Куркин А.С. - Расчет и проектирование стержневых сварных конструкций (1053590)
Текст из файла
Московский государственный технический университет
им. Н.Э.Баумана
Алексей Сергеевич Куркин
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СТЕРЖНЕВЫХ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Методические указания по выполнению курсовой работы
2007
ВВЕДЕНИЕ
Цель работы - практическое освоение методов проектирования сварных конструкций. В настоящее время для проектирования все шире используются ЭВМ и автоматизированные системы (САПР), в которых расчетные формулы и нормативные документы, заложенные в основу программного обеспечения, скрыты от глаз проектировщика. Тем не менее, знакомство с ними в процессе расчета вручную полезно для будущего инженера, так как позволяет ему более осознанно применять САПР или обходиться без САПР при разработкe не типовых конструкций.
В основу курса проектирования сварных конструкций положены строительные нормы и правила (СНиП), составляющие наиболее полный и систематизированный комплекс нормативных документов в нашей стране. Применение СНиП в учебных целях вызывает некоторые затруднения, связанные с их универсальным характером. Поиск необходимых формул и таблиц для новичка непрост. Поэтому методические указания, наряду с описанием требований к курсовой работе и порядка ее выполнения, содержат также все основные расчетные формулы из СНиП. Все ссылки в тексте на СНиП относятся к [1].
Для освоения методов проектирования предлагается разработать простейшую сварную конструкцию, состоящую из 2 стержней, нагруженных поперечной силой (рис.1). Расчет такой конструкции, хотя и является сравнительно простым, имеет целый ряд особенностей, присущих сварным конструкциям в целом. Эти особенности проявляются при расчете конструкции на выносливость, при расчете прочности сварных швов и при расчете устойчивости сжатых элементов с составным сечением. Оба стержня испытывают продольную растягивающую или сжимающую силу, поперечную перерезывающую силу и изгибающий момент. Схема расчета сечения каждого из стержней зависит от соотношения этих факторов: один из стержней работает как стойка (на сжатие), другой как балка (на изгиб), что требует применения разных формул при расчете на прочность, жесткость и устойчивость [1]. Таким образом, выполнение задания включает в себя важный этап реального проектирования - уточнение расчетной схемы и выбор соответствующего расчетного аппарата.
Задача состоит в разработке рациональной конструкции, обеспечивающей прочность при наименьших массе и стоимости. Для ее успешного решения необходимо ясное представление о том, какие параметры конструкции подлежат выбору в процессе проектирования и как этот выбор влияет, с одной стороны, на прочность, устойчивость и жесткость, а с другой – на массу и стоимость. Как правило, проектировщик имеет возможность выбора:
-
типа поперечного сечения (сплошного или составного из двух или четырех ветвей);
- вида заготовок (листов, гнутых или прокатных профилей);
- марки стали или сплава;
- размеров элементов сечения и расстояний между ними;
- способа соединения элементов сечения (стыковыми или угловыми швами, непосредственно или через промежуточные элементы);
- конструктивного оформления сварных узлов.
Иногда выбор может быть ограничен рядом дополнительных условий.
В исходных данных для проектируемой стержневой конструкции свободный выбор параметров сведен к минимуму для сокращения объема работы. Выбор из большего количества вариантов повышает трудоемкость работ, но позволяет спроектировать конструкцию, более близкую к оптимальной.
Рис. 1. Схема стержневой конструкции
I. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Стержневая конструкция (см. рис.1) состоит из двух жестко соединенных стержней, установлена на шарнирных опорах и нагружена силами P1 и P2 . Размеры конструкции и значения сил для разных вариантов задания приведены в табл.1. При заданных соотношениях сил левый стержень работает как стойка (преимущественно на сжатие), а правый – как балка (преимущественно на изгиб).
Предлагаемые типы поперечных сечений для разных вариантов задания приведены на рис.2 и в табл.1. Материал - сталь ВСтЗсп. Нагрузка циклическая, пульсирующая (с коэффициентом асимметрии цикла ρ=0), число циклов за срок службы n=106. При работе на выносливость наибольшую концентрацию напряжений создают угловые швы в узле, соединяющем стержни между собой (7-я группа по СНиП).
