4 Liidete tugevus lõikel - Datadata.vk.edu.ee/RDER/RDER31/Tugevusopetus_I/LOENGUD... · 2004-06-15 · 52 Tugevusanalüüsi alused ⎯ 4. LIIDETE TUGEVUS LÕIKEL Priit Põdra, 2004

51Tugevusanalüüsi alused ⎯ 4. LIIDETE TUGEVUS LÕIKEL

Priit Põdra, 2004

4. LIIDETE TUGEVUS LÕIKEL4.1. Lõikav koormus ja lõikele töötavad liited.

Lõikav koormus = • varda teljega risti mõju põikkoormus; • varda paine selle koormuse mõjul on tühine (Joon. 4.1)

Varras ja lõikav koormus

F

Varras

Lõikav koormus

Zoom

Lõiketsoon Väga kitsas vahemik ⎯ varda paine on tühine

Lõikepind

Lõigatud varras

Tihvtliide Neetliide Keevisliide

F

Tihvtid

F F

Needid

F

Keevis-õmblus

Lühike telg Šarniirliigend

Rullik

Telg

RihmF

F F

Sõrm

Joonis 4.1

Lõikav koormus mõjub detaili materjali kihte üksteise suhtes nihutavalt (purunemisel detaili osadüksteise suhtes nihkuvad, kuid purunemispinnad jäävad samale tasapinnale, nagu enne purunemist).


Priit Põdra, 2004

4.2. Põikkoormuse mõju lühikesele vardale

Lõikava põikjõuga F koormatud lühike varras (Joon. 4.2):• koormus kandub vardale läbi kontaktpinna (teise detaili kaudu);• koormuse F toimel varras deformeerub:

lõiketsoonis tekivad nihkedeformatsioonid (materjalikihid nihkuvad üksteisesuhtes koormuse mõjumise sihis ja paindedeformatsioon on tühine);

− varda ristlõikepinnas (yz) mõjub lõikele vastav nihkepingeτxy jasellele vastavtekib y-telje sihiline deformatsioon ∆v;

− nihkepingete paarsuse tõttu tekib ristlõike ristpinnas (zx) nihkepingeτyx ja sellele vastav x-telje sihiline deformatsioon ∆u;

− nihked ∆u ja ∆v, suhtelised osanihked uvxy ∆=ω ja vuyx ∆=ωning suhteline nihkedeformatsioon yxxyyxxy ωωγγ +== sõltuvadkoormuse F väärtusest;

kontaktpinnal tekivad survedeformatsioonid;− kontaktpinnal mõjub muljumispinge σC (mis on olemuselt

normaalpinge);• koormuse F vähenedes vähenevad nii pinged kui ka deformatsioonid.

Lõikele töötav lühike telg Lõiketsoon

F

Rullik

Telg

Rihm

Lõiketsoon

Korpus

F

Telg

Korpus

Rullik

Materjalikihid nihkuvad

Kontaktpind Telje nihkedeformatsioon Osanihked lõikel

F

Rullik

Rihm

Rihma koormuskantakse teljeleläbi laagri ja teljekontaktpinna

y

z vx

y

F

∆u

∆v

u

γ xy

γyx

x

y

τxy

∆v

v

x

yτyx ∆uu

Joonis 4.2


Priit Põdra, 2004

4.3. Sisejõud ja pinged lõikel

4.3.1. Põikjõud ja lõikepinge

Sirgele lühikesele vardale on rakendatud põiksihiline välisjõud F ning lõikepindadelerakenduvad osakoormused F1 ja F2 (Joon. 4.3):

• vardas tekib nihkedeformatsioon (ja ka varda pinnal survedeformatsioon);• piisavalt tugeva koormuse korral varras puruneb (kihtide nihkumisega);• deformatsioone ja purunemist takistavad vardas sisejõud, s.t. jõud, mis

mõjuvad varda osakeste vahel.

