c14b. REZISTENTA SI RIGIDITATEAELEMENTELOR DE TIP BARA.

ELEMENTE SOLICITATE LA

REZISTENTA MATERIALELOR

ELEMENTE SOLICITATE LA FORFECARE PURA.

FORFECAREA PIESELOR CU SECTIUNE REDUSA

DEFINITIE:Forfecarea pur

este solicitarea simpl n prezena creia, n seciunea transversal, interaciunea este exprimat printr-o

pereche de fore tietoare

Dou fore P, paralele, egale i de sens contrar, acionnd, la distan neglijabil ntre ele, normal pe

axul barei, genereaz forfecare pur.Fora tietoare T are intensitatea P a fiecreia din cele

dou fore exterioare.

CADRUL PROBLEMEI

Sub form pur solicitarea apare rar, de exemplu laforfecarea pieselor cu seciuni transversale mici (nituri,buloane, cordoane de sudur etc. - folosite la mbinrileelementelor din metal) la care efectul unor solicitrisecundare este redus.secundare este redus.La forfecarea pieselor cu suprafaa seciunii redus seadmite c fora tietoare este rezultanta unor eforturielementare tangeniale paralele, a cror msur este unefort unitar cu intensitate constant.Forfecarea este nsoit de ncovoiere; cnd momentulcuplului este mic, acesta se neglijeaz.

EFORTURI UNITARE PE SECIUNEA TRANSVERSALA

In condiiile ipotezei = const,In condiiile ipotezei = const,

T = A;

de unde,

= T/A

PROBLEME DE FORFECARE LA O IMBINARE CU NITURI SOLICITATA AXIAL

O mbinare realizeaz legarea elementelor ntr-unansamblu indeformabil.

Imbinrile cu nituri solicitate axial blocheaz deplasrile relative n lungul unui ax comun celor dou elemente.relative n lungul unui ax comun celor dou elemente.

Niturile sunt piese din oel (rezistena oelului nitului este puin inferioar celei a oelului pieselor care se mbin).

Imbinarea se realizeaz prin introducerea niturilor nclzite la rou n guri date n prealabil i formarea, prin batere, a celui de-al doilea cap.doilea cap.

PROBLEME DE FORFECARE LA O IMBINARE CU NITURI SOLICITATA AXIAL

PROIECTAREA MBINRILOR CU NITURI

Sub aciunea forelor P, de sens contrar, care solicit mbinarea, cele dou elemente au tendina de a luneca relativ.

Ca urmare, mbinarea se poate distruge n dou feluri:

prin forfecarea tijei nitului n seciunea transversal din prin forfecarea tijei nitului n seciunea transversal din dreptul planului de separaie a celor dou elemente;

prin strivirea tijei pe suprafaa de contact dintre tij i pereii gurii de nit.

Transportul forelor prin mbinare (adic efectul lor pe suprafaa forfecat i pe suprafaa strivit) este reprezentat prin fore interioare de legtur.

PROIECTAREA MBINRILOR CU NITURI

PROIECTAREA MBINRILOR CU NITURI

Se remarc echilibrul care controleazparametrii tuturor acestor fore.

Fora pe care o poate transmite mbinarea prin intermediul unui singur nit (numit rezistena intermediul unui singur nit (numit rezistena nitului) depinde de :

rezistena la forfecare Rf (n seciunea transversal a tijei) i de

rezistena la strivire Rs (pe suprafaa de contact dintre tij i elementele mbinate.

Rezistena nitului la forfecare

Capacitatea de rezisten n seciunea transversal a tijei depinde de aria seciunii forfecate, Af, i de rezistena admisibil la forfecare, af, a materialului tijei.

Rf = Af . afRf = (d2)/4 . af,

d este diametrul nitului.d este diametrul nitului.

Pe baza experimentale, se consider:af = 0,8 a,

a este rezistena admisibil la compresiune a materialului elementelor care se mbin. Pentru elemente din OL37 (cu nituri din OL34):af = 0,8 x 1500 = 1200 kgf/cm

2

Rezistena nitului la strivire.

Presiunile reciproce dintre tij i pereii gurii au distribuia neuniform;

Pentru simplificarea calculelor, volumul de calcul se considera de forma dreptunghiular, a unui plan diametralunui plan diametral

In aceste condiii simplificatoare, capacitatea de rezisten la strivire Rs depinde de aria seciunii strivite: As = dt si de rezistena admisibil la strivire de pereii gurii de nit ag.

