Расчеты на срез и смятие

Детали, служащие для соединения отдельных элементов машин или строительных конструкций (заклепки, штифты, болты и т.д.), во многих случаях воспринимают нагрузки, перпендикулярные их продольной оси. В этом случае их рассчитывают на срез. На срез также рассчитывают сварные швы, шпонки.

Расчеты носят условный характер и базируются на следующих допущениях:

1) в поперечном сечении возникает только поперечная сила .

2) касательные напряжения распределены по площади сечения равномерно.

3) если соединение выполнено несколькими одинаковыми деталями, то принимается, что все они нагружены одинаково.

Разрушение соединительных элементов происходит в результате их перерезывания по плоскости, совпадающей с поверхностью соприкосновения соединяемых деталей. Поэтому эти элементы работают на срез. Возникающие в поперечном сечении касательные напряжения называют напряжениями среза . На основе допущений получили следующее условие прочности:

, (6.9)

где – поперечная сила; если соединительных деталей несколько, то ( – общая нагрузка соединения, – число болтов, заклепок и т.д.), – площадь среза одного болта, заклепки и т.д. – допускаемое напряжение на срез. Принимают , – предел текучести материала штифта, болта и др.

Расчет на срез обеспечивает прочность соединительных элементов, но не гарантирует надежности конструкции (узла) в целом.

При расчете болтовых или заклепочных соединений следует учитывать, что нагрузка, приложенная к элементам соединения, помимо среза вызывает смятие контактирующих поверхностей. Под смятием понимают пластическую деформацию, возникающую на поверхности контакта. Давления, возникающие между поверхностями отверстий и соединительных деталей, называют напряжениями смятия .

Расчет, который обеспечивает выбор таких размеров деталей, при которых не будет значительных деформаций стенок отверстий, называют расчетом на смятие. Расчетная формула имеет вид

, (6.10)

где – нагрузка на одну соединительную деталь, – расчетная площадь смятия.