Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Расчёт сварных соединений и конструкций примеры и задачи

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2023

Размер:

15.14 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2627 / 3427 28 29 30 31 32 33 34 > Следующая >>>

где 2 <7„— сумма погонных энергий сварных швов в элементе, кал/см; F — площадь поперечного сечения элемента, см2.

При одинаковых катетах швов продольная относительная деформа

ция по линии ЦТ
Ацт = р<7п ~f~ *	(10.28)

х	\|	4		1					1
х	\|	4	\|	1	i	v	\	1	I	\
--------	1-------------------		1		i		х	1	1--------

1 - А 1

где п — количество продольных швов в поперечном сечении сварного элемента.

При выполнении нескольких поперечных швов в элементе он будет испытывать деформации изгиба и укорочения. Так, например, приварка ребер к уголку (рис. 289, а) вызовет укорочение всего элемента и введет его в косой изгиб. Углы поворота элемента в обеих главных плоскостях (рис. 289, б, в) и его абсолютное укорочение в продольном направлении по линии ЦТ от выполнения одного поперечного шва можно найти по зависимостям:

фд =		=	И' 9п.у J ^	^ш»
фz ^	Jy	=	р 'Я п .у —jJy	(10.29)
Д/цТ =	-р~		= \l Qn.y ~~р~ ^ш>

где у',	г' — координаты центра шва, см;
J v,	J t — моменты инерции поперечного сечения элемента (угол*
	ка) относительно своих главных осей, см4;
	/ш — длина шва, см;
<7п.у — погонная энергия,		приходящаяся на полку уголка,	при
	приварке к нему	ребра, кал/см;
	F — площадь поперечного сечения элемента (уголка),		см2;
		(10.30)

б— толщина детали, которая при остывании получает поперечную деформацию, см.

Значения вспомогательного коэффициента А для некоторых мате риалов даны в табл. 16. Последовательность вычислений деформации следующая: сначала вычисляют коэффициент х, затем — коэффициент

т, потом по графику на рис. 290 определяют р' и далее но формулам (10.29).

Стрелка прогиба элемента от выполнения п поперечных швов по средине пролета, считая пролет I = nd (рис. 289, а), и общая деформа ция элемента в продольном направлении составляют:

f _ <pnsd

I ~

’

(10.31)

А/ = А/цтл.

Иногда погонную энергию q„ можно определять приближенно по катету углового шва исходя из соотношений:

при автоматической и полуавтоматической сварке

<7п = 7250Л:2;

(10.32)

при ручной сварке
q„ = 9500К2,	(10.33)

где К — катет шва, см.

Пример 10.6. Определить общие деформации сварного тавра после выполнения автоматической сваркой одностороннего углового шва с катетом 6 мм. Длина шва равна длине тавра и составляет 10 000 мм. Размеры поперечного сечения тавра указаны в табл. 17. Материал — углеродистая сталь СтЗ.

Таблица 17

Геометрические характеристики поперечного сечения тавра

				Площадь	Расстоя	Статический	Момент
			Номер	попереч	ние от	момент отно	инерции
Эскиз			Номер	ного	центра	сительно оси	относи
Эскиз			детали	сечения	тяжести	„ гого	тельно
			детали	сечения	тяжести	„ гого	тельно
				детали F.	детали до	Ч = FW.	оси z0ze
				см*	шва у\ см	см	J *o
4		1C)	1	15	—0,5	—7,5	5
4			2	30	— 15	450	9000
			2	30	— 15	450	9000
		*	1 и 2	45	—	442,5	9005
г \ ш		Is	1 и 2	45	—	442,5	9005
г \ ш		Is	2
mCT87fZ-70-T5-K6-A
A S. \		i U	■-
	150 S		J z =	Jz 0— F (у У = 9005 — 45-9,8* = 4685 см4
			J z =	Jz 0— F (у У = 9005 — 45-9,8* = 4685 см4

Р е ш е н и е . 1. По заданному катету шва находим q„ по формуле (10.32)

qn = 7250 •0,6а = 2610 кал/см.

2.Геометрические характеристики поперечного сечения тавра, необходимые для расчета, приведены в табл. 17.

3.Отношение погонной энергии к площади поперечного сечения тав

ра составляет

-Ц- = ■= 58 кал/см3 < 150 кал/см8,

что, согласно таблице 16, позволяет применить расчетные формулы (10.10), (10.14) и др.

Кривизну С и относительную продольную деформацию тавра по линии ЦТ Дцт определяем по формулам (10.10) и (10.15):

С = 3,53 • Ю-6<7П- ^ - ------ 3,53 •К Г6 •2610 • = 19,35 - К Г6 1/см;

ДцТ = — 3,53 • КГ® •

- — 3,53 •1(Гб .

=» — 205 •К Г6.

