги крокви - см. При розрахунках можна вважати, що напруження зминання та сколювання розподілені рівномірно по відповідних площах зминання та сколювання .

Розв’язання. Для визначення зусиль, що виникають у крокві розглянемо рівновагу вузлів С та А. З умови рівноваги всіх сил, прикладених до вузла С на вісь у-ів (рис.3.7,б ) знаходимо:

,

де .

В результаті, знаходимо: кН.

Кінець затяжки зазнає сколювання вздовж волокон матеріалу основи арки під дією горизонтальної сили (рис.3.7, в)

кН.

Довжину затяжки перед врубкою визначимо з умови

.

Підставивши в записану формулу дані матеріалу та крокви, знаходимо необхідну площу сколювання

см2 ..

Тоді см.

За умови міцності на зминання знаходимо безпечну площу зминання врубки

.

Звідси глибина врубки .

За нормами дозволяється доводити глибину врубки до 1/3 висоти затяжки.

 

 

Запитання для самоконтролю

1. Який напружений стан називають чистим зсувом?

2. Запишіть закон Гука для чистого зсуву.

3. Запишіть залежність між модулем зсуву та модулем пружності за розтягу .

4. Як визначаються дотичні напруження в стрижнях за деформації чистого зсуву?

5. Запишіть умови міцності на зріз та зім’яття.

6. Як розраховуються кутові зварні шви?

7. Чому дорівнюють головні напруження за чистого зсуву?

8. До якого виду напруженного стану відноситься чистий зсув?

9. Яку умову міцності використовують для визначення глибини врубки в дерев’яних з’єднаннях?

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.