Põiksisejõud lõikel

Sisejõud

F2

Välisjõud F2

Zoom

Osakestevaheline vastasmõju,mis takistab deformatsioone

ja purunemist nihkel

Raskusjõugakoormatud

süsteem

Lõikele töötav varras⎯ kaks lõikepinda

II lõikepinnakoormus

I lõikepind

II lõikepind

m

F1 = F2 = F/2

Joonis 4.3

Eelnevast: Sisejõud = keha osakestevaheliste jõudude (molekulaarjõudude)resultant sisepinnal, mis takistab purunemist ja deformatsioone

Põikjõud = osakestevaheliste (sise-)nihkejõudude resultant lõikel (Joon. 4.4):

• takistab materjalikihtide nihkumistüksteise suhtes;

• mõjub ristlõikepinna sihis;• rakendub ristlõike keskmes

Põikjõud Q (varda ristlõikepinnal) tekib nende koormuskomponentide mõjul,mis on rakendatud varda teljega ristsetes sihtides


Priit Põdra, 2004

Põikjõu olemus

Osakestevahelised jõud

Koormus

PõikjõudOsakestevaheliste jõudude resultant

Ristlõige

F

Q

VälisjõudF

Q Sisejõud

Joonis 4.4

Põikkoormatud varda sisejõu (põikjõud Q) väärtus sõltub lõikepindade arvust (Joon. 3.5).

Sümmeetriliste koormusskeemide korral (joon. 4.1)loetakse kõik lõikepinnad koormatuks võrdselt: m

FQQQQ m ===== ...III

kus: Q ⎯ lõikele töötava varda ristlõike põikjõud (sisejõud), [N];F ⎯ lõikele töötava varda põikkoormus, [N];m ⎯ koormust (võrdselt) kandvate lõikepindade arv.

Lõikele töötav varras Varda koormusskeem Lõikepindade põikjõud

F

Varras

I lõikepind II lõikepind

m = 2

F

F1 F2

Aktiivne koormus

Toereaktsioonid

F = F1 + F2

QI = F1

F1 I lõikepind

QII = F2

F2II lõikepind

Joonis 4.5

Lõige = varda tööseisund, kusristlõikes arvestatakse vaid

põikjõudu Q:

• lõiketsooni ristlõiked nihkuvad üksteise suhtesvarda telje ristsihis;

• lõiketsoonist väljas jääb varda telg sirgeks;

• lõiketsooni ristlõiked jäävad tasapinnalisteks.

Lõikepinge laotus lõikepindadel on tavaliselt mitteühtlane, kuid ühtlustub materjalipurunemisele vastava piirseisundi eel. Liidete lõikearvutustes eeldatakse seetõttu ühtlastlõikepinge laotust (Joon. 4.6) (painde analüüsil ei eeldata ühtlast lõikepinge laotust):


Priit Põdra, 2004

Nihkepinge laotus lõikepindadel on ühtlane:AQ

=τ

kus: τ ⎯ lõikepinge väärtus, [Pa];Q ⎯ ristlõike põikjõud, [N];

A ⎯ ristlõike pindala, [m2].

Lõikele töötav varras Varda koormusskeem Lõikepinge

F

Rullik

Telg

Rihm

Lõiketsoon

Korpus

F

F

Aktiivne koormus

Toereaktsioon

Lõikepind

Telg

Q

F

Lõikepinge epüürid

Ristlõike pindalaA

Põikjõud

Aτ

Aτ

Joonis 4.6

4.3.2. Kontaktjõud ja muljumispinge

Sirgele vardale on rakendatud põiksihiline välisjõud F, mis rakendub läbi mehaanilisekontakti teise detailiga (Joon. 4.7):

• kontaktialades tekivad survedeformatsioonid;

Kontaktjõud

Sisejõud

Lõikele töötav varras⎯ kolm kontaktiala

1. kontaktiala

m

F1 = F2 = F/2

2. kontaktiala

3. kontaktiala

Osakestevaheline vastasmõju,mis takistab deformatsioone

ja purunemist survel

Pendel

Korpus

Välisjõud F2

Zoom2. kontaktiala

koormus

Korpus

Varras

Joonis 4.7


Priit Põdra, 2004

• piisavalt tugeva koormuse korral pehmem materjal deformeerub kontaktialas;• deformeerumist (elastset ja/või plastilist) takistavad materjalide sisejõud

(kontaktsurve probleeme klassikaline tugevusõpetus ei käsitle).