4. Абсолютное укорочение тавра определим по формуле (10.13)

Д/ = Дцт/ = — 205 • 10~6 • 1000 =			— 0,205 см =			2	мм.
б. Стрелку прогиба	сварного	тавра	найдем		по	формуле (10.8)
— 19,35 •	10~6 • 10002	= — 2,42		см =	— 24,2 мм.
	8
1-Ы =999в			При этом			тавр		получит
		вогнутость			со	стороны полки
		(рис.		291).
			Пример		10.7.		Определить
		общие		деформации				сварной
		балки		двутаврового				сечения
		при различных вариантах из
		готовления ее.					Материал —
		углеродистая сталь СтЗ. Раз

меры поперечного сечения балки и положения швов 1 и 2 указаны на рис. 292, а. Длина балки равна 10 м. Поясные швы выполняются ав томатической сваркой на режимах: / = 500 A; U = 32 В; v = 43 м/ч.

Р е ш е н и е . Разберем три варианта изготовления двутавра. 1-й вариант. Производится общая сборка двутавровой балки (FAb = 65 сма; У2ДВ = 10 555 см4) на прихватках с последующим выполне

нием двух односторонних швов (рис. 292, а).

2-	й вариант. Производится		сборка и сварка тавра (FTaBp = 45 см2,
Лтавр =	4685 см4),	состоящего из	стенки и узкой полки двутавра,
с последующей постановкой и приваркой широкой полки (рис. 292, б, в).
3-	й вариант. Производится сборка и сварка тавра (FTaoP = 50 см2,
Лтавр =	5200 см4),	состоящего из стенки и широкой полки двутавра,

с последующей постановкой и приваркой узкой полки односторонним швом (рис. 292, г, д).

Во всех вариантах примем, что поясные швы практически совпада ют с вертикальной осью уу, поэтому расчет деформаций изгиба выпол ним лишь для вертикальной плоскости.

Значения расстояний от швов до центральных осей в различных этапах изготовления двутавров приведены на рис. 292. Примем равным

0,82 к. п. д. дуги г).
Определим	погонную	энергию	32 •0,82
Чп	0,24/(711	0,24 •500	32 •0,82	= 2610 кал/см.
Чп	v	1,2		= 2610 кал/см.

Отношения - у - для всех вариантов меньше 150, поэтому для опре

деления деформаций балки будем пользоваться формулами (10.14) и (10.16).

Кривизна С готового двутавра, изготовленного по 1-му варианту, после выполнения швов будет определяться по формуле (10.26)

	п	„ Ъ у '	о ко	1П- б „ У \ + Уг
	С =	М п~г~ = — 3,53 • Ю				<7п— 7------ =
		J 2Д.П	16,2 — 13,8			- 2ДВ
=	- 3 , 5 3 -	К Г6 . 2610	16,2 — 13,8			— 2,1 10“ 6 1/см,
=	- 3 , 5 3 -	К Г6 . 2610	10 555			— 2,1 10“ 6 1/см,
а прогиб	двутавра		10 555
а прогиб	двутавра
/1*2 =		— 2,1 101-6	10002	=	— 0,26 см = — 2,6 мм.

При этом вогнутость двутавра будет со стороны нижней полки,

так как |у\ |> |у2 1.

Абсолютное укорочение двутавра по линии центра тяжести будет

Л/ = Дцт1.2/------ 3,53 •10-6<7п у -1		=
= — 3,53 • 10~6 •2610 •- J r -	•1000 = — 0,28	см = — 2,8 мм.
При изготовлении двутавра	по 2-му варианту		кривизна после
выполнения двух швов
Си2 =	Cj + Ct,

где Cj и С, — соответственно кривизна, получаемая элементом после сварки тавра (рис. 292, б) и двутавра (рис. 292, в);

С1>2 = - 3,53 •1 0 -Ч ( - Д -	+ - у Ц =
\ ^ ггавр	*гдв /

= - 3 , 5 3 - К Г 6 - 2610 \ 4685

-liras-)-7,19 - 1 0 - 1/см.

а прогиб двутавра

/,д -

- ~ 7-19 •10~6 •10008 -

Q,89 см = - 8 , 9 мм.

При определении продольной деформации элемента следует учиты вать, что ЦТ двутавра не совпадает с ЦТ тавра (расстояние между ними у = 64 мм, рис. 292, б, в).

Таблица 18

Общие деформации балки двутаврового сечения при различных вариантах ее изготовления

	Технологияеская				Стрелка	Продоль
Вариант	последовательность				Стрелка	ная	Характер деформаций готового
Вариант	выполнения сборочно				прогиба,	деформа	Характер деформаций готового
	сварочных работ				мм	ция, мм	двутавра
1-Й					—2,6	-2,8
							■
2-й					—8,9	—2,2
					—8,9	—2,2
	i	'	T				i
							i
3-й	7	Р	"	Г	+ 1.7	-2,5	N
	7	Р	"	Г			_____¥
							_____¥
	T		I
П р и м е ч а н и е .				Позиции	1, 2 обозначают		последовательность выполнения
швов.

