Программа, методические указания и задания, страница 2

Усталостная прочность сварных соединений сталей и сплавов, выполненных контактной сваркой.

Основные принципы конструирования сварных конструкций при переменных (усталостных) нагрузках.

Литература: [1],[2],[3],[4] [7],[8].

Методические указания.

В этой теме особое внимание уделите понятиям: предел выносливости характеристика цикла, эффективный коэффициент концентрации напряжений; изучению факторов, определяющих прочность сварных соединений, влиянию каждого из них в отдельности, усвоению методов повышения выносливости сварных соединений.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется пределом выносливости?

2. Какие факторы определяют предел выносливости сварных соединений?

3. Какие методы применяются для повышения предела выносливости сварных соединений?

4. Каковы особенности конструирования сварных конструкций для эксплуатации при переменных нагрузках?

Тема 6. Методы расчета прочности по допускаемым напряжениям и предельным состояниям.

Понятие о предельных состояниях при расчете конструкций. Допускаемые напряжения и расчетные сопротивления, и расчет сварных соединений по допускаемым напряжениям, применяемый в машиностроении, в зависимости от эффективных коэффициентов концентрации, характеристики циклов, марок металлов. Общая трактовка допускаемых напряжений как фактора технико-экономического при проектирование конструкций.

Литература: [1],[2],[3],[4],[6] [7],[8].

Методические указания:

Необходимо внимательно разобраться в вопросе о том, как определяются допускаемые напряжения и как назначаются расчетные сопротивления при проектировании сварных соединений из сталей и сплавов.

Вопросы для самопроверки:

1. Какие существуют предельные состояния, ограничивающие возможность нормальной эксплуатации конструкций?

2. Какие факторы определяют допускаемые напряжения?

3. В чем разница между понятием расчетное сопротивление и понятием допускаемое напряжение?

4. Как назначаются расчетные сопротивления для сварных соединений?

5. Как определяются допускаемые напряжения для сварных соединений?

-----------------------------------------------------------------------------------------------

РАЗДЕЛ 2

Проектирование элементов сварных конструкций. Методические указания.

Расчет сварных конструкций состоит из двух самостоятельных этапов. На первом этапе по заданным проектным условиям определяются требуемые поперечные сечения элементов конструкции. Эти расчеты производятся по методикам таких общеинженерных дисциплин, как "Теоретическая механика", "Сопротивление материалов", "Детали машин" и т.п.

На втором этапе определяют необходимые размеры рабочих сварных соединений элементов сварной конструкции. При необходимости производится также расчет остаточных собственных напряжений и деформаций (перемещений), возникающих в конструкции за счет сварки. При этом используются методики, изложенные ранее в разделе I данной дисциплины.

Тема 7. Элементы строительной механики.

Методы определения расчетных усилий при перемещающихся нагрузках. Понятие о линиях влияния в балках и стержневых системах. Линии влияния реакций опор, изгибающих моментов, поперечных сил в балках. Геометрическая неизменяемость и статическая определимость стержневых систем. Определение усилий в стержнях статически определимых ферм. Линии влияния усилий в стержнях ферм. Определение при помощи линий влияния усилий от заданных сосредоточенных и распределенных нагрузок. Примеры расчета усилий по линиям влияния.

Литература:[1],[2], [3] [7],[8].

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется фермой и как можно классифицировать фермы по конструкции?

2. Какие существуют способы определения усилий в стержнях ферм?

3. Как определить наиболее опасное положение движущихся грузов для определенного сечения?

4. Как с помощью линии влияния определить характеристику цикла нагружения данного сечения балки (или стержня фермы)?

Тема 8. Элементы конструкций (из стали, алюминия и др. материалов).

А. Сварные балки.

Расчет балок из условий прочности. жесткости, общей и местной устойчивости. Конструирование и расчет сварных балок постоянного и переменного сечения при их выполнении электродуговой (автоматической, полуавтоматической или ручной) и контактной сваркой. Сварные соединения балок: поясные швы, стыки, присоединение ребер жесткости. Распределение напряжений в поясных швах балок, работающих при статической и усталостной нагрузках. Опорные узлы балок. Методы устранения концентрации напряжений в балках с целью повышения усталостной прочности.

