Сварные соединения

Часто заклёпочные соединения заменяют сваркой (более технологичный процесс и при этом экономится металл). Используется несколько видов сварки в зависимости от физической природы энергии, используемой в процессе сварки:

Газосварка - используется тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании газа.

Электродуговая - используется энергия, выделяющаяся в зоне дуги при протекании тока в газах.

Лазерная - используется энергия световых лучей.

Ультразвуковая - используется энергия упругих колебаний.

Сварка давлением и взрывом.

При сварке образуется шов и прочность определяется прочностью материала шва и его размерами.

На рисунке схематично представлено сварное соединение двух пластин, сваренных по контуру прилегания одной к поверхности другой; частный случай - шов по всему контуру прилегания (боковые швы называют фланговыми, а передний и задний - лобовыми). Равнобедренный прямоугольный треугольник - поперечное сечение шва; катет шва «к», опасное сечение расположено перпендикулярно гипотенузе и равно 0,7к = п. В справочниках по свойствам материалов приводится величина [τ_э] - допускаемое напряжение на срез сварного шва. Используя размеры приведённые на рисунке можно записать

F_лоб = в.0,7к, F_фл = 1.0,7к и тогда допускаемые нагрузки:

[Р_лоб] = b.О,7к[τ_э] и [P_фл] = 1.0,7к[τ_э]. Их сумма

2 ([P_фл] + [Р_лоб]) ≥ Р или 1,4к (1 + в) [τ_э] ≥ Р. Из этих соотношений при известной длине шва можно определить «к» или при известном «к» найти длину шва.

Кручение

Кручение - такой вид деформации бруса, при котором в его поперечных сечениях возникает единственный внутренний силовой фактор - крутящий момент (чаще всего при нагружении бруса парами сил, плоскости действия которых перпендикулярны его продольной оси, Моменты этих пар называют скручивающими и обозначают М).

Изображают брус, работающий на кручение под действием скручивающих моментов или пар сил:

Во всех случаях считается - сумма скручивающих моментов равна нулю (т.е. брус в равновесии). Применяя метод сечений и рассматривая равновесие оставленной части, можно прийти к выводу - внутренние силы, действующие в поперечном сечении, должны дать момент, уравновешивающий внешние моменты, приложенные к оставленной части (при нескольких моментах речь идёт об алгебраической сумме моментов всех сил, приложенных к оставленной части).

При кручении бруса в его поперечных сечениях возникают только касательные напряжения.

При расчёте на прочность, как и при растяжении (сжатии), необходимо определить опасное сечение (при постоянном по длине сечении бруса опасным будет сечение, в котором приложен максимальный момент).

Закон изменения крутящих моментов по длине бруса изображают на графике - эпюре крутящих моментов:

Если для наблюдателя, смотрящего на сечение, внешний момент направлен против часовой стрелки - его считают положительным и наоборот.

Характер деформации при кручении зависит от формы поперечного сечения. В сопромате рассматривают брусы круглого сплошного или кольцевого сечения (расчёты различных валов механизмов).