Поэтому волокно, проходящее через ЦТ двутавра, получает неко торую действительную деформацию Дт в момент сварки тавра, которая определяется в соответствии с формулой (10.18). Тогда относительная продольная деформация линии ЦТ готового двутавра

ДЦ Т 1,2 = Дтавр + ДцТ.дв = — 3,53 • 10	Vn(“F~------	Н "7~^	^	~F	) —
	V г тавр	гтавр		дв /
-------3,53 • К Г * •2610 ( - ^ +	( - 6,4) +	ж ) ”	~	223 '	“ Г ‘-
а абсолютное укорочение двутавра

ДI = ДЦТ1.2/ = — 223 • 10-6 1000 = — 0,22 см = — 2,2 мм.

Аналогично определим деформации двутавра при изготовлении его по 3-му варианту (рис. 292, г, 5):

С и = — 3,53 • К Г В<7П

3 ,5 3 • 10~6 •2610 ( ~ 8,8

йМ-+><

38 •10~l 1/CM;

5200

10555

C\,2^

1,38 •1(T~6

1000

= +0,17

CM= +

1,7 MM;

<7п

У1

*ЦТ1,2 : Дтавр + Д цт.дв--------3 ,5 3

• 10

тавр

' тгавр■У+тг-

3,53 • 10-« •2610 (

•

6,0 + +

)

—

250 • 10 6.

М *= Д ц т1,г/ =

— 2 5 0

• 1СГ6 • 1000 = —

0 ,2 5

см = —

2 ,5 мм.

Результаты расчетного определения общих сварочных деформаций двутавров, изготовленных различными вариантами, сведены в табл. 18.

Как видно из таблицы, последовательность выполнения сборочно сварочных работ существенно влияет на общие конечные деформации сварных элементов.

Пример 10.8. Определить общие деформации ребристой балки для двух конструктивно-технологических решений:

1.Ребристая балка запроектирована в виде широкополочного двутавра № 306 с приваренными к нему ребрами (рис. 293, а).

2.Балка запроектирована цельносварной (рис. 293, б), режим автоматической и полуавтоматической сварки под слоем флюса с К =

Т1-Ь.6-П

	л	и	х	I П	П П П П П В	П П П П П 1	4	j \у\
							-2— 1		-Z
					20x500= 10000			-у
								-у
						Т 1 -Ъ 6 -П		16ч	щ
							у	16ч	щ
	Л И П П . П П П П П П П П П П П П П П П						у	,
	Л И П П . П П П П П П П П П П П П П П П						*1	\[у
			X	Г0СТ6713-70-Т1- Ь6-А			& 1-2		-2 §"
			У				Я?		8 ,
					20x500= 10000
					Рис.	293
=	6 мм; / =		450 A; U = 35 В; о =			36 м/ч = 1 см/с; к. п. д. дуги ц —•
=	0,8; qn =		3000 кал/см.
	Р е ш е н и е .			1.	Геометрические характеристики поперечных се
чений ребристых балок указаны на рис. 293 и в табл. 19.
	2.	Определим стрелку прогиба балки посредине пролета при изго

товлении ее по первому варианту. Для этого найдем угол поворота <р одной части балки относительно другой, вызванного поперечным од носторонним угловым швом в районе приваренного ребра, по формуле

					Таблица 19
Геометрические характеристики поперечных сечений				ребристых балок
					Балка
	Величина		О бозначе	Единица	прокатная	сварная
	Величина		ние	измерения	прокатная	сварная
					(рис.	(рис.
					293, а)	293. 6)
Толщина	полки		«п	ММ	6,8	6
Толщина	стенки		бет	ММ	5,5	6
Толщина	ребра		бр	ММ	6	6
Ширина полки			Ь„	ММ	160	160
Высота стенки			1гст	мм	286,4	288
Площадь поперечного сечения .		. .	F	см2	37,5	36,5
Момент	инерции поперечного сечения от			см4
носительно оси 2 .			J*	см4	5750	5320
Момент	инерции поперечного сечения от
носительно оси у			•ly	см4	465	410
			•ly
(10.29)
	Ф —	И19п.п	j ^ ^ш»
где ^п.п — погонная энергия,		приходящаяся на полку балки,				кал/см.

