Решение задач по ПСК

1. Определить оптимальную форму и размеры листа узла фермы (рис. 1), к которому привариваются два неравнобоких уголка из стали Ст. З, [σ]р = 160 Н/мм2. Сварка выполнена вручную электродом Э42А. Сварное соединение должно быть равнопрочно стержням.

Решение: Допускаемое значение растягивающего усилия для каждого стержня

[Р] = Fуг [σ]р = 559•160 = 89,5• 10³ Н

Здесь Fуг = 5,59 см2 (ГОСТ 8510—93)

Размеры листа определяются углом наклона стержней и длиной фланговых швов (lф1, lф2)

Примем величину катета шва k равной толщине полки уголка (k = 5 мм).

Допускаемое усилие для лобового шва

[РЛ]=0,7klЛ [τ']ср = 0,7•5•70•104 = 25,5•10³ Н

Допускаемое напряжение среза (см. табл.страницы «расчет сварных швов»)

[τ']ср = 0,65 [σ]р = 0,65•160 = 104 Н/мм2

Усилие, воспринимаемое фланговыми швами

Рф = [Р] – [Рл] = 89,5 – 25,5 = 64,0 кН

Это усилие распределяется между фланговыми швами обратно пропорционально расстояниям от них до продольной оси уголка. Воспользовавшись уравнением статики, найдем

Длины фланговых швов для каждого из уголков

Следовательно, конструкция шва может быть выполнена так, как показано на рис 1.

2. Определить длину швов, прикрепляющих уголок 100×100×10мм к косынке (рис. 32, а). Соединение конструируется равнопрочным целому элементу. Материал - сталь Ст2. Электроды Э42.

В табл. 29 для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [σр] = 140МПа. Площадь профиля уголка 1920мм2 (см. т. 1, гл. II).

Расчетная сила в уголке Р = 140×1920 = 268800Н. В данном случае допускаемое напряжение при срезе (согласно табл. 28) в сварном шве

[τ'cр] = 140 × 0,6 = 84МПа.

Требуемая длина швов (при К = 10мм) в нахлесточном соединении согласно расчету к рис. 22 и 23:

L = 268800 / (0,7·84·10) = 458мм.

Длина лобового шва l = 100мм; требуемая длина обоих фланговых швов lфл = 458-100 = 358мм.

Так как для данного уголка e1 = 0,7l, то длина шва 2 будет l2 = 0,7 · 358 ≈ 250мм, длина шва l будет l1 =0,3·358≈108мм.

Принимаем l2 =270мм, l1=130мм.

Рис. 32. Равнопрочное соединение (а) и швеллер (б), нагруженный на конце

3.. Определить длину l швов, прикрепляющих швеллер №20а, нагруженный на конце моментом М = 2,4·107Н·мм (рис. 32, б). Материал - сталь Ст2. Электроды Э42.

В табл. 29 для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [σр] = 140МПa. Допускаемое напряжение при срезе (согласно табл. 28) в сварном шве

[τ'cр] = 140·0,6 = 84МПа.

Момент сопротивления сечения швеллера

W = 1,67·105мм3.

Напряжение

σ = 2,4·107 / 1,67·105 = 1,44МПа.

Катет горизонтальных швов К1 = 10мм, вертикального K2 = 7,5мм. После преобразования формулы (1) находим

Принимаем l= 200мм. При этой длине шва напряжение среза в шве

Полученная величина меньше допускаемой [τ'cp] = 84 МПа.

4. Два листа из стали марки ВСт3п.с6 сечением 1000 х 8 мм и 1000 х 6 мм соединены прямым сварным швом встык ручной сваркой электродами Э42А с визуальным способом контроля качества шва. Требуется рассчитать сварное соединение, при действии расчетного осевого растягивающего усилия N = 400 кН. Стык принадлежит растяжке.

Решение. 1. Определяем расчетное сопротивление шва. Согласно табл. 2 приложения стыковой шов, работающий на растяжение при ручной сварке и визуальном контроле качества рассчитывают по пределу текучести:

= 0,85 Ry.

Согласно ГОСТ 27772–88 марка стали ВСт п.с6 соответствует марке

С–245 с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 240 МПа (табл. 3 приложения).

Следовательно, для рассчитываемого стыка:

= 0,85, Ry = 0,85 x 240 = 240 МПа.

2. Определяем расчетные размеры шва по конструктивным требованиям (подразд.1.3):

– толщина шва – t = tmin = 6 мм = 0,006 м;

– длина шва =l – 2t = 1,00 – 2 х 0,006 = 0,988 м.

3. Проверяем прочность шва по формуле (1.1): – коэффициент условий работы определяется по табл. 5 приложения – = 0,9.

МПа,

МПа,

67,476 ≤ 183,6 МПа,

Условие прочности выполняется.

Вывод: стык с толщиной шва t = 0,006 м и длиной шва = 0,988 м пригоден к эксплуатации при соответствующем качестве сварки.

5. Определить расчетное усилие, которое могут воспринять листы сечением b х t = 500 х 5 (мм) из алюминиевого сплава марки АД31Т. Листы сварены косым швом встык с полным проваром под углом 60⁰. Сварка ручная аргонодуговая, произведена вольфрамовым электродом, контроль качества шва осуществляется физическими способами. Коэффициент = 1.

Решение: 1. Определяем расчетное сопротивление соединения (табл. 8 приложения)

Ry = 55 МПа, так как стык косой (под углом 60⁰), необходимо знать расчетное сопротивление сварного шва: растяжению = 55 МПа и сдвигу _s = 35 МПа.

2. Определяем несущую способность соединения:

а) листов – по формуле (20) из которой выделяем N1.

= 55* 10³ 1 0,5 0,005 = 138 кН;

б) косого шва на растяжение – по формуле (1.20), продольная составляющая при этом равна N2 sin

N2 sin N2 / sin ,

где = (b/ sin)– 2t = (0,5/ sin 60⁰) – 2 0,005 = 0,567 м.

N2 / sin = 55 1031 0,005 0,567 / 0,866 = 180,05 кН;

в) косого шва на срез – по формуле (1.20), поперечная составляющая при этом равна N3 cos , а расчетное сопротивление сварного шва сдвигу = 35 МПа.

N3 cos N3 / cos .

N3 35103 10, 567 0,005 / 0,5 = 198, 45 кН.

3. Определяем расчетное осевое усилие, которое может выдержать сварное соединение, по наименьшей несущей способности (п.2), в данном случае – по несущей способности листов:

N = Nmin = N1 = 138 кН.

Вывод: Расчетное осевое усилие стыка N = 138 кН.

Дата добавления: 2015-07-11