Рис. 2. Типы поперечных сечений: ДТ - двутавровое сварное или прокатное; Т - тавровое сварное или прокатное; 2Ш - два швеллера (сварных или прокатных); 2У - два неравнобоких уголка (прокатных); 4У - четыре равнобоких уголка (прокатных)
Вариант | L1, мм | L2, мм | L3, мм | H, мм | P1, кН | P2, кН | Сечение стойки | Сечение балки |
1 | 1000 | 5000 | 2500 | 3000 | 20 | 3 | Т | 2Ш |
2 | 800 | 5000 | 3000 | 3000 | 40 | 3 | Т | 2Ш |
3 | 800 | 10000 | 3000 | 2000 | 100 | 28 | Т | 2Ш |
4 | 1500 | 10000 | 3000 | 2000 | 100 | 50 | 4У | ДТ |
5 | 8000 | 8000 | 4000 | 10000 | 138 | 27 | 4У | ДТ |
6 | 1500 | 10000 | 2000 | 1000 | 150 | 170 | 4У | ДТ |
7 | 2000 | 10000 | 5000 | 1000 | 150 | 140 | 2Ш | ДТ |
8 | 2000 | 10000 | 5000 | 4000 | 100 | 20 | 2Ш | ДТ |
9 | 2000 | 20000 | 10000 | 4000 | 50 | 11 | 2Ш | ДТ |
10 | 200 | 8000 | 1000 | 1000 | 300 | 100 | 2У | ДТ |
11 | 2000 | 8000 | 7000 | 4000 | 50 | 2.2 | 2У | ДТ |
12 | 2000 | 8000 | 4000 | 4000 | 50 | 9 | 2У | ДТ |
13 | 200 | 8000 | 200 | 5000 | 300 | 5 | Т | 2Ш |
14 | 2000 | 8000 | 4000 | 500 | 50 | 85 | Т | 2Ш |
15 | 200 | 8000 | 4000 | 5000 | 150 | 6 | Т | 2Ш |
16 | 2000 | 8000 | 6000 | 500 | 150 | 95 | 4У | ДТ |
17 | 2000 | 8000 | 6000 | 200 | 90 | 90 | 4У | ДТ |
18 | 2000 | 8000 | 6000 | 1000 | 140 | 60 | 4У | ДТ |
19 | 8000 | 8000 | 6000 | 1000 | 140 | 160 | 2Ш | ДТ |
20 | 200 | 8000 | 4000 | 8000 | 150 | 3 | 2Ш | ДТ |
21 | 800 | 5000 | 3000 | 2000 | 100 | 12 | 2Ш | ДТ |
22 | 8000 | 8000 | 4000 | 6000 | 80 | 27 | 2У | ДТ |
23 | 2000 | 8000 | 6000 | 500 | 50 | 35 | 2У | ДТ |
24 | 8000 | 8000 | 2000 | 10000 | 230 | 70 | 2У | ДТ |
25 | 8000 | 8000 | 4000 | 3000 | 230 | 150 | Т | 2Ш |
26 | 1500 | 8000 | 4000 | 1000 | 200 | 120 | Т | 2Ш |
27 | 200 | 8000 | 4000 | 1000 | 200 | 40 | Т | 2Ш |
28 | 1500 | 10000 | 7000 | 2000 | 150 | 28 | 4У | ДТ |
29 | 2000 | 20000 | 18000 | 4000 | 150 | 6 | 4У | ДТ |
30 | 200 | 8000 | 200 | 1000 | 300 | 5 | 4У | ДТ |
31 | 8000 | 8000 | 7000 | 1000 | 80 | 45 | 2Ш | ДТ |
32 | 200 | 8000 | 2000 | 5000 | 300 | 30 | 2Ш | ДТ |
33 | 2000 | 8000 | 1000 | 4000 | 50 | 18 | 2Ш | ДТ |
34 | 1500 | 10000 | 1000 | 2000 | 150 | 90 | 2У | ДТ |
35 | 200 | 8000 | 6000 | 8000 | 150 | 2 | 2У | ДТ |
36 | 800 | 5000 | 3000 | 3000 | 100 | 10 | 2У | ДТ |
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.