Вопрос№1: Как оценивается прочность сварных соединений?

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

 

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ

 

 

ОДОБРЕНО

Предметной (цикловой)

комиссией

 

Председатель ПЦК

______________ И.П. Шишканова

 

Автор: Т.В. Навроцкая     Рецензент: Т.К. Романенко

преподаватель 1 категории Омского государственного промышленно-экономического колледжа   преподаватель 1 категории Омского государственного промышленно-экономического колледжа

Введение

 

Настоящее пособие предназначено для студентов специальности 150203 «Сварочное производство», изучающих дисциплину «Расчет и проектирование сварных конструкций».

Проектирование сварных конструкций имеет свои специфические особенности. Сварка — это и технологический процесс полу­чения заготовок разнообразной формы и сложности, предназначен­ных для последующей механической обработки, и метод сборки и монтажа конструкций из отдель­ных элементов, выполняющих различные функции. Высокие экс­плуатационные характеристики сварных изделий являются результатом ра­циональных конструктивных решений и совершенства технологи­ческого процесса сборки и сварки.

Многолетними усилиями проектировщиков и исследовате­лей установлены рациональные формы сварных соединений, обос­нованы методы их расчета на прочность, основные их которых изучаются в курсе «Расчет и проектирование сварных конструкций».

Пособие составлено в форме «вопрос-ответ» и состоит из 30 вопросов, представляющих определенные затруднения при подготовке к экзамену, и ответов, учитывающих у студентов определенный объем знаний смежных дисциплин: «Технология электросварки плавлением», «Техническая механика», «Производство сварных конструкций».

Цель данного методического пособия - способствовать более глубокому пониманию дисциплины.

 

 

Вопрос№1: Как оценивается прочность сварных соединений?

Ответ: В различных отраслях промышленности и строительства расчет сварных металлических конструкций производят, основываясь на различных исходных положениях. Например, в машиностроении расчет ведется по допускаемым напряжениям, а в промышленном строительстве - по предельным состояниям.

При расчете по допускаемым напряжениям исходят из того, что действующие в отдельных элементах конструкции напряжения не должны превосходить предел упругости, т. е. вся работа конструкции должна протекать в упругой стадии материала. Практически в качестве предельных напряжений принимается предел текучести материала.

Значение допускаемых напряжений зависит от свойств материалов, точности производимых расчетов, вида усилий (растяжение, сжатие, изгиб или срез), особенностей технологического процесса, характера нагрузок, при которых работает конструкция.

Основная формула расчета:

σ < [σ] = σ_п/n,

где:

[σ] - допускаемое напряжение;

σ_п - предельное напряжение для данного материала (для пластичных материалов это предел текучести σ_т, для хрупких - предел прочности σ_в);

п - коэффициент запаса прочности, который устанавливают на основании опытных данных применительно к конкретным изделиям.

Принцип расчета конструкций по предельным состояниям заключается в том, что указанные конструкции рассчитывают на такие силовые воздействия, при которых они перестают удовлетворять требованиям, заданным при проектировании.

При расчете по предельным состояниям за основные характеристики сопротивления стали силовым воздействиям приняты нормативные сопротивления: наименьшее значение предела текучести σ_т или временного сопротивления разрыву σ_в. Расчетное сопротивление для сварного соединения определяют в зависимости от величины расчетного сопротивления основного материала, конструктивных особенностей соединения, технологии его выполнения и характера нагрузок.

Сварные соединения должны быть по возможности равнопрочными с основным металлом элементов конструкции при всех температурах во время эксплуатации, а также при всех видах нагрузки (статических, ударных и вибрационных). Допускаемые напряжения и расчетные сопротивления для сварных соединений назначают в долях от основных величин допускаемых напряжений и расчетных сопротивлений для основного металла.

Если элемент конструкции работает при продольной растягивающей силе, то расчетным усилием для его соединения является

N=[σ]_pА_ш,

где N - продольная сила, действующая на соединение;

[σ]_р - допускаемое напряжение растяжения;

А _ш - площадь сечения шва.

 

Если же элемент работает при продольной сжимающей силе, расчетное усилие

N=[σ]_cжА_ш,

где [σ]_сж - допускаемое напряжение сжатия.

При изгибе элемента расчетный момент

M = [σ]_рW_{ш ,}

где W_ш - момент сопротивления сечения шва.

 

В металле швов сварных конструкций могут возникать напряжения двух родов: рабочие и связующие. Сварные соединения, разрушение которых влечет за собой выход из строя конструкции, называются рабочими, а напряжения, действующие в этих соединениях, - рабочими напряжениями. Иначе работает наплавленный металл в шве, расположенном вдоль направления нагрузки. Шов здесь деформируется вместе с основным металлом; при этом возникают напряжения, которые не опасны для прочности конструкции. Их называют связующими.