Роман Сиренко - Сопротивление материалов. Шпаргалка для студентов

Если известны нормальное и касательное напряжения в поперечном сечении бруса, условие прочности принимает вид:

Гипотеза прочности Мора.Немецким физиком О. Мором предложена гипотеза, учитывающая различия в сопротивлении материалов растяжения и сжатия. Условие прочности имеет вид:

σ экв = σ 1– k σ 3≤ [σ p ]

Для пластичных материалов коэффициент , для хрупких . Если известны нормальное и касательные напряжения, условие прочности записывается в следующем виде:

На практике напряженное состояние складывается из возникающих нормальных и касательных напряжений. Если касательные напряжения в сравнении с нормальными невелики, ими пренебрегают и рассматривают сжатие (растяжение) тела. Наоборот, если нормальные напряжения незначительны, то их отбрасывают и определяют прочность исходя из наибольших касательных напряжений поперечного сечения, т. е. говорят о чистом сдвиге.

Если в поперечном сечении возникает только один силовой фактор – поперечная сила Q , такой вид деформации называется срезом.

Условие прочности на срез имеет вид:

В этой формуле τ s – касательные напряжения среза, A s – площадь среза, R s – расчетное сопротивление срезу, γ c – коэффициент условий работы.

Расчет заклепочных соединений на срез предполагает два допущения: несущая способность соединения пропорциональна количеству поставленных заклепок; усилие, возникающее в соединении, распределяется между заклепками равномерно. На практике, находясь в упругой стадии, крайние заклепки в заклепочном соединении подвержены большей нагрузке, чем средние, но при переходе в пластическую стадию усилие перераспределяется и становится равномерным за счет текучести. Тогда условие прочности при расчете заклепок на срез имеет вид:

где Q = N / n – поперечная сила, приходящаяся на одну заклепку;

Σ A s = nn s π d 2 ef / 4 – суммарная площадь сечения, по которым срезается одна заклепка;

N – эквивалентная расчетной нагрузке на соединение продольная сила;

n – количество заклепок в заклепочном соединении;

n s – число плоскостей среза одной заклепки;

d ef – расчетный диаметр;

R s – расчетное сопротивление материала заклепок;

γ – коэффициент условий работы заклепочного соединения;

γ s – коэффициент условий работы соединяемых элементов.

Для нахождения необходимого числа заклепок неравенство преобразуют:

Расчет на срез не гарантирует заклепочного соединения. При недостаточной толщине соединяемых элементов возникающее между заклепками и стенками отверстий давление способно привести к их смятию; если расстояние между заклепками мало, под воздействием давления элемент может расколоться.

Смятие– пластические деформации на месте соединения элементов. Напряжение смятия (в данном случае термином «напряжение» обозначают интенсивность не внутренних сил, а внешних сил давления элементов друг на друга) определяется:

σ р = N / A p

Расчет на смятие достаточно условен по причине того, что напряжения смятия распределяются по поверхности контакта неравномерно. Он предполагает, что давление распределяется равномерно перпендикулярно поверхности контакта. Условие прочности выглядит таким образом:

где A p = nd ef Σ t min– условная расчетная площадь смятия одной заклепкой;

N – эквивалентная расчетной нагрузке на соединение продольная сила;

n – количество заклепок в заклепочном соединении;

n s – число плоскостей среза одной заклепки;

d ef – расчетный диаметр;

Σ t min– минимальная суммарная толщина элементов, сминаемых с одной стороны стержня заклепки;

R p – расчетное сопротивление смятию соединяемых деталей;

γ – коэффициент условий работы заклепочного соединения;

γ с – коэффициент условий работы соединяемых элементов.

Для того чтобы найти необходимое число заклепок, неравенство преобразуется:

Помимо расчетов заклепок на смятие и разрыв, также проводится проверка прочности соединения на осевое усилие сечений, через которые проходят отверстия для заклепок. Условие прочности записывается как:

где A нет = A – kd 0t – площадь нетто опасного поперечного сечения;

A = bt – площадь брутто сечения;

N – эквивалентная расчетной нагрузке на соединение продольная сила;

k – количество отверстий в сечении;

d 0 – диаметр отверстий;

t и b – толщина и ширина элемента соответственно;

R – расчетное сопротивление сжатию соединяемых материалов.

Минимальные расстояния между центрами заклепок должны быть не менее 3 d 0 , а от краев листа не менее 2 d 0 .

Самый распространенный способ соединения стальных конструкций – это сварка.

Существует несколько видов сварных соединений, но наиболее часто используются стыковой и нахлесточный.

Стыковое соединениезаключается в том, что пространство между соединяемыми элементами заполняется расплавленным металлом. При таком соединении предполагается, что напряжение равномерно распределяется по всей длине шва. Прочность определяется следующим неравенством: