Задание 2 расчет сварных соединений, работающих на изгиб
Исходные данные
Сварные соединения,работающие на изгиб, рассчитывать:
а) по принципу независимости действия сил;
б) по полярному моменту инерции;
в) по осевому моменту инерции.
При наличии в соединении поперечной силы Q, принимать условно, что она передается только на вертикальный шов.
При оформлении работы:
- записать в тетради дату, название задания;
- из методички переписать условия задачи;
- из таблицы 2 переписать исходные данные, соответствующие заданному варианту. При записи исходных данных перевести все параметры (момент, линейные размеры в систему СИ);
- нарисовать в тетради расчетную схему комбинированного соединения, работающего на изгиб (рис. 2)
В соответствии с условиями задачи, предложенное комбинированное соединение необходимо рассчитать тремя методами:
а) по методу независимости действия сил;
б) по осевому моменту инерции;
в) по полярному моменту инерции.
Все теоретические положения, описывающие данные методы расчета, приведены в конспекте лекций, а также в учебном пособии: Сухинин В.И. Строительная механика и металлические конструкции строительных и дорожных машин: Учебное пособие. – К.: УМК ВО, 1992. – 252 с. Исходные данные – в табл. 2.1.
Рисунок 2 – Схема к расчету комбинированного сечения
ПОРЯДОК РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
1. Выполнить проектировочный расчет комбинированного соединения по методу независимости действия сил. На основании этого расчета определяется длина фланговых швов.
1.1. Рассчитать катет шва.
.
(2.1)
Округлить размер катета шва до стандартизированного значения (см. задание №1).
1.2. Определить несущую способность вертикального шва:
.
(2.2)
1.3. Определить момент, действующий на горизонтальные (фланговые) швы
.
(2.3)
1.4. Представить момент, действующий на горизонтальные (фланговые) швы, в виде пары сил Р. Определить величину силы, действующей на один горизонтальный (фланговый) шов
.
(2.4)
1.5. Определить длину флангового шва
.
(2.5)
Допускаемые касательные напряжения принимать такими же, как и в первой задаче. Округлить длину флангового шва в большую сторону до величины, кратной 10 мм.
2. Определить максимальные касательные напряжения в спроектированном сварном соединении при помощи метода расчета по осевому моменту инерции.
2.1. Вычислить момент инерции сварных швов относительно оси х
.
(2.6)
2.2. Рассчитать расстояние до наиболее удаленной точки периметра сварных швов относительно оси х
.
(2.7)
2.3. Определить расчетный момент инерции периметра сварных швов относительно оси х
.
(2.8)
2.4. Вычислить максимальные касательные напряжения, действующие в сварном соединении
.
(2.9)
2.5.
Вычислить погрешность максимальных
напряжений
относительно допускаемых касательных
напряжений
.
3. Определить максимальные касательные напряжения в спроектированном сварном соединении при помощи метода расчета по полярному моменту инерции.
3.1.
Рассчитать абсциссу
центра тяжести периметра сварных швов
относительно вертикальной кромки полосы
,
(2.10)
де S – статический момент поперечного сечения периметра сварных швов относительно оси у;
F – площадь поперечного сечения периметра сварных швов.
3.2. Вычислить момент инерции поперечного сечения периметра сварных швов относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести С
.
(2.11)
3.3. Рассчитать полярный момент инерции
.
(2.12)
3.4. Вычислить расчетный полярный момент инерции
.
(2.13)
3.5. Определить расстояние от центра тяжести периметра сварных швов С до наиболее удаленной точки шва
.
(2.14)
3.6. Вычислить максимальные касательные напряжения, действующие в сварном соединении
.
3.7.
Вычислить погрешность максимальных
напряжений
относительно допускаемых касательных
напряжений
.
4. По результатам выполненной работы записать выводы. Если погрешность максимальных напряжений относительно допускаемых касательных напряжений превышает 5%, волевым решением увеличить длину горизонтальных (фланговых) швов на 20 – 30 мм.
Таблица 2.1 – Исходные данные к заданию № 2
Вари- ант |
М, кНм |
h, мм |
п, мм |
л, мм |
Вари- ант |
М, кНм |
h, мм |
п, мм |
л, мм |
1 |
25 |
300 |
8 |
10 |
16 |
30 |
300 |
10 |
16 |
2 |
26 |
300 |
10 |
12 |
17 |
32 |
210 |
8 |
20 |
3 |
22 |
200 |
8 |
8 |
18 |
31 |
200 |
10 |
14 |
4 |
28 |
250 |
10 |
14 |
19 |
30 |
220 |
10 |
16 |
5 |
30 |
240 |
8 |
16 |
20 |
36 |
280 |
12 |
22 |
6 |
34 |
220 |
12 |
18 |
21 |
38 |
180 |
14 |
24 |
7 |
26 |
320 |
8 |
10 |
22 |
30 |
170 |
10 |
18 |
8 |
30 |
210 |
10 |
12 |
23 |
32 |
240 |
14 |
26 |
9 |
24 |
240 |
12 |
14 |
24 |
30 |
250 |
14 |
24 |
10 |
26 |
280 |
14 |
16 |
25 |
32 |
230 |
10 |
16 |
11 |
28 |
300 |
10 |
18 |
26 |
28 |
240 |
8 |
14 |
12 |
27 |
180 |
6 |
8 |
27 |
26 |
210 |
8 |
18 |
13 |
18 |
200 |
10 |
10 |
28 |
29 |
200 |
12 |
22 |
14 |
22 |
260 |
10 |
12 |
29 |
24 |
150 |
8 |
10 |
15 |
24 |
280 |
12 |
14 |
30 |
25 |
140 |
10 |
10 |