Iga kontaktiala koormuse väärtus (välisjõud) arvutatakse selle jõusüsteemitasakaalutingimustest.Koormus rakendub varda ja korpuse (samuti ka varda ja pendli) kontaktis olevate pindade(silindriliste kontaktpindade) kaudu:

• detailide vastasmõju tekitab neil pindkoormused, ning materjalidessurvepinged;

• pindkoormused ohustavad detaile muljumisega ⎯ kui pindjõu intensiivsus(muljumispinge) ületab lubatava väärtuse, siis detail(id) deformeeruvad plastselt;

• muljumisoht on seda suurem, mida väiksem on muljumispind (kontaktipind).

Lihtsustus: Tegelik muljumispind (silinderpind) asendatakse tinglikuga (tasapind)

Tinglik muljumispind (Joon. 4.8) = tegeliku muljumispinnaprojektsioon diametraaltasandil

bDA =C

Tegelik muljumispind Tinglik muljumispind

F

Tegelikmuljumispind

Varras

F

VarrasAC

bD

Tinglikmuljumispind

AC ⎯ tinglik muljumispind (Crushing = muljumine), [m2];b ⎯ kontaktpinna laius, [m]; D ⎯ varda läbimõõt, [m];

Joonis 4.8

Muljumispinge laotus muljumispinnal on mitteühtlane, kuid liidete lõikearvutusteseeldatakse (lihtsustades) tavaliselt, et (Joon. 4.9):

Muljumispinge laotus tinglikul muljumispinnal on ühtlane:C

C AF

=σ

kus: σC ⎯ muljumispinge, [Pa];F ⎯ ühe kontaktiala (arvestuslik) koormus, [N];


Priit Põdra, 2004

Lõikele töötav varras Varda koormusskeem Muljumispinge

F

Rullik

Telg

Kontaktiala

Korpus

F

d

Kontaktpind

Telg

b

bDF

=Cσ

Joonis 4.9

4.4. Tugevusarvutused lõikele ja muljumisele

Tugevusarvutused lõikele (nihkele) ⇒ ohtlikeim sisejõud on põikjõud Q(teised sisejõud kas puuduvad või nende mõju on vähetähtis)

Tugevustingimus lõikel:[ ]ττ ≤

Koormamisel vardas tekkiva lõikepingeväärtused ei tohi ületada lubatavat nihkepinget

kus: [τ] ⎯ lubatav nihkepinge (sõltub materjali tugevusest ja varutegurist), [Pa].

Tugevusarvutused muljumisele tuleb teha siis, kui koormus mõjub läbi suhteliseltväikese kontaktpinna (esineb pinnakahjustuste oht) ning Saint-Venant’i printsiip ei kehti.

Tugevustingimus muljumisel:[ ]CC σσ ≤

Koormamisel kontaktipinnal tekkivamuljumispinge (survepinge) väärtused ei tohi ületada

lubatavat muljumispinget

kus: [σ]C ⎯ lubatav muljumispinge (sõltub materjalide survetugevusest ja varutegurist),[Pa].

4.4.1. Liigendi sõrm. Näide

4.4.1.1. Sõrme tugevusarvutus lõikele

Sõrmliigend (Joon. 4.10) ühendab sharniirselt viit lüli, mis kõik töötavad tõmbele:• liigendi sõrm töötab lõikele ning peab rahuldadma tugevustingimust: [ ]ττ ≤ ;• koormus F jaguneb nelja (m = 4) lõikepinna vahel võrdselt: mFQ /= ;• lõikepinge jaguneb üle iga lõikepinna A ühtlaselt: AQ /=τ .


Priit Põdra, 2004

Sharniir-liigend Sõrme lõikepinnad

F F

Lõikepinnad

m = 4

Sõrme tugevustingimus lõikele

F F

D b V

b P

FF

A = πd2

4 [ ]τπ

τ ≤=== 2

4DmF

mAF

AQ

ehk

[ ]τπmFD 4

≥

Joonis 4.10

4.4.1.2. Sõrme tugevusarvutus muljumisele

Tõmbekoormus F kantakse sharniirliigendis üle sõrme ja elementide kontaktis olevatesilinderpindade (silindriliste kontaktpindade) kaudu (Joon. 4.11):

• muljumispinge väärtus igal tinglikul muljumispinnal peab rahuldamatugevustingimust [ ]CC σσ ≤ ;

