Сдвиг и кручение

Сдвиг и кручение

Сдвигом (срезом) называется такой вид деформации, при которой в любом поперечном сечении бруса возникает только поперечная сила. На сдвиг работают заклепки, болты шарнирных соединений, цапфы крепления стоек шасси, пальцы соединения тяг, поршневые пальцы, стенки лонжеронов крыла и др. элементы конструкций. Простейшим примером сдвига является резание ножницами. При сдвиге поперечные сечения бруса смещаются, оставаясь в параллельных плоскостях.
Экспериментально чистый сдвиг может быть осуществлён при кручении тонкостенной трубы (рис. 2.9а).
Рассмотрим элемент abcd, вырезанный из тонкостенной трубы (рис. 2.9б).



а б

Рис. 2.9

При возникновении касательных напряжений элемент перекашивает­ся. Если считать грань ad закреплённой, то грань вс сдвинется в положе­ние в' с'. Все прямые углы между гранями изменятся на одну и ту же вели­чину g. Угол g представляющий изменение первоначального прямого угла между гранями элементарного параллелепипеда, называется углом сдвига.
Опыты показывают, что при сдвиге справедлив закон Гука, т.е.
, (2.9)
G -модуль упругости при сдвиге (модуль упругости второго рода), как и модуль продольной упругости е, имеет размерность Н/мм². Модуль упругости при сдвиге связан с модулем упругости при растя­жении соотношением
G = , (2.10)
где - коэффициент Пуассона.
Для стали обычно принимают G= 0,4Е при = 0,25.
Если напряжения при сдвиге превосходят предел прочности материа­ла, происходит разрушение, называемое срезом.
Напряжённое состояние прямоугольного параллелепипеда, на четырёх гранях которого действуют только одни касательные напряжения, называется чистым сдвигом.
Условие прочности при сдвиге
_max = ≤ [τ] , (2.11)
позволяет решать три типа задач:

1. 
   Проектный расчет
   

2. Определение допускаемой нагрузки
Q  []A
3. Проверка прочности
_max  
Смятие. Деформации сдвига (среза) часто сопровождаются смятием. Характерным для смятия является действие сжимающей силы на сравнительно малом участке. Деформация возникает только на поверхностях соприкосновения сжимаемых тел и не распространяется на большую глубину.
Для обеспечения надежной работы деталей, воспринимающих сжимающие нагрузки, необходимо производить проверочный расчет на смятие
s_см= < [s_cм], (2.12)
где [s_cм] = (2…2,5) [s_cж], здесь [s_cж] -допускаемое напряжение на сжатие. Проверка на смятие производится для более мягкого материала, если соприкасающиеся тела сделаны из разных материалов.

Рис. 2.10