Список используемых источников

КУРСОВАЯ РАБОТА (КУРСОВОЙ ПРОЕКТ)

по учебному курсу «___________________________________»

Вариант ____ (при наличии)

Студент	(И.О. Фамилия)
Группа	(И.О. Фамилия)
Преподаватель	(И.О. Фамилия)

Тольятти 2020

Содержание

_Toc54128137

Введение. 3

1 Расчет балочной конструкции. 4

2 Расчет стойки. 8

3 Расчет резервуара. 13

Заключение. 18

Список используемых источников. 19

Введение

Одним из ведущих видов неразъемных соединений, обращающих на себя внимание является сварка. Поэтому в наше время, объемы сварки при изготовлении и монтаже металлических конструкций, растут. Долговечность и крепость зданий и сооружений в большей мере зависят от качества сварных швов, в связи с чем, их техника постоянно совершенствуется. Вариантов и способов сварки, достаточно много. А большой практический опыт ее применения позволяет профессионалам выполнять свою работу с минимальными трудозатратами и максимальным качеством.

Цель работы – изучение расчетов сварных конструкций.

Задачи работы: рассчитать балочную конструкцию, стойку и резервуар из листового металла согласно исходному заданию.

Расчет балочной конструкции

Исходное задание.

Балка: материал алюминий АМг-6; норма жесткости 1/500, , , , , , .

Расчетные сопротивления алюминий АМг-6 Ra = 1400 кгс/см²[1].

Расчетные сопротивления сварных соединений алюминий АМг-6 R’ = 1400 кгс/см², встык R’ср = 850 кгс/см², угловой R’ср = 700кгс/см²[1].

Балка воспринимает статические нагрузки от собственного веса и веса других конструкций здания, поэтому коэффициент условий работы принимаем m=0.9, а коэффициент перегрузки n=1.1 [1].

Расчетная схема – рис 1. Размеры на рисунке приведены в метрах.

Рисунок 1 - Расчетная схема балки

Определение расчетной схемы нагружения. Так как груз действует только на длину , то:

. (1)

. (2)

. (3)

Рассчитываем высоту балки из условий жёсткости. Так как момент создаваемый консолью незначительный, значит по формуле:

. (4)

. (5)

; (6)

но

откуда

а) q

б)

M _max

в)

Q _max

Рисунок 2 – Схема нагружения балки

Подставим значения и в формулу (4):

откуда

Так как расчет ведем по предельному состоянию, то вместо подставляем кгс/см².

Определим приближенную высоту:

Из условий прочности и экономичности определяем высоту по формуле:

(7)

Из двух высот и для балки принимаем большую Так как эта высота не кратна 50 мм, то округлим в большую сторону.

Конструируем сечение балки: толщина стенки по формуле:

(8)

Принимаем

Толщина пояса:

см (9)

Принимаем тогда

(10)

(11)

(12)

Принимаем .

Расчет стойки

Стойка: расчетная схема – рис. 2; материал сталь 10Г2С; материал основания – кирпич с [σ] 12 кг/см². Размеры на рисунке – в метрах.

Подсчет нагрузки. Колонна работает на центральное сжатие под действием давления, оказываемого опирающимися балками. Расчетная сжимающая сила:

(13)

Расчетная схемаколонны, согласно условию, имеет вид, представленный на рисунке 2 Следовательно, расчетная длина в обоих направлениях

(14)

Рис. 2. Расчетная схема стойки

Определение требуемой площади сечения. Задаемся в первом приближении значением , чему, согласно таблицам, соответствует гибкость (для стержня из листового проката с расчетным coпротивлением . Тогда при получаем

(14)

Определение габаритов сечения (рис. 3.).

δ_х =0,43

δ_у = 0,24

b у

Рисунок 3 - Схема поперечного сечения колонны

Находим

(15)

а из соотношений, определяющих требуемые высоту и ширину сечения

Для удобства автоматической приварки поясов к стенке принимаем

Так как при подборе толщины стенки и поясов следует стремиться к такому распределению общей площади сечения, чтобы около 80 % приходилось на долю поясов. Тогда

(16)

Округляя, назначаем Тогда на долю поясов приходится площадь

(17)

Отсюда требуемая толщина одного пояса

(18)

Округляя, назначаем

Проверка подобранного сечения. Фактическая площадь

(19)

минимальный момент инерции

(20)

Моментом инерции площади сечения стенки относительно оси пренебрегаем ввиду малости.

Минимальный радиус инерции

(21)

Наибольшая гибкость

(22)

Условная гибкость

(23)

Коэффициент продольного изгиба

(24)

Значения и отличаются незначительно, поэтому переходим непосредственно к проверке сечения:

(25)

Так как

Недонапряжение составляет

что указывает на отсутствие излишков материала.

Проверка условий обеспечения устойчивости стенки и поясов. Условие обеспечения устойчивости имеет вид:

(27)

Cледовательно, укрепление стенки продольным ребром жесткости не требуется. К тому же,

Устойчивость поясов выполняется, если отношение:

(28)

не превышает значения:

Неравенство не выполняется следовательно необходимо установить поперечные ребра жесткости на расстояние

b_ef

t_w

Рисунок 4 - Ширина и толщина стенки колонны

Таблица 1 - Предельные значения отношения bef/ tw

Марки стали	Значения b_ef/ t_w при гибкости стержня λ
Марки стали	25	50	75	100	125
10Г2С	12	13	14,5	16,5	18,5

Таким образом, окончательно принимаем сечение, представленное на рис. 5

t _w =6

b = 78

t_f = 12 h = 42 t_f = 12

h_w = 78

Рисунок 5 - Характеристика сечения стержня

Расчет резервуара

Листовая конструкция: схема рисунок 6; избыточного давления нет; хранится спирт. Подобрать материал, рассчитать толщину стенок цилиндрического корпуса и плоского днища.