• muljumisolukord (muljumispinge väärtus) sõltub muljumispinna suurusest AC ningmuljumispindade arvust (kui mitmele pinnale on koormus jagunenud);

Muljutud sõrm ja lülid Tugevustingimused

F F

bV

bP

F/3

F/3

F/3

F/2

F/2

kV = 3kP = 2

[ ]

[ ]⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

≤=

≤=

PC,PP

PC,

VC,VV

VC,

σσ

σσ

DbkF

DbkF

ehk [ ]

[ ]⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

≥

PC,PP

VC,VV

σ

σ

bkF

bkF

D

σC.V; σC.P ⎯ muljumispinge parempoolsete lülide ja sõrme ning vasakpoolsete lülide jasõrme vahelises kontaktis (sõrme vasakpoolsetel ja parempoolsetel kontaktpindadel), [Pa];

kV; kP ⎯ muljumispindade arv vasakpoolsete lülide ja sõrme ning parempoolsete lülide jasõrme vahelises kontaktis (sõrmest vasakul ja paremal);

bV; bP ⎯ muljumispindade laiused sõrme vasakpoolses ja parempoolses kontaktis (lülidepaksused), [m];

d ⎯ sõrme (ja ka sõrmeava) läbimõõt, [m];[σ]C,V; [σ]C,P ⎯ lubatav muljumispinge vasakpoolsete lülide ja sõrme ning parempoolsete

lülide ja sõrme vahelises kontaktis (sõrme vasakpoolsetel ja parempoolsetelkontaktpindadel, seal võivad kontaktis olevate detailide materjali olla erinevad ⎯ kasutadatuleb kontakti pehmemale detailile lubatavat muljumispinget), [Pa].

Joonis 4.11


Priit Põdra, 2004

• muljumispindasid on viis (kuna sõrmega kontaktis on kokku viis lüli): kaks vasakpoolset lüli tekitavad sõrme parempoolsel küljel kaks

muljumispinda (kP = 2, kumbki pindalaga AC,P = bPD):− koormus F jaguneb nende pindade vahel võrdselt (kumbgi muljumis-

pind sõrme parempoolsel küljel kannab koormuse FP = F/2, sest kP = 2);

− muljmispinge väärtused pindadelAC,P tulevad: Dbk

FAF

PPPC,

PPC, ==σ ;

kolm parempoolset lüli tekitavad kolm muljumispinda sõrmevasakpoolsel küljel (kV = 3, igaüks pindalaga AC,V = bVD):

− koormus F jaguneb nende pindade vahel võrdselt (iga muljumispindsõrme vasakpoolsel küljel kannab koormuse FV = F/3, kuna kV = 3);

− muljmispinge väärtused pindadelAC,V on: Dbk

FAF

VVVC,

VVC, ==σ ;

• tekib kaks tugevustingimust, mõlemad peavadsamaaegselt olema täidetud:

[ ][ ]⎩

⎨⎧

≤≤

PC,PC,

VC,VC,

σσσσ

.

Muljumistingimus peab samaaegselt olema täidetud nii sõrme kui ka lülide jaoks.

Liite lubatav muljumispinge = kontaktis olevate materjalide lubatavatestmuljumispingetest vähim

4.4.1.3. Näide. Tõstesõlme pingete analüüs

Arvutada malmplaadi tõstmiseks kasutatavate teras-sõrmede keskmised lõikepingedkontaktide keskmised muljumispinged ning sääklite suurimad tõmbepinged (Joon. 4.12)!

Materjal: malm, tihedus ρ = 7000 kg/m3.

Lahenduskäik:• malmplaadi kaal arvutatakse selle ruumala ja tiheduse kaudu:

kN5.15N7.1545081.91.0125.27000 ≈=⋅⋅⋅⋅== VgFG ρ ,kus: g ⎯ raskuskiirendus, [m/s2]; V ⎯ malmplaadi ruumala, [m3].

