13. Расчёт на прочность при растяжении и сжатии.

Условие прочности при растяжении и сжатии – нормальное напряжение не должно превышать допускаемого значения.

Основное уравнение прочности при растяжении и сжатии выглядит следующим образом:

σ max = N/S ≤ [σ]

Расчёт на прочность при растяжении и сжатии можно также проводить через коэффициент запаса прочности

n – коэффициент запаса прочности

n = σт / σ

[n] – минимально допустимый коэффициент запаса прочности

При статической нагрузке [n] =1,5

Чтобы обеспечить прочность, должно соблюдаться условие:

n ≥ [n]

14. Температурные напряжения.

При нагреве или охлаждении металлического стержня его длина изменяется. Удлинение от действия температуры вычисляется по формуле

Δl =α•l• Δt

где α – коэффициент температурного расширения, величина табличная.

Например, для стали α = 1,25·10 – 5 1/град

Δt – изменение температуры

В связи с нагревом или охлаждением в металлических конструкциях могут возникнуть дополнительные температурные напряжения. Вычислив удлинение от действия температуры, из формулы (3) можно вычислить температурные напряжения.

15. Монтажные напряжения.

Часто встречаются случаи, когда стержневые элементы конструкций изготавливаются короче или длиннее проектной длины. При монтаже конструкции такие стержни приходится растягивать или укорачивать, что приводит к возникновению дополнительных монтажных напряжений. Эти напряжения можно вычислить из формулы (3).

16. Сдвиг (основные понятия и определения), расчёт на прочность при сдвиге.

Сдвиг – это такой вид деформации, при котором в поперечном сечении бруса возникает следующий внутренний силовой фактор – поперечная сила Q.

Деформация сдвиг ещё называется срез.

При сдвиге действует касательное напряжения τ, которое вычисляется по следующей формуле

τ = Q/S (7)

Деформация при сдвиге называется углом сдвига γ, вычисляется по следующей формуле

γ = Q/GS (8)

где G – модуль упругости ΙΙ рода, или модуль сдвига, характеризует жесткость бруса при сдвиге, величина табличная.

Для большинства материалов G = 0,4•E

Величина GS называется жёсткостью при сдвиге.

Подставим выражение (7) в выражение (8), получим

γ = τ /G (9)

или

τ = γ•G (10)

Выражения (9) и (10) являются законом Гука при сдвиге, который формулируется следующим образом: напряжение прямо пропорционально углу сдвига.

Единица измерения угла сдвига – радиан, можно перевести в градусы.

Условие прочности при сдвиге – касательное напряжение не должно превышать допускаемого значения.

Основное уравнение прочности при сдвиге выглядит следующим образом:

τ max = Q/S ≤ [τ]

17. Примеры расчёта конструкций, работающих на сдвиг.

Рассмотрим заклёпочное соединение, на которое действуют сила F, направленная перпендикулярно осям заклёпок.

Условие прочности такого соединения имеет вид:

τ = Q/S ≤ [τ]

В данном случае Q =F;

S – площадь поперечного сечения всех заклёпок;

S = S1• z

где S1 – площадь поперечного сечения одной заклёпки

S1 = (πd2)/4

z – число заклёпок

Рассмотрим сварное соединение внахлёстку, на которое действует сила F.

Условие прочности такого соединения имеет вид:

τ = Q/S ≤ [τ]

В данном случае Q =F;

S – расчётная площадь сварного шва

S = 0,7•k•(2•L+2•b)

где k – катет сварного шва

Обычно k = 2…5мм

L – длина сварного шва по длине соединения

b – длина сварного шва по ширине соединения