Практическая работа №1

1. Расчет стыковых соединений и нахлёсточных на разные виды нагрузок.

1. Цель работы: овладеть навыками расчета сварных соединений на прочность при действии на них разных нагрузок.

2. Оборудование и принадлежности:

   1. Микрокалькулятор.

1.2.2. Учебно-справочная литература.

1.3. Выходные даны для расчета:

1.3.1. Оценить прочность стыковых соединений и нахлёсточных при действии продольной силы N; поперечной силы Q; изгибающего момента M.

1.3.2. Виды нагрузок сварных соединений приведены в таблице 1.1.

1.3.3. Принятые обозначения:

L_шв - длина сварного шва, мм;

δ - толщина металла, мм;

к - катет сварного шва, мм.

β - коэффициент проплавления металла, который принимаем в зависимости от способа сварки:

• для ручной дуговой сварки β = 0,7;

• для газоэлектрической сварки β = 0,85;

• для автоматического под флюсом β = 1.

[σ] - это допускаемое напряжение для основного металла, которое определяется по формуле:

где: σ_т – предел текучести металла определяется по таблице;

к_з – коэффициент запаса (1,3-1,5) берём 1,4.

[σ'] = φ[σ]_р, МПа

где: φ - коэффициент прочности шва, который зависит от вида сварного соединения и способа сварки;

[σ] – допускаемое напряжение для основного металла;

[τ]_ср - касательное напряжение, которое возникает в основном металле при работе сварного соединения на срез, определяется по формуле:

[τ]_зр =(0,6÷0,7)[ σ]_р, МПа

где: (0,6÷0,7) – числовой коэффициент берем 0,65.

[τ']_ср - касательное напряжение среза для металла шва, определяется по формуле:

[τ']_зр = φ[τ]_зр, МПа

где: [τ]_ср - напряжение, которое возникает в основном металле при работе сварного соединения на срез;

S - Статичный момент шва, м³

J - Момент инерции шва, м⁴

W - момент сопротивления шва, м³

N - продольная нагрузка, МН

M - гибочный момент, МН·м

Q - поперечная сила, МН

1.3.4 Даные для расчета приведены в таблице 1.2

1.4 Ход выполнения работы

Условие прочности - это сравнение в аналитическом виде состояния материала с соответствующим показателем его предельного состояния. Состояние материала оценивается с помощью уравнения состояния. В случае разрушения в результате активного пластического деформирования, усталости и ползучести (показателем предельного состояния является соответствующее напряжение) уравнения состояния позволяют оценить влияние соотношения главных напряжений на достижение предельного состояния и рассчитать так называемые эквивалентные напряжения, что инвариантные к действующему виду напряженно-деформированного состояния.

Предельное состояние - это такое состояние металла в любом локальном объеме тела (конструкции), для которого принимается, что при его достижении имеет место разрушение на макроскопическом уровне. Это состояние зависит от процессов, которые приводят к разрушению. Эти процессы, прежде всего, зависят от свойств материала, режима и интенсивности нагрузки, срока действия нагрузки, температуры и напряженно-деформированного состояния в локальных объемах.

При проектировании сварных соединений особенное внимание следует уделять выбору методики расчета на прочность, которая позволяла бы определить действительный напряженное и деформированное состояние соединения в зависимости от конструктивной формы соединения и его нагрузки.

Типы сварных соединений определяются взаимным расположениям элементов, которые подлежат сварке. Согласно стандарта различают следующие типы сварных соединений:

- стыковые соединения - это соединение элементов, которые примыкают друг к другу торцевыми поверхностями;

- нахлёсточное соединение - это соединение, в котором элементы, которые подлежат сварке, расположены параллельно и частично перекрывают друг друга;

- тавровое соединение - это соединение, в котором торец одного элемента прилегает под углом и приваривается к боковой поверхности второго элемента;

- угловое соединение - это соединение двух элементов, расположенных под углом и сварных в месте прилегания их краев.

1.4.1. Стыковое соединение:

1. определить коэффициент прочности шва;

2. определить допускаемые напряжения для основного металла и металла шва;

3. проверить прочность сварного шва по формулам, приведенным в таблице и сделать выводы о прочности шва.

1.4.2. Нахлёсточное соединение.

1. определить коэффициент прочности шва;

2. определить допускаемые напряжения для основного металла и металла шва;

3. проверить прочность сварного шва по формулам, приведенным в таблице и сделать выводы о прочности шва.

Таблица 1.1 - Исходные данные

№ п/п	Вид сварного соединения, схема нагрузки	Условие прочности сварного шва

Таблица 1.2 - Варианты заданий

№ п/п	№ схемы за табл.	Материал	N	M	Q	Lшв	δ	к	Вид сварки
1	1 6	ВСт3сп	100	-	150	120	6 -	- 4	Р
2	2 4	09Г2С	200	150	-	200	8 -	- 6	Аф
3	3 5	10ХСНД	100	200 220	-	140	10 -	- 10	ГЕ
4	1 5	ВСт3сп	300	350	-	100	6 -	- 4	Р
5	2 6	09Г2С	-	150	200	250	4 -	- 6	ГЕ
6	3 4	ВСт3сп	150 200	100	-	150	8 -	- 10	Р
7	2 5	09Г2С	-	250 100	-	240	6 -	- 4	Аф
8	3 6	10ХСНД	150	200	250	150	8 -	- 6	ГЕ
9	1 4	ВСт3сп	200 100	-	-	120	10 -	- 4	Р
10	1 5	09Г2С	250	100	-	180	6 -	- 6	ГЕ

1.5 Выводы: Сделать выводы выполняется, или нет условие прочности при стыковом и нахлёсточном соединениях.

1.6 Контрольные вопросы:

- Что называется предельным состоянием?

- Что называется прочностью сварного соединения?

- При каком условии выполняется прочность?

- Дайте определение стыковому соединению.

- Дайте определение нахлёсточному соединению.