ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий практикум предназначен для выполнения расчетных заданий по курсу «Проектирование сварных конструкций» и имеет целью закрепление практических навыков по расчету соединений и элементов сварных конструкций. Теоретические вопросы по указанному курсу достаточно подробно изложены в ряде учебников и учебных пособий. Предусматривается, что студенты, прежде всего, должны ознакомиться с теоретическими положениями по рассматриваемому заданию по рекомендуемым в каждом задании учебникам. Это позволит лучше понять и осмыслить методику решения задачи и приобрести знания, достаточные для ее самостоятельного решения.
Проектирование сварных конструкций производится на основе расчетов их напряженно-деформированного состояния (НДС). Приводимые в практикуме задания опираются на знание таких базовых дисциплин, как «Теоретическая механика» и «Сопротивление материалов». Используемые в заданиях методы названных дисциплин позволяют не только закрепить полученные ранее знания, но и развить практические навыки их применения. Сварные узлы конструкций, являясь чаще всего наиболее нагруженными элементами, подвергаются воздействию внешних и внутренних нагрузок, поэтому оценка их НДС позволяет провести оптимальное проектирование на основе проведенных расчетов.
Современная расчетная практика предполагает использование как традиционных ручных, так и современных компьютерных методов расчета. Задания ориентированы на расчет стержневых пространственных систем. Проводимые расчеты можно автоматизировать, используя широко распространенные пакеты расчетных программ «EXCEL» и «MATHCAD». Включение в набор заданий метода конечных элементов (МКЭ) сближает студенческие работы с современной инженерной практикой.
М
атериал
практикума подготовлен канд. техн. наук,
доц. А.И. Левиным, глава I
написана на основании материалов,
подготовленных канд. техн. наук, доц.
В.П. Вахраневым . При написании главы 2
использованы материалы, подготовленные
асп. А.В. Волковым.
Практикум написан согласно ГОСТ 2.105-95 и 2.106-96 как пример оформления рукописной студенческой работы.
Задание 1.Подбор геометрических размеров элементов
ФЕРМЫ
1.1 Исходные данные
Цель работы: закрепить знания по расчету и проектированию сварных конструкций, работающих при статических и знакопеременных нагрузках.
Задание. Подобрать сечения элементов фермы и спроектировать сварные соединения. Сечения подобрать отдельно для верхнего пояса фермы, нижнего пояса, стоек и раскосов.
Варианты расчетных схем исследуемых ферм представлены в таблице 1.1. Вариант рассчитываемой фермы выбирается по последней цифре номера зачетной книжки студента (столбец а). Тип поперечного сечения – по предпоследней цифре номера зачетной книжки (столбец б). Принимаем, что опоры расположены в крайних левом и правом узлах пояса фермы, по которому перемещается грузовая тележка. Расстояние между осями тележки 2 м. Длины и высоты центральных стоек всех ферм одинаковы и соответственно: Lф= 12 м, Нф= 4 м. Расстояние между узлами прямолинейного пояса Lп=2 м. По форме очертания поясов принято 10 вариантов ферм. Высота первой и промежуточных стоек, начиная с крайней, для вариантов: 2,4,6– Н1= 2 м; для варианта 8 – Н1= 2 м; Н2= 3,12 м; Н3=3,78 м; для варианта 9 – Н1= 0; Н2= 2,22 м; Н3=3,56 м. Высота остальных стоек для других вариантов очевидна из представленных расчётных схем.
Таблица 1.1 – Варианты ферм
№ варианта |
Расчетная схема |
Сечение |
||||
|
а |
б |
||||
1 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
Продолжение таблицы 1.1
№ варианта |
Расчетная схема |
Сечение |
||||
|
а |
б |
||||
2 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
3 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
4 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
5 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
6 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
Окончание таблицы 1.1
№ варианта |
Расчетная схема |
Сечение |
||||
|
а |
б |
||||
7 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
8 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
9 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
10 |
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
Числовые значения для расчёта сварной фермы представлены в таблице 1.2. Выбор исходных данных производится по указанному выше правилу: колонка а – последняя цифра номера зачетной книжки, колонка б – предпоследняя.
Т
аблица
1.2 – Исходные данные для расчета
сварной фермы
№ варианта |
Р1, кН |
Р2, кН |
Р3, кН |
Материал |
Nпред |
|
а |
б |
а |
||||
1 |
50 |
75 |
100 |
Ст2 |
105 |
|
2 |
75 |
100 |
125 |
Ст3 |
2.105 |
|
3 |
100 |
125 |
150 |
Ст5 |
3.105 |
|
4 |
150 |
175 |
200 |
16ГС2 |
5.105 |
|
5 |
200 |
50 |
75 |
09Г2С |
7,5.105 |
|
6 |
75 |
125 |
150 |
09Г2С2 |
106 |
|
7 |
100 |
150 |
175 |
14Г2 |
2.106 |
|
8 |
125 |
75 |
200 |
10Г2С1 |
3.106 |
|
9 |
150 |
75 |
50 |
10ХСНД |
5.106 |
|
10 |
50 |
175 |
200 |
15ХСНД |
7,5.106 |
|