• mõlemad sõrmed on koormatud võrdselt ning koormusena rakenduvad trossidetõmbejõud:

ühe sõrme põikkoormusena rakendub trossi sisejõud N, mille väärtusarvutatakse lõike tasakaalutingimusest:

( )

kN6.1057.10

2/95.105.1

05.12

5.152sinsin

22

G ≈=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+⋅

===αα

FFN ;

sõrme ühe lõikepinna keskmine lõikepinge arvutatakse:

MPa17Pa108.1602.02106.1044 6

2

3

2 ≈⋅=⋅⋅

⋅⋅====

ππτ

DmN

mAN

AQ ,

kus: Q ⎯ ühe lõikepinna põikjõud, [N];


Priit Põdra, 2004

A ⎯ sõrme ristlõike pindala, [m2];m ⎯ ühe sõrme lõikepindade arv (m = 2);D ⎯ sõrme läbimõõt, [m] (D = 0.02m).

Malmplaadi tõsteseadme konstruktsioon

75

1000

2250

19501050

100

∅2020

Malmplaat

TrossSääkel

Sõrm

Tõstesõlme arvutusskeem Tõstesõlme pinged

F =FG2

N

α N Sääkel

Sõrm

Malmplaat

Lõige: 2

4DmN

πτ = ;

Muljumine:

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

=

=

MC,MC,

C,SC,S

AN

AN

σ

σ;

Pike: SNeto,A

N=σ .

Joonis 4.12

• sääkli ja sõrme kontaktis: summaarse tingliku muljumispinna pindala saab arvutada:

2SSC, mm800202022 =⋅⋅== DbA ,

kus: bS ⎯ sääkli ühe poole paksus, [m] (bS = 20mm); keskmise mulujmispinge väärtuse saab arvutada:

MPa14Pa1025.1310800106.10 6

6

3

SC,SC, ≈⋅=

⋅⋅

== −ANσ ;

• malmplaadi ja sõrme kontaktis: summaarse tingliku muljumispinna pindala saab arvutada:

2MMC, mm200010020 =⋅== DbA ,

kus: bM ⎯ malmplaadi laius, [m] (bM = 100mm); keskmise mulujmispinge väärtuse saab arvutada:

MPa6Pa103.5102000106.10 6

6

3

MC,MC, ≈⋅=

⋅⋅

== −ANσ ;

• sääkli ristlõiked on nõrgestatud silindrilise avaga, mille tõttu: ristlõigete summaarse netopindala väärtus tuleb:


Priit Põdra, 2004

( ) ( ) 2SSSNeto, mm220020752022 =−⋅⋅=−= DhbA ,

kus hS ⎯ sääkli laius, [m] (hS = 75mm); nõrgestatud ristlõike tõmbepinge väärtus arvutatakse:

MPa5Pa1081.4102200106.10 6

6

3

SNeto,

≈⋅=⋅⋅

== −ANσ .

Vastus: Sõrmede lõikepinge väärtus on τ = 17MPa, sõrme ja sääkli ning sõrme jamalmplaadi kontaktpindade muljumispinged on vastavalt σC,S = 14MPa ja σC,M

= 6MPa ning sääklite ohtliku ristlõike tõmbepinge on σ = 5MPa.

4.4.2. Neetliide

4.4.2.1. Neetliite kvaliteet

Neetliites takistab koormuse mõjudes detailide liikumist (Joon. 4.13):• detailidevaheline hõõrdejõud (needi tõmbejõu tõttu tekkinud hõõrdumine);• needi lõiketugevus (needi purunemisoht lõikel);• detailide ja needi muljumistugevus (needi ja detailide plastilise deformatsiooni oht

kontaktialades);• ühendatud detailide tõmbetugevus (neediavaga nõrgestatud detailide purunemisoht

pikkel).

Needi lõige Detailide muljumine Detaili pike

FF

FF

FF

F

F

FF

FF

Joonis 4.13

Lihtsustus = detailidevahelist hõõrdejõudu ei arvestata

Neetliite kvaliteet = liide on võrdtugev lõikele, muljumisele ja pikkeleehk

Iga üksiku needi kõik tugevustingimused peavad olema samaaegselt täidetud

4.4.2.2. Neetliite tugevus lõikel ja muljumisel

Tugevuse piirseisundis töötavad neetliite (Joon. 4.14) needid (ja ka mõnede poltliidete poldid)ühtlaselt lõikele ja ühtlaselt muljumisele (kõik needid on koormatud ühetaoliselt):