Б. Сварные стойки.

Определение критических усилий (напряжений) в стойках. Типы поперечных сечений сжатых стоек Конструирование и расчет прочности и устойчивости стоек составного и сплошного сечения. Условие равно устойчивости стоек с материальными и свободными осями. Конструирование и расчет соединительных элементов (соединительные планки, решетки). Конструкции стыков. Поясные швы стоек. Расчет сварных стоек при эксцентричной нагрузке.

В. Сопряжение элементов.

Типы жестких и шарнирных сварных соединений элементов. Расчет простейших сварных сопряжений, работающих на изгиб и поперечную нагрузку. Сопряжение элементов. имеющих швы расположенные в плоскости действия изгибающего момента и перпендикулярно действующему моменту (методы расчета).Типы сварных сопряжений балок. Методы расчета. Сопряжение балок со стойками. Примеры расчета сопряжений.

Г. Фермы.

Примеры стержневых систем (ферм).Типы сечений их элементов. Конструкция и расчет прочности узловых соединений элементов ферм при дуговой и контактной сварке. Крановые фермы: применение сплошных и трубчатых элементов. Расчет и конструкция сварных решетчатых систем при переменных нагрузках.

Литература: [I] ,[2],[3],[4] [7],[8].

Вопросы для самопроверки:

1. Какие требования следует учитывать при проектировании сварных балок?

2. В каком порядке производится подбор сечения балки?

3. Какими мероприятиями можно увеличить устойчивость балки?

4. В чем преимущества метода расчета балок с учетом пластических деформаций?

5. В каком порядке производится подбор сечения центрально сжатой сварной стойки?

6. Каковы особенности расчета сварных стоек при эксцентричном приложении нагрузки?

7. Что называется приведенной гибкостью?

8. Как производится расчет соединительных элементов стоек?

9. Как производится расчет прочности сопряжения балки со стойкой?

10. Какие существуют виды ферм?

11. Чем отличается подбор сечения сжатых стержней фермы от подбора сечения растянутых стержней?

12. Каковы условия рационального конструирования сварных узлов ферм?

Тема 9. Листовые конструкции (из стали, алюминия, титана и др. материалов).

А. Оболочковые конструкции (резервуары, цистерны).

Особенности конструкций вертикальных цилиндрических резервуаров с плоскими днищами с учетом современного метода индустриального изготовления цилиндрических резервуаров. Резервуары со сферическими и эллиптическими днищами. Сферические резервуары. Горизонтальные цистерны. Расчет прочности цилиндрической части. днищ. сопряжений цилиндрических частей с днищами с учетом концентрации .напряжений. Расчет покрытий резервуаров с моментной и без моментной кровлей.

Б. Трубчатые конструкции.

Соединения труб. Присоединение труб к диафрагмам и патрубкам. Сварные соединения в компенсаторах и сильфонах.

В. Котлы и сосуды высокого давления.

Прочность сварных соединений углеродистых и легированных сталей и жаропрочных сплавов при высоких температурах. Термическая обработка котлов и сосудов высокого давления. Правила конструирования и методы расчета прочности котлов и сосудов высокого давления, разработанные в СССР.

Г. Тонкостенные сосуды.

Понятие о конструктивной прочности тонкостенных конструкций, сосудов. Возможные пути повышения конструктивной прочности и эффективности в эксплуатации при расчете и проектировании тонкостенных сосудов (армированные сосуды, трубопроводы).

Литература:[1],[2],[3],[4] [7],[8].

Вопросы для самопроверки:

1. Ha какие виды и типы разделяются листовые конструкции?

2. Какова последовательность проектирования вертикального цилиндрического резервуара?

3. Чем обеспечивается прочность соединения стенки вертикального цилиндрического резервуара с днищем?

