B23. Podać sposób obliczeń połączeń spawanych na przykładzie dwóch blach złączonych spoiną doczołową poddaną obciążeniu rozciągającemu cyklami jednostronnymi.
σr = F/(a*l0)≤k’r
F – siła rozciągająca
a = g
a – grubość spoiny
g – grubość blachy
l0 = l – 2a
l0 – obliczeniowa długość spoiny
l – długość spoiny
długość obliczeniową spoiny l0 przyjmuje się równą długości spoiny l pomniejszonej o długość kraterów początkowego i końcowego (2a)
k’r = za*z* kr
k’r – dopuszczalne naprężenie rozciągające dla spoiny
z – współczynnik jakości spoiny (dla spoiny normalnej z=0,5; dla mocnej z=1 wg PKM cz. 2 Korewa, Zygmunt , WNT 1975)
za – współczynnik zmęczeniowej wytrzymałości spoiny.
kr – dopuszczalne naprężenie rozciągające dla materiału łączonych elementów
współczynnik zmęczeniowej wytrzymałości spoiny za wg PKM cz. 2 Korewa, Zygmunt , WNT 1975, w zależności od kształtu spoiny, dla naprężeń tętniących:
B21 złącze śrubowe podatne, jego istota i wykres pracy
Gdy śruba zostaje najpierw napięta wstępnie siłą F0, a następnie obciążona zewnętrzną siłą F, całkowite największe obciążenie śruby F’ nie jest sumą sił F0 i F, lecz zależy od odkształceń zarówno śruby, jak i elementów nią ściśniętych.
Aby utworzyć wykres pracy:
· Tworzymy charakterystykę śruby F(λ):
tgα = Cs = sztywność śruby
· Tworzymy charakterystykę kołnierza F(∆);
tgβ = Ck = sztywność kołnierza
· Nakładamy na siebie oba wykresy tak, aby przecinały się w punkcie F0
· Na wspólnym wykresie rysujemy prostą równoległą do charakterystyki śruby, w odlwgłości odpowiadającej przyłożonej sile F. Równoległa ta przetnie charakterystykę kołnierza w punkcie odpowiadającym zaciskowi (sile resztkowej) F”:
· Rysujemy odnoszącą przechodzącą przez punkt zacisku. Punkt, w którym przetnie ona charakterystykę śruby, wyznacza nam maksymalne obciążenie śruby F’:
· Na osi poziomej widać wydłużenie śruby i kołnierza. Sruba najpierw się wydłuży o wartość λ0, a po przyłożeniu obciążenia zewnętrznego dodatkowo o wartość λp. Całkowite wydłużenie śruby wynosi więc:
λ0+λ
Kołnierz zostaje najpierw ściśnięty siłą F0, więc następuje jego skrócenie o wartość ∆0. Obciążenie zewnętrzne F rozciąga kołnierz o wartość λ, zatem całkowite skrócenie kołnierza to:
∆0 – λ
Rozciągnięcie śruby i skrócenie kołnierza na wykresie:
A24 Omów rozkłady naprężeń normalnych i stycznych w belce zginanej siłą porzeczną.
Podczas zginania siłąpoprzeczną w belce wsytępują naprężenia normalne i styczne.
Naprężenia normalne
Wlókna należące do warstwy obojętnej w czasie zginania nie ulegają ani wydłużeniu ani skróceniu. Naprężenia w warstwie obojętnej są zatem równe zeru. Po jednej stronie warstwy obojętnej występuje ściskanie, a po drugiej rozciąganie. Im bardziej rozpatrywana warstwa belki jest oddalona od warstwy obojętnej, tym jest ona bardziej ściskana lub rozciągana (rozciąganie i ściskanie belki zmienia się liniowo) Zakładamy przy tym, iż dla danego przekroju belki promień krzywizny ρ zgiętej belki jest stały.
Dowód:
Długośc odcinka warstwy obojętnej oznaczymy jako CC1=θρ, gdzie θ – kąt pomiędzy prostymi przebiegającymi prez punkt C i C1 i przecinającymi się w środku krzywizny belki zginanej
Ddługość odcinka znajdującego się nad warstwą obojętną w odległości y od niej opartego na tych samych prostych oznaczymy KK1=(ρ-y)θ,
Wiemy, że włókno CC1 nie zmieniło swoich wymiarów w momencie przyłożenia siły zginającej, gdyżjest włóknem obojętnym, stąd wynika, że włókno KK1 przed obciążeniem belki miało długość równą długości włókna CC1, zatem jego wydłużenie (skrócenie) względne wynosi:
Naprężenie σy, zgodnie z prawem Hooke’a wynosi σy =ε*E => , skoro promień krzywizny jest wartością stałą, moduł younga także, więc naprężenia zależy tylko od odległości warstwy od warstwy obojętnej, a więc wzrost naprężenia jest liniowy.
Naprężenia poprzeczne:
Zginanie belki siłą poprzeczną wywołujące moment zmienny wzdłuż osi pręta (zginaie poprzeczne, zginanie nierównomierne) powoduje, że oprócz naprężeń normalnych powstają naprężenia styczne. Można je opisać wzorem Żurawskiego:
T – siła poprzeczna
Sy – moment statyczny części przekroju poprzecznego leżącego powyżej (poniżej) rozpatrywanej warstwy liczony względem osi y,
Iy – moment bezwładności przekroju poprzecznego belki
b(z) – szerokość przekroju poprzecznego w rozpatrywanej warstwie
Rozkłądy naprężen w przykładowych przekrojach, opisane wzorem Żurawskiego:
Wyliczone w ten sposób naprężenia styczne są wartością średnią przyjętą z pewnym przybliżeniem. Przyjęcie tej wartości jest dopuszczalne jeżeli zalożymy, że wzdłuż całej warstwy naprężenia rozkładają się równomiernie, czyli jest prawidłowe dla przekrojów prostokątnych, gdzie pojawiają się tylko naprężenia styczne τxz. Przy kształcie belki innym niż prostokątny pojawia się również składowa τxy (ponieważ kontur belki jest jedną z trajektorii naprężeń stycznych, a pozostałe trajektorie to krzywe z nim powinowate):
Wzór Żurawskiego nie uwzględnia tych składowych, zatem nie jest zbyt dokładny dla belek o przekroju innym niż prostokątny.
rollo13