Программа, методические указания и задания

АННОТАЦИЯ

В данном учебно-методическом материале рассматриваются вопросы расчета прочности сварных соединений и методы проектирования основных разновидностей сварных конструкций с учетом технологии изготовления, условий эксплуатации, собственных сварочных напряжений и деформаций.

Работа рассмотрена и одобрена кафедрой ТИ-3 2005г.,

методической комиссией факультета ТИ 2005г.

Рецензенты:

доцент кафедра.

Печатается по решению редакционно-издательского совета от 2005г.,

Редактор:

Авторы: доц., к.т.н. Минаева Н.И.

Сварные конструкции обладают большими преимуществами по сравнению с клепаными, литыми и некоторыми коваными конструкциями. Применение сварных конструкций приводит к наиболее экономичному расходу металла и обеспечивает снижение себестоимости изготовления продукции.

Главной задачей многих отраслей промышленности является создание технологичных сварных конструкций, обладающих высокой работоспособностью и эксплуатационной надежностью. Прочность и работоспособность сварной конструкции зависит от выбранного для нее материала, запроектированных конструктивных форм деталей, типов сварных соединений и узлов, а также от принятых методов сварки и технологии изготовления.

Задачей курса "Расчет и проектирование сварных конструкций" является изложение, вопросов расчета прочности сварных соединений и методов проектирования основных разновидностей сварных конструкций с учетом технологии изготовления, условий эксплуатации, собственных сварочных напряжений и деформаций. Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении предшествующих курсов "Теоретическая механика", "Сопротивление материалов", "Детали машин" и др. Учебный график предусматривает чтение лекций, выполнение упражнений, лабораторных работ, контрольной работы, сдачу зачета и экзамена по курсу, выполнение и защиту перед комиссией курсового проекта.

Рецензия

на методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Расчет и проектирование сварных конструкций" для студентов 4 курса специальности 1205

Рецензируемые материалы содержат задание и методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Расчет и проектирование сварных конструкций для студентов 4 курса специальности 0504 вечерней формы обучения

Задания на курсовой проект включают основные типы сварных конструкций, используемые в народном хозяйстве.

Методические указания составлены в соответствии с типовой программой курса "Расчет и проектирование сварных конструкций" ЯМУ-Т-5/851, утвержденной учебно-методическим управлением по высшему образованию 2005г.

В целом представленные на рецензию материалы отвечают требованиям, предъявляемым к методическим указаниям к выполнению курсовых проектов студентами 4-го курса по дисциплине "Расчет и проектирование сварных конструкций" и могут быть рекомендованы к изданию.

ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При составлении данного учебно-методического материала использована типовая программа курса "Расчёт и проектирование сварных конструкций" УМУ-Т-5/851,утвержденная учебно-методическим управлением по высшему образованию 6 сентября 1977г.

Приложение

ПЕРЕЧЕНЬ СТАНДАРТОВ

1. ГОСТ 82-70. Сталь прокатная широкополосная универсальная. Сортамент.

2. ГОСТ 103-76. Полоса стальная горячекатаная. Сортамент.

3. ГОСТ 830-7I. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки и общие требования.

4. ГОСТ 4121-76 Рельсы крановые. Технологические условия.

5. ГОСТ 8239-72. Сталь горячекатаная. Балки двутавровые. Сортамент.

6. ГОСТ 8240-72. Сталь горячекатаная. Швеллеры. Сортамент.

7. ГОСТ 850С-72. Сталь прокатная уголковая равнополочная. Сортамент.

8. ГОСТ 8510-72. Сталь прокатная уголковая неравнополочная. Сортамент.

9. ГОСТ 8639-82. Трубы стальные квадратные. Сортамент.

10. ГОСТ 8645-68. Трубы стальные прямоугольные. Сортамент,

11. ГОСТ 8732-78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.

12. ГОСТ 8734-75. Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные.
    Сортамент.

13. ГОСТ Ю704-76.Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент.

14. ГОСТ 14637-79.Прокат толстолистовой и широкополосный универсальный из углеродистой стали общего назначения. Технологические условия.

15. ГОСТ 19281-73. Сталь низколегированная сортовая и фасонная.

16. ГОСТ 19282-73. Сталь низколегированная толстолистовая и широкополочная универсальная.

17. ГОСТ 2.312-72.

18. ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Сварные соединения. Основное типы, конструктивные элементы и размеры.

19. ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

20. ГОСТ 14771-76.Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ЛИТЕРАТУРА

1. Николаев Г.А. Куркин С.А. Винокуров В.А. "Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций", М.."Высшая школа", 1971.

