Навчальна тема
Зсув і зріз
Чистий зсув, закон Гука, практичний зріз, одинарний і подвійний зріз, перевірка болтів, заклепок, штифтів і зварних швів.
Зсув і зріз охоплюють деформування матеріалу внаслідок взаємного зміщення сусідніх шарів та практичний розрахунок елементів з’єднань, які можуть бути зрізані поперечною силою. Основними величинами є дотичне напруження \(\tau\), кутова деформація \(\gamma\) і модуль зсуву \(G\).
Чистий зсув
При чистому зсуві на взаємно перпендикулярних площадках діють парні дотичні напруження. Прямі кути елементарного об’єму змінюються, а його лінійні розміри в першому наближенні залишаються незмінними.
Для однорідного ізотропного матеріалу в межах лінійно-пружної роботи дотичне напруження пропорційне кутовій деформації зсуву:
$$\tau=G\gamma.$$
- $\tau$ — дотичне напруження;
- $G$ — модуль зсуву;
- $\gamma$ — кутова деформація зсуву, рад.
Закон застосовують для малих деформацій у пружній області матеріалу.
Практичний зріз
Для болта, заклепки, штифта або іншого короткого з’єднувального елемента напруження по площині зрізу в навчальному розрахунку вважають рівномірними:
\[\tau_{avg}=\frac{Q}{A_s}.\]
Якщо одночасно працюють \(n\) однакових площин зрізу, загальна розрахункова площа дорівнює \(nA_s\). Тому потрібно розрізняти одинарний і подвійний зріз.
Що перевіряють у з’єднанні
- міцність стержня болта, заклепки або штифта на зріз;
- зминання деталей у зоні контакту;
- міцність ослабленого перерізу з’єднуваної деталі;
- зріз або відрив матеріалу біля краю;
- міцність зварних швів, якщо з’єднання зварне.
Межі моделі
Формула середніх напружень описує практичний зріз, але не детальний нерівномірний розподіл напружень. Поперечний зсув у балках і формулу Журавського розглядають у розділі про згин.
Подальше вивчення
Наступна тема присвячена чистому зсуву, одинарному й подвійному зрізу та розрахунку болтових, заклепкових і зварних з’єднань. Кручення винесено в окремий розділ того самого рівня.
Про цю тему
Зсув і зріз вводять дотичні напруження, кутову деформацію та закон Гука при зсуві. Розглянуто чистий зсув, практичний одинарний і подвійний зріз, а також основні перевірки болтів, заклепок, штифтів і зварних з’єднань.