Priit Põdra, 2004

• peavad kehtima tugevustingimused:[ ]

[ ]⎩⎨⎧

≤≤

CC σσττ

,

kus: τ; [τ] ⎯ needi tegelik ja lubatav lõikepinge, [Pa];σC; [σ]C ⎯ neetliite tegelik ja lubatav muljumispinge, [Pa];

Neetliide Tugevustingimused

F F

b V

b P

FF

D1Neediava diameeter

Ühe needi lõikepindade arv: m = 4Ühe needi muljumispindade arv needist vasakul: kV = 2;Ühe needi muljumispindade arv needist paremal: kP = 3

Lõige:

[ ]τπ

τ ≤== 21

4Dnm

FnmA

F

Muljumine:

[ ]

[ ]⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

≤=

≤=

PC,1PP

PC,

VC,1VV

VC,

σσ

σσ

DbnkF

DbnkF

ehk

[ ]

[ ]

[ ]⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

≥

PC,1PP

VC,1VV

21

4

σ

σ

τπ

DbkFDbkF

DmF

n

Joonis 4.14

• lõikepinge laotub üle neetide kõikide lõikepindade ühtlaselt:nmA

FAQ

==τ ,

kus: F ⎯ neetliite koormus, [N];Q ⎯ ühe lõikepinna põikjõud,

[N];

m ⎯ ühe needi lõikepindade arv;n ⎯ neetide arv;A ⎯ neediava (deformeeitud needi)

ristlõike pindala, [m2].• kõikide tinglike muljumispindade

muljumispinge laotub ühtlaselt(neetide vasakutel ja parematel külgedel): VC,V

VC, AnkF

=σ ning PC,P

PC, AnkF

=σ ;

kus: kV; kP ⎯ ühe needi kontaktpindade arv sellest needi vasakul japaremal küljel

AC,V; AC,P ⎯ tingliku muljumispinna pindalad ühe needi üheskontaktis selle needi vasakul ja paremal küljel, [m2];

4.4.2.3. Neetliite tugevus pikkel

Neetimisel on ühendatavad detailid nõrgestatud avadega ⇒ detailide tugevust pikkeltuleb kontrollida ristlõike netopindala (Joon. 4.15) järgi.


Priit Põdra, 2004

Avadega plaat Brutopindala Netopindala

Lõige I Lõige II Lõige I

ABruto

Tugevustingimus

[ ]σσ ≤−

==11BrutoNeto bDnA

NA

N ehk [ ]⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−≥

σNA

Dnb Bruto

11

1

Lõige II

ANeto

D1

b

11BrutoNeto bDnAA −=

N ⎯ neetliite detaili (plaadi) pikisisejõud (tihtipealeN = F), [N];

ANt ⎯ neetliite detaili (plaadi) ristlõike neto-pindala, [m2];

ABr ⎯ neetliite detaili (plaadi) ristlõikebrutopindala, [m2];

b ⎯ neetliite detaili (plaadi) paksus, [m];D1 ⎯ ava diameeter, [m];n1 ⎯ ristlõiget nõrgestavate avade (suurim) arv

ühes ristlõikes;σ; [σ] ⎯ neetliite detaili (plaadi) tegelik ja

lubatav tõmbepinge, [Pa].

Joonis 4.15

Neediavad tuleks võimaluse korral paigutada selliselt, et iga nõrgestatava ristlõikenetopindala ja ka tugevus oleks suurim (Joon. 4.16).

Väiksem netopindala Suurem netopindala

F F

1BrutoNeto 2bDAA −=

FF

1BrutoNeto bDAA −=

Joonis 4.16

Tugevusarvutustes tuleb kasutada iga detail vähimat netopindala!!!

4.4.3. Keevisliited

4.4.3.1. Keevisliidete tööaspektid

Keevisliite põhiomadused:• avadest tingitud nõrgestused puuduvad;• koostamistöö on lihtne;


Priit Põdra, 2004

• kasutatakse valdavalt terasest detailide ühendamisel (teised materjalid nõuavadkeevitamisel eritehnoloogiaid);

• detailidesse jäävad termopinged.

