Obliczenia Spoiny Skręcanej i Zginanej

Treść : Wspornik traktowany jako metalowa konstrukcja spawana . Dla podanych danych i przypadków wyznaczyć wartość siły P, która może być przyłożona do dźwigni z uwagi na wytrzymałość złączy spawanych.

Dwa przypadki obciążenia:

Pierwszy dla spoiny pachwinowej

Drugi dla spoiny czołowej

Dane:

D,d,b,L,Re,Rm,x,Z,Zovg,Zovr,Zost,Zo

Re-440MPa – granica plastyczności 
Rm = 600MPa – granica wytrzymałości materiału na rozciąganie 
μ = 0 – wzpółczynnik tarcia 
X=2,5 – współczynnik bezpieczeństwa 

Na początku należy wprowadzić uproszczony model belkowy układu

Obliczenia sił i momentów działających na wspornik :

Następnym krokiem jest naniesienie rozkładów sił i momentów na uproszczonym modelu belkowym.

Długie ramie a i krótkie ramie b

Na podstawie rozkładów sił, oraz geometrii należy wyznaczyć przekroje – takie przekroje wspornika w których może coś się stać – np. Spiętrzenie naprężeń, największe naprężenia itp.

Obliczanie Przekroju niebezpiecznego spoiny

Przekrój spoiny dla pierwszego przypadku – spoiny pachwinowej

Dla spoiny pachwinowej obowiązuje zależność grubości spoiny do grubości ściany zgodnie z informacjami z [i – obliczanie wysokości spoiny pachwinowej]

Warto zanotować, że w przypadku w którym rura zmienia się w walec i  obowiązuje zależność:

to traktujemy tę spoinę jako jednostronną pachwinową,  na ścianie o boku D/2 zawiniętej wokół osi.

Natomiast gdy rura zmienia się w walec i

to 

Wzory naprężeń i naprężeń zastępczych [i] dla punktów najbardziej obciążonych, zgodnie z rysunkiem powyżej

gdzie

Z_o^k- współczynnik dla spoiny pachwinowej

Jx – moment bezwładności względem wprowadzonej osi obojętnej zginania x 

Jo = 2Jx  biegunowy moment bezwładności  – suma momentów osiowych względem
prostopadłych osi przechodzących przez ten biegun.

Wx – wskaźnik wytrzymałości przekroju (na zginanie) w osi x [i]

Wo – wskaźnik wytrzymałości przekroju (na skręcanie) w biegunie o

e_max – odległość włókna najbardziej oddalonego od środka zginania lub skręcania

Obliczenia maksymalnych dopuszczalnych sił dla punktów niebezpiecznych spoiny pachwinowej zgodnie z hipoezą wytężeniową Hubera z uwzględnieniem wzpółczynników dla spoiny pachwinowej, żadna z nich nie może przekroczyć wartości po prawej stronie równania

Obliczanie Przekroju niebezpiecznego spoiny

Przekrój spoiny dla drugiego przypadku – spoiny czołowej

gdzie

Jx – moment bezwładności względem wprowadzonej osi obojętnej zginania x 

Jo = 2Jx – biegunowy moment bezwładności  – suma momentów osiowych względem
prostopadłych osi przechodzących przez ten biegun.

Wx – wskaźnik wytrzymałości przekroju (na zginanie) w osi x [i]

Wo – wskaźnik wytrzymałości przekroju (na skręcanie) w biegunie o

e_max – odległość włókna najbardziej oddalonego od środka zginania lub skręcania

Następnie obliczamy, tensory naprężeń i naprężenia zastępcze zgodnie z [i]

Obliczenia maksymalnych dopuszczalnych sił dla punktów niebezpiecznych spoiny czołowej zgodnie z hipoezą wytężeniową Hubera z uwzględnieniem wzpółczynników dla spoiny czołowej, żadna z nich nie może przekroczyć wartości po prawej stronie równania