4. На какие категории разделяются сосуды высокого давления, и каковы требования, предъявляемые к ним?

5. Для чего предназначены газгольдеры и как производится расчет толщины их стенок?

Тема 10. Сварные детали машин.

Эффективность применения сварных деталей машин в машиностроении.

Влияние технологии (автоматическая сварка, контактная сварка) на рационализацию конструкций сварных рам, станин.

Конструкции и расчет прочности сварных рам, барабанов. Конструкции и расчет прочности сварных шкивов и шестерен. Примеры расчёта.

Пределы рационального применения термообработки сварных деталей машин на основе отечественного и зарубежного опыта.

Примеры штампосварных и прессованных конструкций. Сварные детали из полимеров - особенности расчета.

.

Литература: [1],[2],[3],[4] [7],[8].

Вопросы для самопроверки:

1. Какие конструкции сварных деталей применяются в промышленности?

2. Каков порядок расчета на прочность следующих сварных деталей: рамы; корпуса редуктора; барабана, шестерни?

1. ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Тематика курсового проектирования должна отвечать реальным задачам народного хозяйства по повышению производительности труда, при изготовлении сварных конструкций снижению затрат на их изготовление, уменьшению материалоемкости конструкций, повышению надежности и качества, улучшению условий труда. В соответствии с этими задачами задания на курсовой проект включают основные типы сварных конструкций, используемых в народном хозяйстве. При этом задания сформированы в общем виде, что дает возможность творческого подхода при проектировании сварных конструкций.

I.I. Задание на курсовое проектирование

Варианты курсового проекта принимаются в соответствии с последней цифрой, а данные для расчетов по предпоследней цифре учебного шифра студента. В отдельных случаях по согласование с преподавателем разрешается выполнять курсовые проекты на другие темы.

1.1.1. Варианты 0,1,2,34,5,6. Рассчитать и спроектировать сварную балку. Выбрать метод и режимы сварки.

Длину пролета, материал, грузоподъемность балки принять по табл.1.1. Норма жесткости для балки [f/l]=1/600

1.1.2. Варианты Расчитать и спроектировать строительную ферму промышленного здания. Выбрать метод к режимы сварки. По фермам уложены крупнопанельные железобетонные плиты размером Зх12м, утеплитель из пенобетонных плит толщbной 80 мм, выравнивающая асфальтовая стяжка толщине» 20 мм и гидроизоляционной ковер. Климатический (снеговой) район Ш. Расстояние между соседними стропильными фермами (шаг расстановки ферм) t=6 м. Ширина фонаря В=6м, высота фонаря Н=Зм.

Таблица 1.1.

Данные для расчета балок (для вариантов 0,1,2,3,4,5)

длину пролета сортамент проката, материал стропильной фермы принять по табл.

1.2. Норма жесткости для фермы [f/l]=1/400

Таблица 1.2. Данные для расчета ферм (варианты)

1.1.3. Варианты 7,8,9. Рассчитать и спроектировать цилиндрический резервуар высотой H-I2 метров для хранения жидкости. Представить графическое изображение процесса монтажа резервуара из отдельных заготовок. Выбрать метод и режимы сварки. Центральную стойку принять в виде бесшовной трубы по ГОСТ 8732-78. Ёмкость резервуара, материал. Удельный вес жидкости принять по табл. 1.3.

Таблица 1.3. Данные для расчета резерватов (для вариантов 6,7,8,9)

2. ОБЪЕЛ КУРСОВОГО ПРОЕКТА И ЕГО СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ

Курсовой проект состоят из расчетно-пояснительной записки и графической части. Расчетно-пояснительная записка может иметь 25...44 страниц рукописного текста формата А4 (210х297мк). Объем графической части не более 4 листов (АВТОКАД).Содержание графической части уточняется руководителем проекта, (см.п.4.2.).

Курсовой проект должен включать в себя следующие документы: титульный лист; задание на проектирование; расчетно-пояснительную записку; графическую часть; приложение.