Bài giảng Công nghệ hàn - Chương 6: Tính toán ứng suất trong liên kết hàn - Đại học Bách khoa Hà Nội

men xoắn. 1 s = chiều dài cung trựợt. Góc xoắn δ: l = Chiều dài phân tố. . Là góc xoắn tương đối giữa hai r = Bán kính thanh. γ mặt cắt cách nhau l. = biến dạng trượt (góc trượt). G = Module trượt. . δ = δ1.l [rad]. Mômen xoắn Mx: . Do ngoại lực khôngcuu điduong qua tâm than cong . com (vị trí trung hòa) của mặt trượt (S=M) (tâm xoắn). (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 2 VI. Thanh chịu xoắn  VI.2. Mặt cắt ngang và tâm xoắn. VVP Ứng xử của mặt cắt ngang khi chịu xoắn phụ thuộc vào hai thông số: . Vị trí hình học của tâm xoắn M, . Hình dạng của tiết diện, dạng tiết diện khép kín hay mở. Vị trí tâm xoắn của tiết diện có 1 trục đối xứng: . Tâm xoắn nằm trên trục đối xứng. Vị trí tâm xoắn của tiết diện đối xứng: . Tâm xoắn trùng với trọng tâm của tiết diện. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 3 VI. Thanh chịu xoắn  VI.2. Mặt cắt ngang và tâm xoắn. VVP Ứng xử của mặt cắt ngang khi chịu xoắn phụ thuộc vào hai thông số: . Vị trí hình học của tâm xoắn M, . Hình dạng của tiết diện, dạng tiết diện khép kín hay mở. Vị trí tâm xoắn của tiết diện có 1 trục đối xứng: . Tâm xoắn nằm trên trục đối xứng. Vị trí tâm xoắn của tiết diện tạo bởi hai hình chữ nhật giao nhau: . Tâm xoắn trùng giao tuyến của hai đường tâm. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 4 VI. Thanh chịu xoắn  VI.3. Các dạng xoắn. VVP Xoắn thuần túy (Sant-Venant): . Mặt cắt ngang không bị dạng theo phương pháp tuyến khi chịu xoắn, . Chỉ tồn tại ứng suất tiếp τ (trượt) . Xoắn đồng thời với biến dạng dọc trục thanh: . Mặt cắt ngang bị biến dạng theo phương pháp tuyến khi chịu xoắn. . Tồn tại đồng thời ứng suất tiếp (τ ) và ứng suất pháp (σ). cuu duong than cong . com . Biến dạng dọc trục thanh phát sinh phụ thuộc vào hình dạng của tiết diện (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 5 VI. Thanh chịu xoắn  Ảnh hưởng của hình dạng tiết diện đến biến dạng dọc trục: VVP Không phát sinh biến dạng dọc trục: . Tiết diện dạng trụ tròn, . Tiết diện ống vuông có chiều dày (t) không đổi. . Tiết diện ống chữ nhật với t1/t2 = l1/l2. . Tiết diện tạo bởi hai hình chữ nhật. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 6 VI. Thanh chịu xoắn  Ảnh hưởng của hình dạng tiết diện đến biến dạng dọc trục: VVP Phát sinh biến dạng dọc trục: cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 7 VI. Thanh chịu xoắn  Ứng suất và biến dạng: VVP Khi tính toán ứng suất và biến dạng, phải căn cứ theo các giả thiết sau: • Thanh có cùng tiết diện ngang. • Thanh bị xoắn - Tròn thuần túy tại hai - = 2 hình chữ nhật đầu mút. - Một số td kín Mômen • Mômen xoắn được tính cho mép Tiết diện ngoài cùng của tiết có phát Tiết diện diện. sinh bd không phát dọc trục e = độ lệch tâm sinh bd dọc • Mômen xoắn của lực trục không đổi trên cuu duong than cong . com toàn bộ tiết diện. Xoắn + biến dạng dọc trục Xoắn thuần túy (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 8 VI. Thanh chịu xoắn  Ứng suất trong tiết diện hở: VVP Sử dụng các công thức đơn giản sau: Trong đó, RT và WT phụ thuộc vào hình dạng tiết diện cụ thể (CT- Weber) . Tiết diện chữ nhật • RT = mômen quán tính độc cực của mặt cắt ngang. • WT = mônmen chống xoắn. • α & β phụ thuộc vào (l/t) (l/t > 15  α = β = 0,33 ) . Tiết diện dạng hai hình chữ nhật giao nhau. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 9 VI. Thanh chịu xoắn  Ứng suất trong tiết khép kín: Lấy dọcVVP theo Sử dụng các công thức của Bredt: chu vi của thành l Trong đó, . Am = diện tích giới hạn bởi đường tâm của thành.(chu vi trung gian) cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 10 Ví dụ áp dụng  Chiều dài thanh: l = 5,00m; VVP Mômen xoắn M = 4,4 kNm x Am 2 A a Am = (0,3 x 0,6) = 0,18 m . Ứng suất tiếp tại A: d B b M x 4,4 2 τ = = = 20,37 [kN / m ] Mx A 2.Am.ta 2.0,18.0,006 c Ứng suất tiếp tại B: M x 4,4 2 τ A = = =10,185 [kN / m ] 2.Am.tb 2.0,18.0,012 Góc xoắn của thanh:   M x .l du M x .l du du du du ϑ = =  + + +  = 2 ∫ cuu duong2  ∫ than ∫cong . com∫ ∫  4.G.A m u 4.G.A m  a 0,006 b 0,012 c 0,006 d 0,012  4,4.5  0,6 0,3 0,6 0,3  =  + + +  = ? 4.5,2.107.0,182  0,006 0,012 0,012 0,006  (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 11 So sánh giữa hai loại tiết diện  So sánh hai loại tiết diện hở và tiết diện kín với cùng diện tích: VVP Độ cứng chống xoắn < cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 12 Biện pháp giảm sự thay đổi đột ngột ứng suất tiếp đối với thanh chịu xoắn  VVP cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 13 Bài tập áp dụng  Thông số đầu vào: VVP 1) Lực tập trung F = 40kN. 2) Vật liệu: S325. 3) Mối hàn góc khép kín chu vi. 4) Chiều dày tính toán của mối hàn góc: a = 5mm Yêu cầu: 1) Xác định ứng suất cuu duong than cong . comtương đương tại mối hàn số (1) và (2).? (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 14 Bài tập áp dụng  Lời giải: VVP Bước 1: Xác định nội lực. . Nội lực tại mối hàn (1): . Nội lực tại mối hàn (2): Bước 2: Xác các thuộc tính của tiết diện mối hàn. cuu duong than cong . com Sy,w : mômen quán tính tĩnh đạt max khi η=0 (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 15 Bài tập áp dụng  Lời giải: VVP Bước 3: XĐ các thành phần ưs. . Ứng suất tại mối hàn (1): . Do lực cắt: . Do lực xoắn: cuu duong than cong . com . Ứng suất tương đương: (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 16 Bài tập áp dụng  Lời giải: VVP Bước 3: XĐ các thành phần ưs. . Ứng suất tại mối hàn (2): . Do lực cắt: • Tương tự như mối hàn (1) . Do lực xoắn: • Tương tự như mối hàn (1) . Do mômen uốn: . Ứng suất tương đương: cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 17 Ch.6  VVP Tính toán ứng suất trong liên kết hàn - II cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 6 – Tính toánhttps://fb.com/tailieudientucntt ứng suất cho liên kết hàn Trang 18