Рисунок 6 - Схема резервуара

Горизонтальные цилиндрические резервуары обычно устанавливаются на опоры и рассчитываются как балка трубчатого сечения под действием распределённой нагрузки с некоторым допущением.

(29)

где P – собственный вес резервуара;

g - плотность жидкости, кгс/см³;

l – расстояние между опорами, см.

Чтобы рассчитать вес резервуара подберем материал. Резервуары для хранения спирта изготавливают из конструкционной стали, например, Ст3. Ст3 сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества.

Удельная плотность спирта в резервуаре - 789 кг/м³

Исполнительная толщина стенки резервуара определяется по формуле:

; (30)

где D – диаметр резервуара, мм;

р – расчетное давление, МПа;

[σ] - допускаемое напряжение материала, МПа;

с – прибавка на коррозию, мм;

φ - коэффициент прочности сварного шва.

В рассматриваемом случае прибавка на коррозию определяется по формуле:

(31)

где c₁ – прибавка на коррозию, мм;

c₂ = 0,4… 0,8 мм – прибавка на минусовой допуск листа, мм;

c₃ – конструктивная прибавка, мм.

Принимаем c₁ = 1 мм; c₂ = 0,8 мм.

Сварку резервуара принимаем ручную, значит φ = 0,95.

Для материала резервуара стали Ст3 ГОСТ 380-88 допускаемое напряжение [σ] = 160 Мпа.

Расчетное давление определяется по формуле:

(32)

Так как по исходным данным избыточного давления нет, то

Тогда:

Принимаем s = 6 мм.

Исполнительная толщина эллиптического днища определяется по формуле:

(33)

где р – расчетное давление, МПа;

R – радиус кривизны в вершине днища, мм;

с – прибавка на коррозию, мм;

[σ] – допускаемое напряжение, МПа;

φ - коэффициент прочности сварного шва.

В рассматриваемом случае прибавка на коррозию определяется по формуле:

где c₁=1… 2 мм прибавка на коррозию, мм;

c₂ = 0,4…0,8 мм – прибавка на минусовой допуск листа, мм;

c₃ = 2…3 мм – конструктивная прибавка на деформацию металла при штамповке.

Принимаем c₁ = 1 мм; c₂ = 0,6 мм; c₃ = 3 мм.

Коэффициент прочности сварного шва принимаем φ = 1,0, т.к. днище цельное (D < 1600 мм).

Для стандартных днищ R = D = 2806 мм.

Тогда:

Принимаем s = 8 мм.

По ГОСТ 6533 – 78 выбираем днище с параметрами:

D = 3000 (т.к. 2806 заданный диаметр) мм

h_отб= 40 мм

h_в = 750 мм

F = 10,13 м²

V = 3801 × 10^-3 м³

m = 640,6 кг

Рисунок 7 - Днище 3000 8 – 40 – Ст3 ГОСТ 6533 – 78

Тогда рассчитаем распределённую нагрузку по формуле (29):

Вес считаем как

Опорные реакции:

(30)

Изгибающий момент посередине пролета:

(31)

Максимальные напряжения от изгиба

, (32)

так как сечение представляет собой тонкое кольцо, то

, (33)

то

. (34)

Максимальные касательные напряжения возникают в опорном сечении на уровне центра тяжести балки:

, (35)

где – максимальная поперечная сила;

- статический момент половины кольца по отношению к оси, проходящий через центр тяжести.

Заключение

В данной работе выполнено проектирование сварных конструкций согласно выданному заданию.

Любые элементы, выполненные из металла и требующие участия сварки, необходимо выполнять с предварительным проектированием и расчетом стальных сварных конструкций и швов на предмет растяжения и нагрузки.

В результате выполнения работы решались следующие задачи:

- практическое применение методов расчета сварных конструкций при различных видах нагружения;

- практическое применение методов рационального проектирования сварных конструкций, обеспечивающие наименьшую их материалоемкость;

- определены величины и распределение остаточных сварочных напряжений и деформаций в конструкции;

- определены механические характеристики сварных соединений;

- рассчитаны прочность сварных соединений.

Список используемых источников

1. СНиП II-23-81*Стальные конструкции. М., 1986.

2. СНип 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия. М., 1986.

3. Серенко А.Н Расчет сварных соединений и конструкций. Примеры и задачи. Серенко А.Н., Крумбольдт М.Н., Багрянский К.В. Киев, ВИЩА ШКОЛА. 1977. 336 с.

4. Сварка и свариваемые материалы. Справочник в 3-х т. / под общ. Ред.В.Н. Волченко т.1: Свариваемость материалов, под ред. Э.П. Макарова. М.:Металлургия, 1991.528 с.

5. Федоров А.Л. Проектирование сварных конструкций : методические указания и рекомендации к курсовому проектированию). Тольятти: ТГУ. 2013. 176 с.

Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 56; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!