2. Серенко А.Н., Крумбольдт М.Н., Багрянский К.В "Расяет сварных соединений и конструкций. Примеры и задачи", Киев, "Вища школа", 1977.

3. "Справочник по сварке", том З. М.,"Машиностроение", 1970.

4. “Лабораторные работы по сварке", М.,"Высшая школа", 1971.

5. Винокуров В.А."Сварочные деформации и напряжения", М.,"Машиностроение", 1968.

6. Стандарт предприятие ВЗЬ. Содержание, объем и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ). СТО ВЗМИ 02.001-82. -11; ВЗМИ, 1982-31с.

7. Г.А. Николаев, С.А.Куркин, В.А.Винокуров. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений я деформация конструкций; учебное по­собие М; высшая школа, 1982. -272с., ил.

8. Г.А.Николаев, С.А.Куркин, В.А.Винокуров. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирова­ние сварных конструкций: учебное пособие М.: Высшая засола, 1983.-344с., ил.

9. К.К. Муханов. Металлические конструкции. М. Стройиздат, 1978.-572с.

10. М.И.Бать, Г.Ю. Джанелидзе, А.С. Кельэои. Теоредоесхая механика в примерах и задачах. тЛ.-М.: Наука, I97I.-5I2c.

Введение

Основные исторические этапы применения сварки в конструкциях совершенствования технологии сварки на создание экономичных прочных и рациональных инженерных сооружений Технико-экономические преимущества сварных конструкций. Повышение качества проектирования и изготовления, эффективность в производстве эксплуатации.

Курсовой проект по дисциплине "Расчет и проектирование сварных конструкций" является самостоятельной расчетно-конструкторской работой студента на заключительном этапе изучения курса. Цель проекта - углубление, расширение и закрепление полученных теоретических и практических знаний, а также приобретение навыков по их применению для решения конкретных технических расчетно-конструкторских задач. Овладение навыками проектирования сварных конструкций существенно облегчит в дальнейшем выполнение дипломного проекта.

Литература:[1],[2] [7] [8]

Вопросы для самопроверки:

1. Назовите основные этапы развития сварки в нашей стране.

2. Какие методы сварки наиболее широко применяются при изготовлении сварных металлоконструкций?

3. Каковы перспективы развития сварных конструкций .

4. Преимущества и технико-экономическая оценка сварных конструкций по сравнению с клепаными, литыми и коваными.

РАЗДЕЛ 1 Прочность и расчет сварных соединений.

Тема I. Материалы.

Основные марки углеродистых, низколегированных, высоколегированных сталей, цветных и титановых сплавов, применяемых при сварке конструкций в машиностроении и приборостроении. Пути повышения эффективности и качества изготовления сварных конструкций за счет применения прогрессивных форм заготовок (гнутые, прессованные профили), типизированных деталей, узлов, элементов конструкций, рациональной разделки кромок под сварку. Ассортимент проката, гнутых, штампованных, прессованных и др. профилей.

Литература: [1],[2],[4] [7] [8].

Вопросы для самопроверки:

1. Какие материалы применяются для изготовления сварных конструкций?

2. Какие исходные данные определяют, выбор материала для сварных, конструкций?

3. В чем преимущество, применения различных штампованных и гнутых профилей материала при изготовлении сварных конструкций?

4. Каковы преимущества и недостатки алюминиевых сварных конструкций по сравнению со стальными?

Тема 2. Сварные соединения.

Основные виды сварных соединений, выполняемых механизированной дуговой сваркой под флюсом. в струе защитных газов, электрошлаковой, газовой; сварные соединения при контактной стыковой, точечной, шовной, рельефной сварке, при новых методах сварки(электронным лучом, ультразвуковая лазерная и др.).

Условные обозначения сварных соединений по ЕСКД (ГОСТ 2.312-72) и их расчет прочности по номинальным напряжениям. Связующие и рабочие напряжения.

Литература: [1],[2],3].[4] [7] [8]..

Вопросы для самопроверки:

1. Какие виды сварных соединений применяются в различных металлоконструкциях?

2. Расчет на прочность соединений "встык", "внахлестку", "втавр" при растяжении и изгибе

3. Какие показатели определяют механические свойства сварных соединений?

Тема 3. Концентрация напряжений в сварных соединениях.

