Obliczanie Spoiny czołowej

W spoinie czołowej obciążenia są analizowane zgodnie z ich rzeczywistym charakterem, a to oznacza:

1. Naprężenia normalne (σ) wynikające z obciążeń prostopadłych do przekroju spoiny traktujemy jako naprężenia normalne.

2. Naprężenia styczne (τ) wynikające z obciążeń równoległych do przekroju spoiny traktujemy jako naprężenia styczne.

Naprężenia zastępcze zgodnie z Hipotezą Naprężeń Hubera-Von Missessa przyjmują postać :

Naprężenie zastępcze w spoinie czołowej (ogólne)$${\sigma }_z^{\prime }=\sqrt{{{\sigma }^{\prime }}^2+3{{\tau }^{\prime }}^2}\le k_{czol}^{\prime }$$$\sigma {\prime }_z$ – naprężenie zastępcze w spoinie, które musi być mniejsze od dopuszczalnego $k{\prime }_{czol}$.

Uwzględnia naprężenia normalne $\sigma \prime$ oraz styczne $\tau \prime$
gdzie:
$\sigma \prime$ - jest sumą naprężeń normalnych
$\tau \prime$ - jest sumą naprężeń stycznych

Na przyklad :

${\sigma }_z^{\prime }=\sqrt{{\sigma }_g^{\prime 2}+3\left[({\tau }_s^{\prime }{)}^2+({\tau }_t^{\prime }{)}^2\right]}\le k_{czol}^{\prime }$

$\sigma {\prime }_g$ – naprężenie normalne w spoinie od zginania
$\tau {\prime }_s$ – naprężenie styczne w spoinie od skręcania
$\tau {\prime }_t$ – naprężenie styczne w spoinie od ścinania

W przypadku znacznej dominacji naprężeń stycznych (np. dla spoiny skręcanej) – naprężenia zastępcze mają charakter naprężeń ścinających a więc stycznych co jest zgodne z poniższym.

Naprężenie zastępcze przy dominacji naprężeń stycznych$${\tau }_z^{\prime }=\sqrt{\frac{{{\sigma }^{\prime }}^2}{3}+{{\tau }^{\prime }}^2}\le k_{czol(st)}^{\prime }$$$\tau {\prime }_z$ – naprężenie zastępcze w spoinie, które musi być mniejsze od dopuszczalnego $k{\prime }_{czol}$.

Uwzględnia naprężenia normalne $\sigma \prime$ oraz styczne $\tau \prime$
gdzie:
$\sigma \prime$ - jest sumą naprężeń normalnych
$\tau \prime$ - jest sumą wektorową naprężeń stycznych

Na przyklad :

${\tau }_z^{\prime }=\sqrt{\frac{{\sigma }_g^{\prime 2}}{3}+\left[({\tau }_s^{\prime }{)}^2+({\tau }_t^{\prime }{)}^2\right]}\le k_{czol(st)}^{\prime }$

$\sigma {\prime }_g$ – naprężenie normalne w spoinie od zginania
$\tau {\prime }_s$ – naprężenie styczne w spoinie od skręcania
$\tau {\prime }_t$ – naprężenie styczne w spoinie od ścinania

Naprężenie normalne w spoinie$$\begin{gathered} {\sigma }_g^{\prime }=\frac{M_g}{W_x},W_x=\frac{I_x}{e_{max}} \\ \text{lub} \\ {\sigma }_r^{\prime }=\frac{R}{A} \\ {\sigma }_{g,r}^{\prime }={\sigma }_g^{\prime }+{\sigma }_r^{\prime } \end{gathered}$$$\sigma {\prime }_{g,r}$ – naprężenie normalne w spoinie,
Dla momentu gnącego $M_g$ naprężenie normalne $\sigma {\prime }_g$ obliczane jako stosunek momentu gnącego $M_g$ do wskaźnika wytrzymałości przekroju $W_x$.

Wskaźnik $W_x$ zależy od momentu bezwładności $I_x$ i odległości skrajnego włókna $e_{max}$.

Dla siły rozciągającej $R$ naprężenie $\sigma {\prime }_r$ obliczane jest jako stosunek siły rozciągającej $R$ do pola powierzchni przekroju spoiny $A$

Naprężenie styczne od Momentu skręcającego w spoinie$${\tau }_s^{\prime }=\frac{M_s}{W_0},W_0=\frac{I_0}{e_{max}}$$$\tau {\prime }_s$ – naprężenie styczne w spoinie, wyznaczane na podstawie momentu skręcającego $M_s$ i wskaźnika przekroju $W_0$.

Wskaźnik $W_0$ zależy od osiowego momentu bezwładności $I_0$ i odległości skrajnego włókna $e_{max}$.

Naprężenie styczne od siły tnącej w spoinie$${\tau }_t^{\prime }=\frac{T}{A}$$$\tau {\prime }_t$ – naprężenie styczne w spoinie wynikające z działania siły $T$, obliczane jako stosunek tej siły do pola przekroju spoiny $A_{sp}$ w miejscu styku. …