Расчет и конструирование балки

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

По выполнению

Курсовой работы

 

 

УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА: МДК 02.01. Основы расчёта и проектирования сварных конструкций.

 

 

Расчет и конструирование сварной балки

 

 

Новочебоксарск

 

Содержание

Общие положения, состав и содержание курсового проекта 03

Введение 04

1. Конструкторский раздел 04

1.1. Описание конструкции балки 04

1.2. Выбор и обоснование металла сварной конструкции 04

1.3. Расчет и конструирование балки 04

1.4. Подбор сечения сварной балки 07

1.5. Проверка прочности и жесткости скомпонованного сечения балки 09

1.6. Расчет сварных швов, соединяющих пояса со стенкой 10

1.7. Проверка местной устойчивости стенок балки 12

1.8. Расчет опорных частей балок 13

1.9. Расчет стыков балок 15

1.10. Расчет массы балки 17

2. Технологический раздел 18

2.1. Выбор способа сварки и методов контроля качества сварных

соединений 18

2.2. Выбор режимов сварки и сварочного оборудования 18

Список литературы 20

Приложение А Компьютерный расчет на прочность сварного

стыкового шва стенки балки 21

Приложение Б Образец оформления титульного листа 22

Общие положения, состав и содержание курсового проекта

Курсовая работа является завершающей частью предмета МДК 02.01 Основы расчёта и проектирования сварных конструкций.

Тема курсовой работы – «Расчет и конструирование сварной балки».

Целью курсовой работы является самостоятельная работа студентов, позволяющая систематизировать, обобщить и расширить теоретические знания учащихся по специальным и общетехническим дисциплинам с использованием технической, сварочной литературой и ГОСТов.

Задачами курсовой работы являются:

- подбор сечения элементов конструкции по условиям

- прочности и жесткости;

- расчет сварных швов;

- конструирование узлов.

Исходными данными для выполнения курсового проекта являются:

- дина балки;

- нагрузки, действующие на балки;

- отношение прогиба балки и ее длины;

- материал.

Курсовая работа включает:

- пояснительную записку (объемом 20-25 листов) с

приложениями;

- графическую часть (не превышающую 2 листа формата А1).

 

Введение

Во введении кратко изложите данные о развитии сварки и применении сварных конструкций в Республике Чувашия и за рубежом.

Поясните понятие «сварная конструкция», опишите ее преимущества перед другими видами конструкций. Какие виды сварки распространены в современной промышленности.

Конструкторский раздел

Описание конструкции балки

Подробно опишите части, из которых состоит сварная конструкция. Опишите назначение сварной конструкции, условия ее работы. Для этого изучите литературу [1, с. 153-174], [2, с. 155-169], [3, с. 162-168].

Выбор и обоснование металла сварной конструкции

Выбор и обоснование производить с учетом следующих требований:

- обеспечение прочности и жесткости при номинальных затратах на изготовление с учетом максимальной экономии металла и снижения массы сварной конструкции;

- гарантированное условие хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;

- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах.

Обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические свойства стали в форме таблицы 1 и таблицы 2 соответственно.

 

Таблица 1 – Химический состав стали

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
		C	Mn	Si	Cr

 

Таблица 2 – Механические свойства стали

Марка стали	ГОСТ	Временное сопротивле-ние разрыву, МПа	Предел текуче-сти, МПа	Относи-тельное удлине-ние, %	Ударная вязкость, мДж/м2	Расчетное сопротив-ление, МПа

Расчет и конструирование балки

Определяем максимальный расчетный изгибающий момент и максимальную расчетную поперечную силу. Строим эпюры изгибающих моментов и поперечных сил – рисунок 1.

Первоначально определяем расчетные нагрузки F^p, kH

 

(1)

где F₁^H, F₂^H ,F₃^H , F₄^H - нормативные нагрузки, кН;

gc - коэффициент условий работы, кН (gc = 1,1).

Определяем сумму моментов относительно точки В, SМ_В, кН^.м

 

SМ_В = - F₄^H * (I - d) + F₃^H * (I - c) - F₂^H * (I - b) + F₁^H * (I - a) * R_A^H * I = 0 (2)

 

где а, b, c, d, I – расстояние между приложенными усилиями на

балке, м.

 

Выражаем из уравнения реакцию опоры относительно точки А,R_A^H, кН

Определяем сумму моментов относительно точки А, SМ_А, кН^.м

 

SМ_А = F₁^H * а + F₂^H * b - F₃^H * c + F₄^H * d – R_B^H * I = 0 (3)

 

Выражаем из уравнения реакцию опоры относительно точки В,R_В^Н, кН

 

(4)

Определяем расчетные реакции опор, R_А^Р, R_В^Р, кН

 

R_А^Р = gc * R_А^Н (5)

R_В^Р = gc * R_В^Н

 

Производим проверку правильности определения реакций. Реакции будут определены правильно, если сумма реакций будет равна сумме всех сил, действующих на балку, взятых с их знаком, кН

 

 

R_А^Н + R_В^Н = F₁^H + F₂^H - F₃^H + F₄^H ,

(6)

R_А^Р+ R_В^Р = F₁^Р + F₂^Р - F₃^Р + F₄^Р

 

Определяем нормативные моменты в точках 1,2,3,4,5,6, кН^.см

 

М₁^Н = 0,

 

М₂^Н = R_A^H * a,

 

M₃^H = R_A^H * b – F₁^H * (b - a),

 

M₄^H = R_A^H * c – F₁^H * (c -a) – F₂^H * (c -b),

 

M₅^H = R_B^H * (I - d),

 

M₆^H = 0

Указываем, в какой точке будет максимальный нормативный изгибающий момент М^Н_max, кН^.см.

Определяем расчетные изгибающие моменты в точках 1,2,3,4,5,6, кН^.см

 

 

М₁^Р = gc * М₁^Н, (7)

М₂^Р = gc * М₂^Н,

М₃^Р = gc * М₃^Н,

М₄^Р = gc * М₄^Н,

М₅^Р = gc * М₅^Н,

М₆^Р = gc * М₆^Н

 

Указываем, в какой точке будет максимальный расчетный изгибающий момент М^Р_max, кН^.см.

На листе формата А4 строим эпюру изгибающих моментов в масштабе.

Определяем нормативные поперечные силы в точках 2,3,4,5,6, кН

 

Q₂^H = R_A^H,

 

Q₃^H = R_A^H – F₁^H,

 

Q₄^H = R_A^H – F₁^H – F₂^H,

 

Q₅^H = R_A^H – F₁^H – F₂^H + F₃^H,

 

Q₆^H = -R_В^H

 

Указываем сечение балки, где действует максимальная нормативная поперечная сила Q^H _max, кН.

Определяем расчетные поперечные силы в токах 2,3,4,5,6, кН

 

Q₂^P = g_c * Q₂^H, (8)

Q₃^P = g_c * Q₃^H,

Q₄^P = g_c * Q₄^H,

Q₅^P = g_c * Q₅^H,

Q₆^P = g_c * Q₆^H

 

Указываем максимальную расчетную поперечную силу Q^Р _max, кН.

На листе формата А4 строим эпюру поперечных сил в масштабе.