Соединений, нагруженных нецентрально приложенным усилием

Находим центр масс (тяжести) сварного шва, наносим координатные оси x, y.

Используя правила статики, производим преобразование нагрузки, для этого перенесём силу F в центр масс шва, получим, что шов нагружен сдвигающим усилием F и сдвигающим моментом T:

. (2.44)

Основываясь на принципе независимости действия сил, находим в опасной точке сварного шва напряжение от каждого силового фактора и затем их геометрически суммируем.

Напряжение среза от усилия F:

. (2.45)

Напряжение от момента Т:

 

, (2.46)

 

решая относительно , получим:

, (2.47)

где ρ_max – расстояние от центра масс:

, (2.48)

J_ρ – полярный момент инерции.

Суммарное касательное напряжение в точке 1 (рис. 2.34).

Для упрощения расчёт ведётся в два этапа.

На первом этапе производится приближённый расчёт шва, когда сдвигающее усилие F не учитывается, а предполагается, что действует только сдвигающий момент T.

Тогда уравнение прочности шва можно записать в виде

. (2.49)

Задавшись значениями a и b, можно определить катет шва:

. (2.50)

Округляем катет шва в большую сторону и выполняем уточнённый расчёт с учётом силы F и сдвигающего момент T (смотри выше). При этом для упрощения выполнений расчётов можно принять следующие допущения:

 

a + k = a; b + k = b,

 

а величины в которые входит K² или K³ при определении J_ρ считать малыми по сравнению с остальными.

 

2.2.6. Расчёт на прочность нахлесточных (валиковых) сварных

Соединений, нагруженных отрывающим усилием

Возникающий при переносе усилия в центр тяжести сварного шва момент вызывает поворот детали вокруг оси.

 

Рис. 2.35. Расчетная схема нахлесточного сварного соединения

При нагружении отрывающим усилием

 

Переносим силу в центр тяжести шва, получаем что шов нагружен отрывающей силой F и отрывающим моментом М:

, (2.51)

При этом напряжения от силы F:

, (2.52)

от момента:

. (2.53)

Тогда суммарный момент:

(2.54)

. (2.55)

Уравнение прочности шва:

. (2.56)

 

Резьбовые соединения

Для соединения деталей в резьбовых соединениях применяют болты (винты с гайками), винты, шпильки. Соединения с помощью этих деталей представлены на рис. 2.36.

Достоинства болтового соединения, определяющие его широкое применение:

· не требует нарезания резьбы в соединяемых деталях;

· позволяет производить многократную сборку и разборку без нарушения качества соединения.

Болтовое соединение целесообразно применять для деталей небольшой толщины.

К недостаткам такого соединения следует отнести:

· обе детали должны предусматривать место для установки гайки и головки винта;

· наблюдается некоторое увеличение веса и искажение формы готового изделия;

· необходимо удерживать головку винта при завинчивании (отвинчивании).

Рис. 2.36. Резьбовые соединения

2.3.1. Расчёт на прочность болта затянутого болтового соединения