Связь технологии изготовления с конструктивной формой сварных соединений. Влияние формы шва на концентрацию напряжений в сварных соединениях встык, в соединениях с лобовыми и фланговыми швами, в комбинированных соединениях. Работа соединений в упругой и упруго пластичной стадии. Концентрация напряжений в соединениях, выполненных контактной сваркой.

Концентрация напряжений в сварных соединениях с технологическими отклонениями (смещение кромок, опоры, включения, несплавления). Влияние концентрации напряжений на прочность. Литература: [1],[2],[4] ,

Методические указания

При изучении материала этой темы следует обратить внимание на причины, вызывающие концентрацию напряжений, фактическое распределение напряжений с учетом концентрации в различных сварных соединениях(стыковых, лобовые. фланговые швы), а также влияние этих напряжений на статическую прочность.

Вопросы для самопроверки:

1. Какие причины вызывают концентрацию напряжений?

2. С чем связана концентрация напряжений в сварных соединениях?

3. Как в действительности распределяются напряжения в стыковых, лобовых,

фланговых швах, в швах с накладками?

1. Как влияет концентрация напряжений на прочность сварных соединений при статических нагрузках?

Тема 4. Собственные напряжения и деформации (перемещения) при сварке.

А. Собственные напряжения.

Понятие и классификация собственных напряжений по способу образования, характеру напряженного состояния, области взаимной уравновешенности. Расчетные и расчетно-экспериментальные методы определения собственных одноосных, двухосных и трехосных напряжений.

Процесс образования напряжений, вызванных сварочным термическим циклом, в углеродистых и легированных сталях, цветных и др. сплавах. Прочность сварных соединений в процессе термического сварочного цикла. Влияние собственных напряжений в сварных конструкциях из пластичных и хрупких материалов на прочность при статических и ударных нагрузках, при одноосных и многоосных напряжениях и при различной температуре испытаний. Понятие о хрупкой прочности.

Б. Деформации (перемещения) при сварке.

Причины возникновения деформаций при сварке. Остаточные деформации (перемещения): общие, местные, потеря устойчивой формы равновесия. Расчетные методы определения остаточных деформаций (перемещений) сварных конструкций с учетом технологического процесса сварки. Приближенный метод расчета остаточных деформаций (перемещений) в балочных конструкциях.

Материал излагается на основе исследований .

Литература: [1],[4],[7],[8].

Методические указания:

В данной теме рассматриваются вопросы возникновения собственных напряжений и деформаций (перемещений) при сварке. Основным источником образования собственных сварочных напряжений и перемещений является резко неравномерный нагрев свариваемых элементов при сварке. Необходимое условие существования остаточных напряжений и перемещений(искажений формы и размеров элементов) протекание пластических деформаций металла в определенных зонах элементов конструкций в процессе их изготовления. При сварке пластические деформации металла имеют месте в зоне сварного соединения.

В настоящее время, когда производство сварных конструкций все больше переводится на промышленные методы и крупные сварные конструкции, изготовляются по узлам или блокам, изучению собственных деформаций необходимо уделять особое, серьезное внимание. Знание теории деформаций при сварке, а также умение расчетным путем определить величины возникающих за счет сварки деформаций (перемещений) дадут возможность разработать такую технологию производства сварных конструкций, которая обеспечит получение высокого качества сварных конструкций при минимальных трудовых затратах.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое собственные напряжения?

2. Как классифицируются собственные напряжения по различным признакам?

3. Как возникают собственные напряжения в. результате неравномерного нагрева элементов?

4. Какие существуют методы определения собственных остаточных напряжений?

5. Какого рода напряжения образуются при сварке, и что является основным, источником образования этих напряжений?

6. Какие разновидности деформаций (перемещений) встречаются при сварке?

7. В чем сущность расчетного метода определений общих деформаций (перемещений)?

8. Какие существуют технологические приемы регулирования деформаций при сварке?

9. В каких случаях в сварной конструкции возникают объемные остаточные напряния?

10. Какие существуют методы устранения остаточных напряжений в сварных конструкциях?

11. Как влияют остаточные напряжения на прочность сварного соединения при статической нагрузке?

Тема 5. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках.

Основные диаграммы усталостной прочности, конструктивные основные и технологические факторы, влияющие на усталостную прочность сварных соединений. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для различных типов сварных соединений (встык, внахлестку и др.). Усталостная прочность сварных соединений легированных сталей и различных сплавов, выполненных дуговой сваркой, в зависимости от качества технологического процесса сварки. Влияние формы шва и дефектов сварки (пор, включений и др.) на усталостную прочность сварных конструкций.