Соединений, нагруженных нецентрально приложенным усилием
Находим центр масс (тяжести) сварного шва, наносим координатные оси x,y.
Используя правила статики, производим преобразование нагрузки, для этого перенесём силу F в центр масс шва, получим, что шов нагружен сдвигающим усилием F и сдвигающим моментом T:
. (2.44)
Основываясь на принципе независимости действия сил, находим в опасной точке сварного шва напряжение от каждого силового фактора и затем их геометрически суммируем.
Напряжение среза от усилия F:
. (2.45)
Напряжение от момента Т:
, (2.46)
решая относительно 
, получим:
, (2.47)
где ρmax – расстояние от центра масс:
, (2.48)
Jρ – полярный момент инерции.
Суммарное касательное напряжение в точке 1 (рис. 2.34).
Для упрощения расчёт ведётся в два этапа.
На первом этапе производится приближённый расчёт шва, когда сдвигающее усилие F не учитывается, а предполагается, что действует только сдвигающий момент T.
Тогда уравнение прочности шва можно записать в виде
. (2.49)
Задавшись значениями a и b, можно определить катет шва:
. (2.50)
Округляем катет шва в большую сторону и выполняем уточнённый расчёт с учётом силы F и сдвигающего момент T (смотри выше). При этом для упрощения выполнений расчётов можно принять следующие допущения:
a + k = a; b + k = b,
а величины в которые входит K2 или K3 при определении Jρ считать малыми по сравнению с остальными.
2.2.6. Расчёт на прочность нахлесточных (валиковых) сварных
Соединений, нагруженных отрывающим усилием
Возникающий при переносе усилия в центр тяжести сварного шва момент вызывает поворот детали вокруг оси.
Рис. 2.35. Расчетная схема нахлесточного сварного соединения
При нагружении отрывающим усилием
Переносим силу в центр тяжести шва, получаем что шов нагружен отрывающей силой F и отрывающим моментом М:
, (2.51)
При этом напряжения от силы F:
, (2.52)
от момента:
. (2.53)
Тогда суммарный момент:
(2.54)
. (2.55)
Уравнение прочности шва:
. (2.56)
Резьбовые соединения
Для соединения деталей в резьбовых соединениях применяют болты (винты с гайками), винты, шпильки. Соединения с помощью этих деталей представлены на рис. 2.36.
Достоинства болтового соединения, определяющие его широкое применение:
· не требует нарезания резьбы в соединяемых деталях;
· позволяет производить многократную сборку и разборку без нарушения качества соединения.
Болтовое соединение целесообразно применять для деталей небольшой толщины.
К недостаткам такого соединения следует отнести:
· обе детали должны предусматривать место для установки гайки и головки винта;
· наблюдается некоторое увеличение веса и искажение формы готового изделия;
· необходимо удерживать головку винта при завинчивании (отвинчивании).
Рис. 2.36. Резьбовые соединения
2.3.1. Расчёт на прочность болта затянутого болтового соединения