Тема 3.4 Практические расчеты сварных соединений на растяжение и сдвиг (срез).
Сварные соединения образуют местным нагревом деталей в зоне их соединения. Сварные соединения менее металлоемки и является прочным и не разъемным соединением см. рис12.
h=0.7k Рис 12.
k
В зависимости от взаимного расположения соединяемых элементов различают соединения: встык, внахлестку, втавр – стыковыми или угловыми швами.
При расчетах на прочность проверяют шов под углом 45 градусов в поперечном сечении.
Стыковое
соединение:
,где b
и s-
ширина и толщина листа в мм.
Соединение
внахлестку:
, l-
длина периметра шва.
Соединение
втавр: а)для стыкового шва -
б)для
углового шва
-
.
Допускаемые напряжения при сварке :
-
Вид напряжения
Обозначение
Ручная сварка
Автоматическая
сварка
Вид электрода
С тонкой
обмазкой
С толстой
обмазкой
Растяжение
Сжатие
Срез
100
110
80
130
145
110
130
145
110
Вопросы для самоконтроля.
Опишите три рода решения задач по условиям прочности (растяжение, сжатие, сдвиг(срез), смятие) всех видов разъемных и не разъемных соединений?
Тема 3.5 Кручение брусьев круглого сечения.
Деформация кручения прямого бруса вызывается внешними парами сил, действующими в плоскостях, перпендикулярных к оси бруса. При кручении брусья подвергаются расчетам на жесткость и прочность. Теория кручения бруса круглого поперечного сечения основана на следующих допущениях:
а) ось бруса после деформации остается прямой линией;
б) расстояния между поперечными сечениями остаются неизменными, т. е. удлинения (укорочения) волокон отсутствуют;
в) поперечные сечения, плоские до деформации, остаются плоскими и перпендикулярными к оси бруса после деформации (гипотеза плоских сечений);
г) радиусы поперечных сечений, поворачиваясь на определенный угол, остаются прямыми.
Расчет
на прочность:
,
три рода
задач:
Проверка прочности (проверочный расчет) -
Подбор сечения (проектный расчет).
При проектном расчете определяют требуемый момент сопротивления, учитывая то, что момент сопротивления является одной из характеристик сечения, можно подобрать сечение по формулам.
Допускаемый крутящий момент -
;
Допускаемые напряжения при кручении:
– для пластичных
материалов;
- для хрупких материалов.
- предел текучести
и предел прочности при кручении (сдвиге).
- требуемые
(допускаемые) коэффициенты запаса
прочности.
При
чистом кручении для стали
;
для
чугуна
.
- предел текучести материала.
Расчет
на жесткость:
,
три рода задач:
Проверка прочности (проверочный расчет) - -
Подбор сечения (проектный расчет).
При проектном расчете определяют требуемый момент сопротивления, учитывая то, что момент инерции является одной из характеристик сечения, можно подобрать сечение по формулам.
Допускаемый крутящий момент -
;
Допускаемые угол закручивания при кручении:
При
чистом кручении для
;
или
.
G – модуль упругости (табличное значение).
Примечание. Кольцевое сечение является рациональным по отношению с круглым сплошным сечением и имеет меньшую площадь.
Пример №6. Для стального бруса постоянного сечения, нагруженного скручивающими моментами, требуется: построить эпюру крутящих моментов; построить эпюру касательных напряжений; эпюру углов поворота поперечных сечений; если диаметр бруса стального сечения 80 мм. (см. рис.13).
;
G=8*
;
E D C B A
200 мм 300 мм 300 мм 300 мм
24
+ 14 15 10
+ + + « »
238.8
139.3 149.2
+ + + 99.5
+
«
»
0.0149 0.013 0.0139
0.0093
Рис. 13
Решение:
Разбиваем брус на участки (A, B, C, D, E).
Из условия равновесия
,находим реактивный момент в защемлении
бруса:
Пользуясь методом сечений, определяем крутящие моменты на каждом участке:
=
=
=
=
Определяем требуемый диаметр бруса.
Округляем полученное большее значение, и задаемся значением диаметра поперечного сечения 80мм.
Определяем момент сопротивления поперечного сечения.
Определяем касательные напряжения на каждом участке и строим эпюру касательных напряжений.
Определяем момент инерции поперечного сечения.
Определяем углы поворота каждого сечения и строим эпюру углов поворота.
Вопросы для самоконтроля.
Сформулируйте закон Гука при сдвиге.
Каков физический смысл модуля сдвига.
Как нужно нагрузить брус, чтобы он работал только на кручение.
Как определить крутящий момент в произвольном сечении бруса.
Какая зависимость существует между передаваемой валом мощностью, вращающим моментом и угловой скоростью.
От каких геометрических характеристик сечения зависит при кручении прочность бруса, жесткость бруса.
Два круглых бруса имеют равные площади поперечных сечений, но одно из них сплошной круг, а другое - круговое кольцо. Какой из этих брусьев имеет большую прочность, а какой большую жесткость?
В одинаковой ли степени изменяются жесткость и прочность бруса при изменении его диаметра.
Как определить знак крутящего момента.