Вычислим значение коэффициента р/, используя зависимости (10.30) и данные табл. 16:

	А =	8,07		1СГ6 см4 •с/кал3;
* = А ( ж	) ’ °	-	8 ’07 10-6 ( - т а г ) ’ 1		“	18’9 см-
Здесь принято, что тепло				при приварке ребра		распространяется
в трех направлениях, указанных стрелками на					рис. 294, а, б, т. е.
28 =	26п +		6р =	2 •0,68 + 0,6 = 1,96		см.

Тогда по формулам (10.30) коэффициент

т =	-jgjp =	18,9 •0,68 = 2«92»
а коэффициент	3	\

р' = —3,53 • Ю“в(“J70г Щ Т Т ~ ) + 1 = ~ Ю.25 . Ю“6 см3/кал.

Погонная энергия, приходящаяся на полку балки при приварке к ней ребра,

?п.п —			2 • 0,68		•3000 = 2080 кал/см.
?п.п —		2	• 0,68	+	•3000 = 2080 кал/см.
		2	• 0,68	+	0,6
Тогда угол	поворота
<р =	— 10,25 • 10~5 •2080 •				•16 = — 920 •10“ 6 рад.

Стрелку прогиба ребристой балки f в направлении оси уу вычислим по формуле (10.31)

(fn2d	— 920 • 10~6 • 192 •50	— 2,07 с м » — 21 мм.
f ~Т~	8	— 2,07 с м » — 21 мм.

Балка со стороны приваренных ребер получит вогнутость (рис. 295, а). 3. Общее укорочение балки по линии ЦТ определим по формулам

(10.31) и (10.29):

Д/ « Д(цтп = Р'9п.п ~ 1 Ш= — 10,25 •10“*6 •2080

16 =*

= — 0,173 с м » — 2,0 мм.

4. Цельносварной вариант балки позволяет предусмотреть следую щий порядок сборки и сварки: приварить отдельно ребра к верхней полке, затем собрать ее вместе со стенкой и нижней полкой и выполнить поясные швы (рис. 295, б, в).

Верхняя полка от приварки к ней ребер получит укорочение Д/, которое можно вычислить по зависимости (10.29). Коэффициент р/, согласно графику на рис. 290, будет равен своему предельному значе нию

-_6

р' = — 10,55 . 10"

так как т < 2.

Подставляя в формулу (10.31) и (10.29) численные значения, получим

Д/ = — 10,55 • 10-6 •2080	19	16 = 0,7 см = 7 мм.
	9 ,6

Таким образом, верхний пояс станет короче на 7 мм (рис. 295, б.) Последующая сборка и сварка балки не будет вызывать остаточных деформаций изгиба, поскольку поясные швы 1, 4 и 2, 3 отстоят на рав ных расстояниях от главной оси zz (рис. 294, в) и уравновешивают друг

друга.

В результате выполнения поясных швов в части полок и стенки воз никнут остаточные напряжения сжатия. Проверим, не произойдет ли местная потеря устойчивости сжатия элементов.

После выполнения двух двусторонних швов продольная относитель ная деформация сварной балки

Ацт =

где /щ,2 — коэффициент, учитывающий последовательное выполнение двустороннего шва [см. формулу (10.22)];

п = 2 — количество двусторонних швов.

Упругопластическую зону от первого шва, используя формулу (10.19), которая станет проще, так как z' = 0, найдем по зависимости

Fr =

(y'Y

где последний член в знаменателе уже вычислен и приведен в табл. 16. Тогда

= 5,6 см2.

36,5	14,4а	340
36,5	5320	3000

Ширину распространения упругопластической зоны найдем по формуле

( 10.20)

		5,6	3,1 СМ^ 31 мм.
^	25	2 • 0,6 + 0,6

Упругопластическая зона показана на рис. 294, б.

<<< < Предыдущая 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2627 / 3427 28 29 30 31 32 33 34 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
12.11.20234.21 Mб0Расчёт осадок однорядных и многорядных свайных фундаментов..pdf
#
12.11.20231.96 Mб3Расчет основных параметров смесительных машин..pdf
#
12.11.20231.8 Mб6Расчет пластин и оболочек, подкрепленных ребрами жесткости, методом конечных элементов..pdf
#
12.11.20236.79 Mб2Расчёт потребного количества технологического и транспортного обрудования в курсовом и дипломном проектах..pdf
#
12.11.20231.88 Mб2Расчет припусков на механическую обработку..pdf
#
12.11.202315.14 Mб14Расчёт сварных соединений и конструкций примеры и задачи..pdf
#
12.11.20235.18 Mб5Расчет силового трансформатора..pdf
#
12.11.20233.72 Mб2Расчет систем обеспечения микроклимата помещений..pdf
#
12.11.20235.87 Mб2Расчёт стальных балочных клеток..pdf
#
12.11.20238.26 Mб1Расчет технологических размеров..pdf
#
12.11.20239.78 Mб0Расчет точности изготовления и сборки конструкций крупнопанельных жилых домов..pdf