Проектный расчет несущей способности и остаточных деформаций
Расчет предельной статической нагрузки
Для произведения расчетов предельной статической нагрузки создали 3Д модель рамы в программе солидворкс.
Рассмотрим два варианта работы рамы. Закрепление производится по всем опорным креплениям. Нагрузка равномерна распределена на две центральные перегородки. Нагрузка для первого варианта 10000 Н, а для второго 50000 Н.
Рисунок 3.1 – Схема закрепления и приложения сил для исследования литой рамы
Анализ литой рамы по первому варианту.
Рисунок 3.2 – Эпюра статического напряжения в литой конструкции.
Рисунок 3.3 – Эпюра статического перемещения в литой конструкции.
Рисунок 3.4 – Эпюра статической деформации в литой конструкции.
Анализ литой рамы по второму варианту.
Рисунок 3.5 – Эпюра статического напряжения в литой конструкции.
Рисунок 3.6 – Эпюра статического перемещения в литой конструкции.
Рисунок 3.7 – Эпюра статической деформации в литой конструкции.
Анализ сварной рамы
Для анализа рамы как сварной детали необходимо вычислить усадочную силу на швы.
Шов №1 катетом 5 мм:
Шов №4 катетом 3 мм:
Шов №2 стыковой и №3 нестандартный:
Рисунок 3.8 – Схема закрепления и приложения сил для исследования сварной рамы
Анализ сварной рамы по первому варианту
Рисунок 3.9 – Эпюра статического напряжения
Рисунок 3.10 – Эпюра статического перемещения
|
|
|
Рисунок 3.11 – Эпюра статической деформации
Анализ сварной рамы по второму варианту
Рисунок 3.12 – Эпюра статического напряжения
Рисунок 3.13 – Эпюра статического перемещения
Рисунок 3.14 – Эпюра статической деформации
При сравнении эпюр наблюдается закономерность в результатах, а именно: Эпюры статических деформаций и напряжений в несколько раз отличаются в литой и сварной конструкции в пользу литой. При более близком рассмотрении эпюр видно, что высокие значения напряжений приходятся на сварные швы.
Эпюры статических перемещений в двух конструкциях находятся на одном и том же уровне. Незначительное отличие в сторону сварной конструкции.
Обоснование несущей способности при переменных нагрузках
Для расчетов на усталость (срок службы) стрелы нагрузка прикладывалась к колоне 2 млн циклов.
Исследование литой рамы:
Рисунок 3.15- Эпюра«Усталость» срок службы литойрамы
Исследование сварной рамы
Рисунок 3.16 - Эпюра«Усталость» срок службы сварной рамы
Конструкция рамы выдерживает установленный цикл в 2 млн, но в сварной раме из-за величины усадочной силы около шовная зона быстрее подвергается разрушению.
|
|
|
Оценка общих остаточных сварочных деформаций
Рассчитанную усадочную силу прикладываем к сварным швам получаем эпюры статического напряжения, статического перемещения, статической деформации.
Рисунок 3.17 – Эпюра статического напряжения
Рисунок 3.18 – Эпюра статического перемещения
Рисунок 3.19 – Эпюра статической деформации
Как видно из эпюр, в сварной конструкции возникают напряжения, которые изменяют геометрию изделия и влияют на его дальнейшую работоспособность.
Сравнение двух конструктивных вариантов стыковки элементов рамы:
Рисунок 3.20 – Эпюра статического напряжения в сварной конструкции вариант 1
Рисунок 3.21 – Эпюра статического напряжения в сварной конструкции вариант 2.
А) Б) В) Г)
А – Эпюра напряжений вариант 1 – 1000 Н.
Б - Эпюра напряжений вариант 2 – 1000 Н.
В - Эпюра напряжений вариант 1 – 5000 Н.
Г - Эпюра напряжений вариант 2 – 5000 Н.
Рисунок 3.22 – Эпюра статических напряжений
Рисунок 3.23 – Эпюра статической деформации в сварной конструкции вариант 1.
|
|
|
Рисунок 3.24– Эпюра статической деформации в сварной конструкции вариант 2.
А) Б) В) Г)
А – Эпюра деформаций вариант 1 – 1000 Н.
Б – Эпюра деформаций вариант 2 – 1000 Н.
В – Эпюра деформаций вариант 1 – 5000 Н.
Г – Эпюра деформаций вариант 2 – 5000 Н.
Рисунок 3.25 – Эпюра статических деформаций
По значениям эпюр видно, что конструктивное решение как первого варианта так и второго подходит для данной конструкции. С учетом закрепления рамы данное участок рамы будет нагружен косвенно.
Но по максимальным значениям в эпюрах напряжения можно сделать вывод, что торцевой нестандартный шов является большим участком скопления максимального напряжения.
С учетом выше изложенного и увеличения трудоемкости для изготовления первого варианта рамы (зарезка под 450, так же разделка для нестандартного шва), предпочтительнее использовать второй вариант изготовления рамы.
Заключение
После проведения всех исследованийв сварной и литой раме в программе SolidWorks и расчета остаточных деформаций в сварных швах в сварной рамеможно сделать следующие выводы:
|
|
|
1.В сварной конструкции возникают напряжения, которые изменяют геометрию изделия и влияют на его дальнейшую работоспособность.
2. Статический анализ выявил зоны сварной конструкции, в которых возникают максимальные значения деформаций, напряжений и перемещений.
3. Усталостный анализ сварной рамы показал, что около шовная зона разрушится раньше основной конструкции и является слабым местом в сварной конструкции.
4. Анализ литойрамы.Значения статических напряжений, деформаций и перемещений в литой рамена порядок меньшие чем в сварной раме.
5. Сравнение двух конструктивных вариантов исполнения рамы показало, что целесообразнее использовать второй вариант рамы.
Разработанная конструкция рамы удовлетворяет заданным техническим условиям, но требует повышенного внимания во время сварки и мер для уменьшения влияния сварочных деформаций.
Список использованной литературы
1. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. - М.: Машиностроение, 1968. - 236 с.
2. Николаев Г. А., Куркин С. А., Винокуров В. А. Расчёт. Проектирование и изготовление сварных конструкций. 1971 г. Москва. Высшая школа.
3. Винокуров В.А. Куркин С.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности. – М.: Машиностроение. 1996. – 576 с.
4. Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation.М.: ДМК Пресс, 2010. 464 с., ил. (Серия "Проектирование").
5. ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
6.ГОСТ 2246-70 «Проволока стальная сварочная. Технические условия».
7. ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия».
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 409; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!