Выбор марки стали для конструкции. Исследование свойств монокристалла железа. Работа стали при сложном напряженном состоянии, страница 13

Расчет угловых швов выполняется условно на наиболее неблагоприятное (с точки зрения величины расчетного сопротивления) воздействие – срез.

Разрушение углового шва от среза может произойти по двум сечениям: по металлу шва (сечение 1-1. рис. 8.3. в) и по металлу границы сплавления (сечение 2-2 , рис. 8.3.в).

Рис. 8.3. Работа соединений с лобовыми сварными швами:

а) соединение с лобовыми швами: б) напряженное состояние лобового шва: в) расчетные сечения углового шва.

Проверка прочности шва по сечению 1 – 1 выполняется по формуле:

                                 (8.5)

Проверка прочности шва по сечению 1 – 1 выполняется по формуле:

                                 (8.5)

где kf- катет шва. , и - коэффициенты глубины проплавления шва, принимаемые в зависимости от вида сварки и положения сварного шва. /_w - расчетная длина шва, принимаемая меньше его фактической длины на 10 мм за счет возможного непровара и кратеров на концах шва;  и  - коэффициенты условий работы сварных соединений, принимаемые в соответствии с требованиями норм проектирования; и - расчетные сопротивления материала соответственно в сечении по металлу шва и в сечении по металлу границы сплавления.

Обычно нет необходимости делать обе проверки. Достаточно сравнить произведения  и, выбрав меньшее из них, сделать проверку по соответствующей формуле (8.5) или (8.6).

Вопрос 10. Работа и расчет болтовых соединений.

               1. Работа и расчет болтового соединения на сдвиг.

Работа соединения на сдвиг (рис. 9.1) существенно зависит от величины зазора между стенкой отверстия и стержнем болта. На первой стадии (рис. 9.1,а) соединения работают упруго за счет сил трения, которые имеют место не только в соединениях на высокопрочных болтах. Сами же болты при этом не испытывают сдвигающих воздействий, а работают только на растяжение, которое получили при закручивании (затягивании) гайки.

9.1. Работа болтовых соединений:

а – работа болтового соединения на сдвиг: I – болты грубой и нормальной

точности, II – болты повышенной точности, III – высокопрочные и

сдвигоустойчивые болты, 1, 2, 3, 4 – этапы работы соединений;

б – работа односрезного соединения; в – работа двусрезного соединения

При увеличении сдвигающего усилия в какой-то момент сил трения, сопротивляющихся сдвигу, оказывается недостаточно, и наступает вторая стадия работы - сдвиг соединения на величину зазора - . На третьем этапе сдвигающее усилие, в основном, передается давлением поверхности отверстия на стержень болта, болт изгибается и одновременно растягивается, так как головка и гайка болта препятствуют свободному изгибу.

Наконец наступает четвертая, последняя упругопластическая стадия, когда в металле и стержне болта развиваются пластические деформации. Разрушение болтового соединения может произойти либо из-за среза болта, либо из-за смятия и выкола металла в одном из соединяемых элементов.

Следует отметить, что работа соединения на срез сильно осложнена неправильностью формы болта и стенки отверстия, поэтому расчет соединения носит условный характер. В многоболтовом соединении различные зазоры  неизбежно приводят к неравномерной работе болтов в соединении, что учитывается при расчете соответствующим коэффициентом условия работы.

а) Болты в соединении без контролируемого натяжения условно рассчитываются на срез стержня болта и на смятие основного металла.

Расчетное усилие , которое может быть воспринято одним болтом следует определять по формулам на срез                                ;                                                                 (9.1)

на смятие                                          ,                                                              (9.2)

где  и  - расчетные сопротивления болтовых соединений срезу и смятию; d - наружный диаметр стержня болта;  - расчетная площадь сечения стержня болта;  - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;  - число срезов одного болта;  - коэффициент условий работы соединения.