Рекомендации к выполнению работы

Домашнее задание представляет собой практическую работу, с которой может столкнуться будущий специалист сварочного производства. Инженерный подход к предвидению результатов деформаций балки составного поперечного сечения в процессе изготовления позволяет технологу выбрать оптимальный вариант последовательности выполнения операций. Это позволяет в случае превышения допусков на деформацию свести последующую термическую или механическую правку конструкции к минимуму, а в лучшем случае и вовсе ее избежать. Расчетный способ определения деформаций также исключает необходимость эмпирического подбора оптимального технологического процесса, что существенно сокращает временные затраты. А для изделий единичного производства расчетный способ является единственно оправданным.

Приведенные в методических указаниях теоретические формулы позволяют провести оценку остаточной деформации конструкции от выполнения одной операции. Возникающие при изготовлении балок составного сечения прогибы, как правило, изменяют знак при выполнении сварки разных узлов. По этой причине сложно выбрать оптимальную технологию сварки "на глаз", учтя при этом множество факторов. В таких случаях инженеру приходится действовать методом перебора различных возможных вариантов последовательности сварки балки.

В настоящей работе необходимо выполнить расчет 3 различных вариантов последовательности сборки-сварки балки, определяя в каждом варианте укорочение каждого продольного составного элемента и окончательный прогиб конструкции. Величина укорочений не представляет практического интереса, так как легко может быть скомпенсирована соответствующим удлинением исходных заготовок элементов. А прогиб уже не может быть легко скомпенсирован. Если его значение превышает допуски на размеры готовых сварных конструкций, указанные в нормативных документах, то необходимо применять дорогостоящую термическую либо механическую правку, что увеличивает трудоемкость изготовления. Поэтому выбор оптимального варианта технологии сборки-сварки производится по величине окончательного прогиба балки.

Рассмотренный выше пример расчета остаточных деформаций не полностью воспроизводит условия домашнего задания. Сварная балка в примере имеет всего 3 продольных элемента, что на один элемент меньше, чем в вариантах табл.1. Три продольных элемента соединяются двумя группами поясных швов, что соответствует двум технологическим узлам в табл.6.

В домашнем задании рассматриваются балки, состоящие из 4 продольных элементов, соединяемых 3 группами поясных швов. Поэтому технологических узлов также должно быть 3. По условию задания приварка поперечных ребер жесткости или диафрагм не выносится в отдельный узел, а рассматривается в рамках одного из 3 основных. Напоминаем, что поперечные элементы не могут быть приварены ранее, чем будут выполнены поясные швы, которые перекрываются затем данными поперечными элементами.

Для отдельных вариантов задания можно предложить более 3 вариантов последовательности изготовления балки. Студент может выполнить расчеты и сравнение по большему количеству вариантов, но для выбора оптимального достаточно всего 3 любых из всех возможных и технически осуществимых.

В домашнем задании необходимо представить поясняющий расчеты рисунок по примеру рис.2. В начале каждого из вариантов необходимо дополнительно приводить таблицу с указанием последовательности выполнения операций по примеру табл.6. Таблица должна содержать 3 строки с технологическими узлами а, b и c.

Выполнение расчетов деформаций в узле с принципиально ничем не отличается от расчетов узла b. В общем виде в каждом технологическом узле необходимо последовательно вычислять:

1. прогиб узла от сборки;

2. прогиб узла от сварки;

3. укорочение элементов от сборки;

4. укорочение элементов от сварки.

Учитывая, что в первом узле сборка подготовленных элементов не сопровождается их деформированием, рассчитываются только деформации от сварки (прогиб и укорочение). При выполнении операций в узлах b и с на сборку поступают как деформированные узлы из предыдущих операций, так и недеформированные новые элементы. Поэтому сборка в этих узлах всегда сопровождается деформацией. Таким образом, в узле a расчет выполняют только по п.2 и п.4, а в остальных – по всем.

Необходимо помнить, что окончательное укорочение каждого составного элемента является алгебраической суммой (с учетом знака!) всех деформаций, которые данный элемент приобрел во всех операциях, в которых участвовал. Но прогибы суммировать нельзя.

При расчетах деформаций в узле с в качестве исходного прогиба для операции сборки в формулы (6) необходимо подставлять окончательный прогиб узла b от всех выполненных в нем операций. Так, в рассмотренном примере прогиб см. являлся бы исходным для расчетов узла с. В свою очередь, итоговый прогиб узла с является окончательным прогибом балки по рассмотренному варианту. По его величине и производится выбор оптимального варианта.

В заключение расчетов каждого варианта необходимо привести промежуточный вывод о величине компенсации укорочений элементов, а после всех вариантов – итоговый вывод о наилучшем из них, обосновывая его численным сравнением результатов расчета. При сравнении наименьший прогиб оценивается по абсолютной величине.