Keevisliide võib töötada nii nihkele, pikkele kui ka erinevate sisejõudude koosmõjule(Joon. 4.17). Tugevusanalüüsi metoodika tuleb valida vastavalt liidete tööseisundile (nihkekorral nihke tugevusanalüüsi metoodika ja pikke korral pikke tugevusanalüüsi metoodika).

Lõikele töötav liide Pikkele ja lõikele koos töötavad liited

F

F

Õmblused F

F

Õmblused

F

Õmblused

Joonis 4.17

4.4.3.2. Lõikele töötava keevisliite tugevus

Kolmnurkristlõikega õmblustega kahe nurkterase ja teraslehe keevisliide (Joon. 4.18):• tõmbekoormus F mõjub piki nurkteraste telgi läbivat tasandit (nurkterased

pikenevad, kuid ei paindu);• õmblustes mõjuvad nihkepinged ning mis piirseisundi saabudes õmblus

puruneb lõikel (materjalikihid nihkuvad üksteise suhtes);• õmblus puruneb sellises pinnas, kus keevisõmbluse materjali paksus on vähim;• kolmnurkõmbluse vähima paksusega pind on kaateti suhtes 45° kaldu:

KKminK, 7.045cos hhh ≈°= , kus: hK ⎯ õmbluse kaateti kõrgus, [m];hK,min ⎯ õmbluse vähim paksus, [m];

• keevisõmluse nihkepinna arvutuslik pindala tuleb: KminK,K lhA = ,kus: AK ⎯ õmbluse nihkepinna arvutuslik pindala, [m2];

lK ⎯ õmbluse arvutuslik kogupikkus, [m];• nihkepinged laotuvad ühtlaselt (see on lihtsustus) üle õmbluse nihkepinna AK:

KKK 7.0 lhQ

AQ

==τ ,kus: Q ⎯ õmbluse sisejõud (põikjõud, nihkepinna

sihis), [N];

• keevisõmbluse tugevustingimus nihkele avaldub kujul: [ ]ττ ≤=KK7.0 lh

Q

kus: τ; [τ] ⎯ keevisõmbluse tegelik ja lubatav nihkepinge, [Pa];

Keevisõmbluse otste kvaliteet on alati halvem, seetõttu keevisõmbluse tegelik pikkusvõetakse kogemuslikult (arvutuslikust) pikem (vähemalt 10 mm või hK võrra)


Priit Põdra, 2004

Nurkõmblustega keevisliide

Keevisõmblusedkahel pool

F

h

z 0

lK1

lK2 lK2

Q1

Q2

B

Õmbluse purunemine lõikel Keevisõmbluse geomeetria

F

45° hK

hK,min

KKminK, 7.045cos hhh ≈°=

Õmbluste sisejõud Õmbluse tugevustingimus

[ ]ττ ≤=KK7.0 lh

Q

Õmbluste pikkused

( )⎪⎩

⎪⎨⎧

=⇒=+=⇒=

∑∑

hQFzQQFF

20B

21

2020

M

milledest

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ −=hzFQ 0

1 12

ja hzFQ 0

2 2⋅= [ ] K

K

11K 7.0

hhQl +=

τ ja [ ] K

K

22K 7.02

1 hhQl +⋅=

τ

Joonis 4.17

Mitme keevisõmbluse korral (Joon. 4.17):• liite koormus F jaguneb kõigi keevisõmbluste vahel (sõltuvalt nende asukohast);• iga õmluse sisejõud Q arvutatakse tasakaalutimgimustest (lõikemeetodiga):

( )⎩⎨⎧

=⇒=+=⇒=

∑∑

hQFzQQFF

20B

21

2020

M,

kus: F ⎯ keevisliite koormus, [N]; z0 ⎯ koormuse mõjusirge asukohta

näitav mõõde, [m];• tugevustingimus peab olema täidetud iga õmbluse kohta eraldi:

[ ]ττ ≤=KiKi7.0 lh

Qii ,

kus: i ⎯ keevisõmbluse indeks i = 1, 2, …,k (k = keevisõmbluste arv).

Documents

4 Liidete tugevus lõikel - Datadata.vk.edu.ee/RDER/RDER31/Tugevusopetus_I/LOENGUD... · 2004-06-15 · 52 Tugevusanalüüsi alused ⎯ 4. LIIDETE TUGEVUS LÕIKEL Priit Põdra, 2004