Dac elementele care se mbin au grosimi diferite (t1, t2), aceeai for P se distribuie pe suprafee cu arii diferite; eforturile unitare de strivire fiind mai mari pe piesa mai subire; n determinarea ariei As se va considera tmin :

Rs = dtmin ag

Rezistena admisibil la strivire se consider data n raport Rezistena admisibil la strivire ag se consider data n raport cu rezistena admisibil a a materialului elementelor de mbinat:

ag = 2 a

Pentru OL37, ag = 2 x 1500 = 3000 kgf/cm2

Rezistena nitului

Rezistena nitului

(fora P pe care o poate transmite mbinarea prin intermediul unui singur mit), R,

este cea mai mic dintre valorile R i Reste cea mai mic dintre valorile Rf i Rs

Rezistena nitului cu mai multe seciuni de forfecare

Determinarea numrului de nituri

La mbinarea elementelor solicitate la ntindere sau compresiune centric se admite c fora transmis prin mbinare se repartizeaz n mod egal tuturor niturilor. In repartizeaz n mod egal tuturor niturilor. In aceast ipotez, numrul necesar de nituri, n, se determin mprind fora P care traverseaz mbinarea la rezistena R a unui singur nit:

n = P/R

Diametrul nitului (care intervine n calculul rezistenei sale) se alege n funcie de grosimea celui mai subire element din pachet, pe baza unor prevederi constructive cuprinse n standarde (cu aproximaie, d = 2t). Tot standardele precizeaz reguli privind poziia niturilor n mbinare.

Dei calculul mbinrilor nituite are un caracter convenional (fiind condus pe baza mai multor convenional (fiind condus pe baza mai multor ipoteze simplificatoare), rezultate obinute corespund capaciti reale de rezisten, ntruct rezistenele admisibile acceptate sunt determinate, experimental, tocmai prin ruperea unor astfel de mbinri.

Probleme de forfecare la imbinari sudate solicitate axial

Solidarizarea elementelor sudate se realizeaz cu material topit sub forma unui cordon.

Dup poziia relativ a elementelor care se Dup poziia relativ a elementelor care se mbin, rndurile se mpart n dou categorii:

suduri n adncime, folosite la mbinarea cap la cap a dou elemente n prelungire

suduri n relief sau de col, executate la elemente suprapuse

Proiectarea mbinrilor sudate

Se constat experimentul c sudurile n relief se

distrug prin forfecarea cordonului de sudur n

planul su bisector;

ruperea unui cordon lateral,

ruperea unui cordon frontal. ruperea unui cordon frontal.

Condiii de rezisten

Capacitatea de rezisten a cordonului de sudur (fora tietoare din planul suprafa forfecate corespunztoare unei distribuii de eforturi unitare egale cu rezistena admisibil) depinde de aria forfecat As i rezistena admisibil a materialului sudurii, as.

Admind c eforturile tangeniala se distribuie Admind c eforturile tangeniala se distribuie uniform pe suprafaa forfecat, capacitatea cordonului este:

T = as ASe consider c rezistena admisibil la forfecare a cordonului de sudur as este dou treimi din rezistena admisibil a a materialului pieselor mbinrii; pentru OL 37, as = 2/3 . 1500 = 1000 kgf/cm

2.

Suprafaa forfecat a cordonului de sudur este un dreptunghi cu latura mic egal cu grosimea cordonului, de sudur i latura mare egal cu lungimea cordonului de sudur.

Grosimea de calcul, a, se consider, acoperitor, egal cu nlimea triunghiular isoscel nscris n forma seciunii transversale prin cordon: a 0,7 b; ea corespunde seciunii forfecate cu aria (deci i capacitate de rezisten) minim. Lungimea de calcul, l, rezult din lungimea efectiv ls a cordonului prin scderea zonelor de capt (fiecare cu o cordonului prin scderea zonelor de capt (fiecare cu o lungime aproximativ egal cu grosimea de calcul a) unde sudura este de slab calitate :

l = ls - 2a. Alegnd grosimea unui cordon (se recomand b tmin),

rezult lungimea sa, astfel nct capacitatea nsumat a tuturor cordoanelor forfecate s fie superioar forei axiale transmise prin mbinare.

As = l . a