И предельному состоянию

Определить допустимое усилие для сварной тяги, выполненной из двух частей стальной полосы (Ст3) толщиной 5 мм и шириной 150 мм, соединенных лобовым стыковым швом и внахлестку.

Решение. Расчетное сопротивление при растяжении для стали Ст3 составляет 18·10⁷ Н/м², сопротивление на срез - 15·10⁷ Н/м², толщина стыкового шва и катет углового шва равны 0, 005 м, длина швов в обоих случаях составляет 0, 15 м. Расчет усилия N для стыкового соединения выполняется по формуле:

Расчет усилия N для нахлесточного соединения выполняется по формуле:

При стыковом соединении полос расчетное усилие тяги в 1, 7 раза больше, чем при нахлесточном соединении.

Формулы к расчёту:

где σ - напряжение в опасном сечении элемента; [σ ] - допускаемое напряжение, которое составляет некоторую часть от предела текучести материала:

где σ _т - предел текучести; n - коэффициент запаса прочности.

Расчетные напряжения вычисляются по формуле

где Р - осевое усилие, Н;

F - площадь поперечного сечения нагружаемого элемента, м².

При расчете прочности конструкции по предельным состояниям выполняется следующее условие:

где N - расчетное усилие, Н;

F - площадь расчетного сечения, м; m - коэффициент условий работы, учитывающий степень ответственности конструкции, возможность дополнительных деформаций при эксплуатации, жесткость узлов; R - расчетное сопротивление металла, Н/м².

Стыковые швы на прочность рассчитывают по формуле

где N - расчетное действующее усилие в соединении, Н;

R^св_с - расчетное сопротивление сварного соединения, Н/м²;

S - толщина металла в расчетном сечении, м; l - длина шва, м.

Расчетное усилие для угловых швов рассчитывают по формуле

где К - катет шва, м;

l - длина шва, м;

R ^св_с - расчетное сопротивление срезу, Н/м²;

коэффициент 0, 7 показывает, что расчет ведется из предположения разрушения шва в плоскости, проходящей по гипотенузе прямоугольного треугольника (рис. 1.).

ЗАДАНИЕ

Определить допустимую осевую нагрузку для СС встык, впритык и с накладками, конструкция которых приведена на рис 1.

Исходные данные для расчета следует брать из таблицы 1. (по предпоследней цифре зачётки, а характеристика цикла, марки материала и тип электрода — по последней).

Таблица 1

Необходимо решить следующие вопросы:

1) определить допустимую нагрузку для указанных сварных соединений в случае действия статической нагрузки;

2) то же в случае действия вибрационной нагрузки;

3) определить размеры необходимых прокладок (по рис. 1, б и в) и накладок (по рис. 1, г), а также размеры сварных швов.

Коэффициент перегрузки принять равным п=1, 4. Характеристика основного металла и сварочных материалов принять по табл. 2 и 3.

Выполненное задание следует представить в виде пояснительной записки, в которой должно быть изложено содержание, приведены расчеты и чертежи узлов с указанием всех необходимых размеров для их выполнения. Чертеж узла выполняется в масштабе 1: 5.

В правом нижнем углу листа поместить штамп с указанием специальности и фамилии и инициалов, даты выполнения эскиза и его наименования.

Текстовая часть и эскиз должны быть выполнены аккуратно.

В соответствии с условиями работы конструкций (распределением сил) расчёт вести двумя методами: 1 - по допускаемым напряжениям; 2 - по предельным состояниям.