Расчет прочности соединений Заклепочные соединения

Части конструкций и деталей соединяются с помощью крепёжных элементов (заклепки, болты) и сварки. Разработаны приближенные методы расчета прочности таких соединений.

Расчет прочности заклепочного соединения

Рассмотрим соединение двух листов с помощью двойной накладки (рис. 4.7). Соединение подвергается равномерному растяжению под действием силы Р.

Рис.4.7

При увеличении нагрузки возможны следующие предельные состояния:

1. Срез заклёпок по плоскости соприкосновения соединяемых листов.

2. Вдавливание заклёпок в соединяемые элементы.

3. Разрыв соединяемых элементов по сечению, ослабленному отверстиями заклёпок.

1. В предельном состоянии каждая заклёпка испытывает действие силы

,

где, n – число заклёпок на одну сторону стыка.

Здесь срез заклёпок происходит в двух плоскостях (рис.4.8), m – число плоскостей среза, – площадь среза.

Приближенно принимается, что срезу заклепок соответствует касательное напряжение, распределенное равномерно по сечению.

Условие прочности на срез представлено:

;

; ,

где - предел текучести материала, k –коэффициент запаса.

Рис.4.8

.

2. Расчет на смятие.

По условию прочности

; .

Условно считают, что неравномерное давление на поверхность полуцилиндра равномерно распределяется по диаметральной плоскости сечения заклёпок (рис.4.9).

3. Условие прочности листа.

Рассмотрим сечение А-А (рис.4.7).

– площадь ослабленного листа;

– условие для обеспечения прочности соединения.

Рис.4.9

Пример.

Проверить прочность равнобокого углового стержня 75 75 10 мм, приклёпанного к листу пятью заклепками диаметром d=20 мм (рис.4.10). Нагрузка Р=17 тонн. Толщина листа , ; коэффициент запаса прочности ; .

Решение.

Допускаемые напряжения:

на растяжение:

на срез заклёпок:

на смятие:

Площадь сечения стержня с учетом ослабления от отверстия для заклёпок:

Рис.4.10

Напряжение при растяжении стержня:

.

В рассмотренном примере заклёпки являются односрезными, m=1.

Напряжение смятия между заклепкой и стержнем:

Смятие между заклёпкой и листом не рассматривается, т.к. толщина толщины равнобокого уголка . Прочность стержня и соединения удовлетворяются.

Сварные соединения

Н аибольшее распространение нашли сварные соединения. Сварные соединения оказываются более легкими и простыми благодаря отсутствию ослаблений, свойственных отверстиям.

Соединения внакрой осуществляются угловыми швами, расчетные сечения которых принимаются в форме равнобедренного треугольника.

Рис.4.11

Поперечное сечение углового шва характеризуется его катетом и расчётной высотой (рис.4.12).

Приближенно принимается, что при предельной нагрузке угловой шов разрушается путем среза касательного напряжения по сечению 1-1:

Рис.4.12

При наличии двух швов:

b - длина каждого шва.

Условие прочности представляется неравенством:

,

где - допускаемое напряжение на срез.