Uniwersytet Technologiczno Przyrodniczy w Bydgoszczy

Wydział Inżynierii Mechanicznej

Laboratorium Podstaw Konstrukcji Maszyn

T : Badanie rozkładu naprężeń tnących w spoinie pachwinowej.

Mechanika i Budowa Maszyn

Semestr V niestacjonarne

Gr B

Zespół I

Skład grupy:

1. Reiwer Marek

2. Rygielski Michał 3. Złakowski Andrzej 4. Żbikowski Patryk

1. Wstęp teoretyczny :

W konstrukcjach spawanych występują spiętrzenia naprężeń, co jest korzystne ze względu na wytrzymałość połączeń. Dotyczy to m.in. spoin pachwinowych wzdłużnych. Spiętrzenie naprężeń tnących w konstrukcjach spawanych są powodowane przez:

a) wady technologiczne

b) niewłaściwy obrys spoin

c) nieracjonalne konstrukcje połączeń polegające na projektowaniu spoin ciągłych równolegle do kierunku obciążenia

Podczas obliczania spoin pachwinowych sprowadzamy wszystkie obliczenia w spoinach do tzw. umownych naprężeń stycznych ' i przyjmujemy , że rozkład tych naprężeń na długości szwu jest równomierny i obliczamy go ze wzoru :

Gdzie : a - grubość obliczeniowa spoiny

l - długość obliczeniowa spoiny

P - siła rozciągająca złącze

k'_t= naprężenia dopuszczalne dla spoiny

Rzeczywisty rozkład
jest różny od obliczeniowego dlatego, że przy analizie teoretycznej uwzględnia się sprężyste odkształcenia spoin i części łączonych. W rzeczywistości siły rozciągające powodują wydłużenie się i przemieszczanie części łączonych oraz odkształcenia postaciowe w spoinach

Wyznaczanie doświadczalnego charakteru rozkładu naprężeń tnących na długości spoiny pachwinowej wykonywane metodą pośrednią, poprzez wyznaczenie rozkładu naprężeń rozciągających w jednym z pasów połączenia. Można zapisać wzorem

Gdzie :

σ_i, σ_i  naprężenia rozciągające pasa mierzone w „i+1” i „i” punkcie tensometrycznym ,

x_i+1, x_i - odległości „i+1” oraz „i” punktu tensometrycznego od początku złącza

Rzeczywisty rozkład naprężeń F₁=F₂ można zapisać wzorem

gdzie :

II. Schemat połączenia i stanowiska pomiarowego:

Rys. 1 Schemat połączenia spawanego.

Rys. 2 Schemat stanowiska badawczego.

Wymiary próbki:

L= 120 mm

D= 10 mm

F₁= 88 mm²

a = 1,75 mm

= 0,092

P=s*F_s*k

k = 6,5

s- naprężenia w siłomierzu urządzenia naciągowego

F_{s -} przekrój siłomierza

k - przełożenie dźwigni

P = 13878,8 N

Dla wydłużenia względnego na śrubie rzymskiej  = 132 m/m

Odległość punktów tensometrycznych	Wskazania mostka tensometrycznego	Naprężenia rozciągające	Naprężenie tnące doświadczalne	Naprężenia tnące teoretyczne
xi [mm]	i	σxi [MPa]	xi [MPa]	x [MPa]
X1= 15	112	23,50	2,91	87,772
X2= 40	105	22,05	7,60	1,877
X3= 65	87	18,27	5,06	3,011
X4= 90	75	15,75	14,78	4,145
X5= 110	47	9,87	-	5,052
Pola przekrojów F1= 88 mm^2 , F2= 180 mm^2
Zadana siła P = 13878,8 N, średnica śruby rzymskiej d= 10 mm

Wnioski:

Wykresy rozkładu naprężeń teoretycznych i doświadczalnych w spoinie pachwinowej są zbliżone chociaż różnią się co do uzyskanych wartości w określonych punktach. Otrzymane wykresy są zgodne z założeniami dotyczącymi ich kształtu zawartymi w skrypcie do ćwiczeń. Z analizy naprężeń tnących w spoinie pachwinowej wynika iż długość spoiny powinna mieścić się w przedziale 50a < l < 60a tylko wtedy cała spoina przenosi efektywnie obciążenie jeśli spoina będzie dłuższa jej część nie będzie w ogóle przenosić obciążeń.

P	13878,800
α	0,092
a	1,750
F	88,000
F	181,000
l	120,000	Naprężenia rozciągające	Naprężenia teoretyczne	Naprężenia doświadczalne
	0,000			78,781
X1	15,000	23,500	87,772	2,917
X2	40,000	22,050	1,877	7,603
X3	65,000	18,270	3,011	5,069
X4	90,000	15,750	4,145	14,784
X5	110,000	9,870	5,052

---