Ścinanie techniczne - teoria
W dziale dotyczącym wytrzymałości materiałów, zagadnienie ścinania technicznego odgrywa istotną rolę w analizie i projektowaniu struktur. Ścinanie jest procesem mechanicznym, w którym materiał jest poddawany siłom stycznościowym, prowadzącym do deformacji materiału bez zmiany jego objętości. Zrozumienie zachowania się materiałów pod działaniem sił ścinających jest kluczowe w wielu dziedzinach inżynierii, takich jak budownictwo, motoryzacja, lotnictwo czy produkcja maszyn.
Naszym celem będzie nabycie umiejętności praktycznego stosowania w rzeczywistych problemach inżynierskich. W ramach kursu będziemy wymiarowali średnicę nitów, śrub z warunku na rozciąganie, docisk oraz ścinanie, a także połączenia klejone, spoiny pachwinowe i inne przypadki zagadnienia ścinania, takie jak wykrawanie elementów prasą czy połączenie klinowe.
- jak dobrać średnicę nitów oraz wymiary blachy połączonej na zakładkę i rozciąganej,
- jak sprawdzić nośność śrub w elemencie z działaniem siły mimośrodowo,
- jak dobrać długości spoin pachwinowych,
- jak dobrać długość połączenia klejonego dla płaskowników,
- jak obliczyć siłę działającą na wykrawany element pod prasą,
- jak sprawdzić wytrzymałość połączenia klinowego
- połączenia mechaniczne: np. nity, śruby, kołki, sworznie,
- spoiny: np. spoiny pachwinowe w połączeniach spawanych.
a) Warunek wytrzymałości na ścinanie
Naprężenia ścinające ( \( \tau \) ) nie mogą przekraczać dopuszczalnych naprężeń ścinających (kt):
\( \frac{F}{A_t} \le k_t \)
gdzie:
- F – siła ścinająca,
- At – pole powierzchni przekroju poddanego ścinaniu,
- kt – dopuszczalne naprężenia ścinające (zależne od materiału).
b) Warunek wytrzymałości na docisk powierzchniowy
W połączeniach mechanicznych (np. śruby, nity) ważne jest również sprawdzenie wytrzymałości na docisk, aby uniknąć uszkodzenia powierzchni styku:
\( \frac{F}{A_d} \le k_d \)
gdzie:
- F – siła dociskająca,
- Ad – pole powierzchni przekroju poddanego dociskaniu,
- kd – dopuszczalne naprężenia na docisk.
c) Warunek wytrzymałości na rozciąganie
W niektórych przypadkach (np. w śrubach) należy również sprawdzić wytrzymałość na rozciąganie, zwłaszcza gdy połączenie jest poddawane zarówno ścinaniu, jak i rozciąganiu:
\( \frac{F}{A_r} \le k_r \)
gdzie:
- F – siła rozciągająca,
- Ar – pole powierzchni przekroju poddane rozciąganiu,
- kr – dopuszczalne naprężenia rozciągające.
W naszym kursie do dyspozycji masz bazę zadań z rozwiązaniami
Przejdźmy zatem do zgłębiania fascynującego świata wytrzymałości materiałów pod kątem ścinania technicznego.
Powodzenia! 🛠️🔍
Naszym celem będzie nabycie umiejętności praktycznego stosowania w rzeczywistych problemach inżynierskich. W ramach kursu będziemy wymiarowali średnicę nitów, śrub z warunku na rozciąganie, docisk oraz ścinanie, a także połączenia klejone, spoiny pachwinowe i inne przypadki zagadnienia ścinania, takie jak wykrawanie elementów prasą czy połączenie klinowe.
Z tego kursu dowiesz się:
- jak dobrać wymiary elementy śruby pracujące na docisk rozciąganie i ścinanie,- jak dobrać średnicę nitów oraz wymiary blachy połączonej na zakładkę i rozciąganej,
- jak sprawdzić nośność śrub w elemencie z działaniem siły mimośrodowo,
- jak dobrać długości spoin pachwinowych,
- jak dobrać długość połączenia klejonego dla płaskowników,
- jak obliczyć siłę działającą na wykrawany element pod prasą,
- jak sprawdzić wytrzymałość połączenia klinowego
Kiedy występuje ścinanie?
Ścinanie występuje, gdy siły zewnętrzne działają prostopadle do osi elementu, powodując przemieszczenie się jego warstw względem siebie. Typowe przypadki występowania ścinania to:- połączenia mechaniczne: np. nity, śruby, kołki, sworznie,
- spoiny: np. spoiny pachwinowe w połączeniach spawanych.
Wymiarowanie połączeń ścinanych
Wymiarowanie połączeń ścinanych polega na dobraniu odpowiednich wymiarów elementów (np. średnicy śrub, długości spoiny) tak, aby wytrzymały one obciążenia ścinające. Wymiarowanie opiera się na następujących zasadach:a) Warunek wytrzymałości na ścinanie
Naprężenia ścinające ( \( \tau \) ) nie mogą przekraczać dopuszczalnych naprężeń ścinających (kt):
\( \frac{F}{A_t} \le k_t \)
gdzie:
- F – siła ścinająca,
- At – pole powierzchni przekroju poddanego ścinaniu,
- kt – dopuszczalne naprężenia ścinające (zależne od materiału).
b) Warunek wytrzymałości na docisk powierzchniowy
W połączeniach mechanicznych (np. śruby, nity) ważne jest również sprawdzenie wytrzymałości na docisk, aby uniknąć uszkodzenia powierzchni styku:
\( \frac{F}{A_d} \le k_d \)
gdzie:
- F – siła dociskająca,
- Ad – pole powierzchni przekroju poddanego dociskaniu,
- kd – dopuszczalne naprężenia na docisk.
c) Warunek wytrzymałości na rozciąganie
W niektórych przypadkach (np. w śrubach) należy również sprawdzić wytrzymałość na rozciąganie, zwłaszcza gdy połączenie jest poddawane zarówno ścinaniu, jak i rozciąganiu:
\( \frac{F}{A_r} \le k_r \)
gdzie:
- F – siła rozciągająca,
- Ar – pole powierzchni przekroju poddane rozciąganiu,
- kr – dopuszczalne naprężenia rozciągające.
Przykład
W tym dziale kluczowa jest umiejętność znalezienia dla różnych przypadków połączeń powierzchni które pracują na rozciąganie, ścinanie i docisk powierzchniowy. Poniżej przykład ilustrujący te powierzchnie na przykładzie rozciągania śruby.
Rys1. Przypadek przeciągania śruby opartej o ścianę |
Odstęp |
Rys2. Powierzchnia ścinana |
Rys3. Powierzchnia pracująca na docisk |
W naszym kursie do dyspozycji masz bazę zadań z rozwiązaniami
Przejdźmy zatem do zgłębiania fascynującego świata wytrzymałości materiałów pod kątem ścinania technicznego.
Powodzenia! 🛠️🔍
ZOBACZ TEŻ
