Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Филиал «СЕВМАШВТУЗ» государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный морской технический
университет» в г. Северодвинске
Кафедра №5 “Судостроительное производство и сварка”
Курсовая работа
по дисциплине «Теория сварочных процессов»
Тема: «Расчет характеристик теплового поля при дуговой сварке металлоконструкций»
Студент: Рубан Ю.Д.
Группа: 1434
Преподаватель: Евдомащенко
Северодвинск
2012
Содержание
Введение |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
11 |
|
12 |
|
13 |
|
13 |
|
14 |
|
16 |
|
17 |
Введение
В расчетах тепловых процессов при сварке широко используют зависимости, полученные путем схематизации и упрощения действительных процессов распространения теплоты. Эти упрощения в основном сводятся к следующему:
Источники теплоты считают либо сосредоточенными, либо распределенными по соответствующему закону, который позволяет относительно просто описать процесс распространения теплоты.
Формы тела упрощают
Теплофизические коэффициенты λ, а, ϲρ, α принимают не зависящими от температуры. Это допущение значительно упрощает математические выражения
Указанные допущения позволяют получить стройную теорию распределеняи температуры в телах при нагреве их различными движущимися источниками теплоты.
Выбор расчетной схемы температурного поля.
В зависимости от толщины пластины(δ=0.6см) и скорости сварки(V=0.7см/сек) выбираем схему бесконечной пластины.
ПЛИ – линейный источник постоянной мощности, движущейся прямолинейно с постоянной скоростью в пластине. Схема ПЛИ применяется для исследования температурных полей при ручной дуговой и п/а сварке пластин встык с полным проваром за один проход. Уравнение предельного состояния процесса распространения тепла, отнесенное к подвижной системе координат, имеет вид:
Введём обозначение:
Значение функции Бесселя можно приближённо вычислить по формуле:
,
Если значение функции Бесселя больше 10 или по таблице, если меньше 10
2. Расчет распределения температур вдоль оси шва
Расчётные значения температур заданных точек при y1 =1.2см.
Таблица №1
x |
r |
|
|
u |
|
T°C |
Т+T0 |
|
16,045 |
9,33 |
1,131*104 |
4,68 |
0,005132 |
4,598*105 |
4,598*105 |
|
10,07 |
5,83 |
341,495 |
2,94 |
0,39001 |
1,055*106 |
1,055*106 |
|
6,119 |
3,5 |
33,115 |
1,78 |
0,1459 |
3,828*104 |
3,83*104 |
|
4,176 |
2,33 |
10,312 |
1,22 |
0,3185 |
3,186*104 |
3,188*104 |
|
3,231 |
1,75 |
5,755 |
0,94 |
0,4867 |
2,219*104 |
2,221*104 |
|
2,332 |
1,167 |
3,211 |
0,68 |
0,6605 |
1,68*104 |
1,682*104 |
|
1,562 |
0,58 |
1,792 |
0,46 |
0,9244 |
1,312*104 |
1,314*104 |
|
1,2 |
0 |
1 |
0,35 |
1,1124 |
8,813*103 |
8,833*103 |
|
1,3 |
-0,292 |
0,747 |
0,38 |
1,3725 |
8,123*103 |
8,143*103 |
|
1,562 |
-0,583 |
0,558 |
0,46 |
0,9244 |
4,087*103 |
4,107*103 |
|
2,332 |
-1,167 |
0,311 |
0,68 |
0,6605 |
1,629*103 |
1,649*103 |
Находим значение r:
Находим значение
Находим коэффициент E:
Находим аргумент U:
Значение функции Бесселя вычисляем по таблице «Бесселевы функции»:
При U=4.6798 функция Бесселя принимает значение K0=0.005132
При U=2,938 функция Бесселя принимает значение K0=0,39001
При U=1,785 функция Бесселя принимает значение K0=0,1459
При U=1,218 функция Бесселя принимает значение K0=0,3185
При U=0,942 функция Бесселя принимает значение K0=0,4867
При U=0,68 функция Бесселя принимает значение K0=0,6605
При U=0,456 функция Бесселя принимает значение K0=0,9244
При U=0,35 функция Бесселя принимает значение K0=1,1124
При U=0,379 функция Бесселя принимает значение K0=1,3725
Рассчитаем эффективную тепловую мощность источника qэф:
При полуавтоматической сварке порошковой проволокой η = 0,8
Рассчитаем распространение тепла по пластине:
Рассчитаем общее распространение тепла по пластине:
Расчётные значения температур заданных точек при y1 =2см.
Таблица №2
x |
r |
|
|
u |
|
T°C |
Т+T0 |
-16 |
16,125 |
9,33 |
1,131*104 |
4,703 |
0,005132 |
4,598*106 |
4,598*106 |
-10 |
10,198 |
5,83 |
341,495 |
2,974 |
0,03474 |
9,399*104 |
9,401*104 |
-6 |
6,325 |
3,5 |
33,115 |
1,845 |
0,1459 |
3,828*104 |
3,83*104 |
-4 |
4,472 |
2,33 |
10,312 |
1,304 |
0,2782 |
2,838*103 |
2,858*103 |
-3 |
3,606 |
1,75 |
5,755 |
1,052 |
0,3656 |
1,667*104 |
1,669*104 |
-2 |
2,828 |
1,167 |
3,211 |
0,825 |
0,5653 |
1,438*104 |
1,44*104 |
-1 |
1,236 |
0,58 |
1,792 |
0,652 |
0,6605 |
9,377*103 |
9,397*103 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0,583 |
0,7775 |
6,16*103 |
6,18*103 |
0,5 |
2,062 |
-0,292 |
0,747 |
0,601 |
0,775 |
4,601*103 |
4,621*103 |
1 |
2,236 |
-0,583 |
0,558 |
0,652 |
0,6605 |
2,92*103 |
2,94*103 |
2 |
2,828 |
-1,167 |
0,311 |
0,825 |
0,5653 |
1,395*103 |
1,415*103 |
Находим значение r:
Находим значение
Находим коэффициент E:
Находим аргумент U:
Значение функции Бесселя вычисляем по таблице «Бесселевы функции»:
При U=4.703 функция Бесселя принимает значение K0=0.005132
При U=2,974 функция Бесселя принимает значение K0=0,03474
При U=1,845 функция Бесселя принимает значение K0=0,1459
При U=1,304 функция Бесселя принимает значение K0=0,2782
При U=1,052 функция Бесселя принимает значение K0=0,3656
При U=0,825 функция Бесселя принимает значение K0=0,5653
При U=0,652 функция Бесселя принимает значение K0=0,6605
При U=0,583 функция Бесселя принимает значение K0=0,7775
При U=0,601 функция Бесселя принимает значение K0=0,7775
Рассчитаем эффективную тепловую мощность источника qэф:
При полуавтоматической сварке порошковой проволокой η = 0,8
Рассчитаем общее распространение тепла по пластине:
