Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Производство сварных конструкций» Н. Новгород 2010 (стр. 3 из 6)
Задача 5. Кронштейн, сваренный из двух пластин стыковым швом № 1, присоединен к соседнему элементу конструкции в тавр угловыми швами № 2 и нагружен силой
кН, направленной под углом 
к его оси. Конструкция изготовлена из стали Ст. 3. Провести проверочный расчет сварных швов № 1 и № 2: 
мм, 
мм, 
мм, 
мм, 
мм: 
мм. 
Решение
Полагаем, что швы выполнены ручной дуговой сваркой, электродами обыкновенного качества Э42. Тогда допускаемые напряжения
МПа, 
МПа, 
.Производим проверочный расчет стыкового шва № 1. Сварной шов № 1 воспринимает следующие нагрузки:
– продольную силу
Н,– поперечную нагрузку
Н,– изгибающий момент
Н×мм.Эпюры напряжений от перечисленных нагрузок в сечении шва № 1 будут иметь следующий вид:
; 
; 
. 
Наиболее опасными с точки зрения величины действующих напряжений в сечении шва № 1 будут точки 1 и 2.
Нормальные напряжения в т. 1 шва № 1:
,где
– момент сопротивления поперечного сечения шва; 
, 
МПа.По условию прочности это напряжение не должно превышать допускаемого нормального для сварного шва
МПа. Так как 
, то прочность в т. 1 сечения шва № 1 удовлетворительная.В т. 2 шва № 1 действуют нормальные и касательные напряжения, поэтому для оценки прочности в этой точке необходимо определить эквивалентные напряжения:
, 
, 
,где
– максимальный статический момент отсеченной части сечения шва; 
– момент инерции сечения шва. 
МПа, 
мм3, 
мм4, 
МПа, 
МПа 
.Таким образом, прочность шва № 1 удовлетворительная.
Производим проверочный расчет угловых швов № 2. Сварные швы № 2 воспринимают следующие нагрузки:
– продольную силу
Н,– поперечную нагрузку
Н,– изгибающий момент
Н×мм.Эпюры напряжений от перечисленных нагрузок в расчетном сечении швов №2 будут иметь следующий вид:
, 
, 
.где
– осевой момент инерции контура швов в сечении II – II. 
Направление действия касательных напряжений показано на рисунке:
Как видно из эпюр касательных напряжений, в угловых швах наиболее нагруженными точками являются периферийные т. 1. Напряжение в т. 1 от продольной нагрузки
МПа,от поперечной нагрузки –
МПа,от изгибающего момента –
, 
, 
МПа.Определяем результирующее напряжение в т. 1 углового шва:
МПа 
.Следовательно, прочность сварных швов № 2 неудовлетворительная. Для снижения действующих в них расчетных напряжений и повышения несущей способности швов необходимо увеличить катет.
Задача 6. Консоль двутаврового сечения приварена к колонне угловыми швами по всему контуру своего сечения и нагружена силой
, как показано ниже на рисунке Конструкция изготовлена из стали Ст. 3, швы выполнены ручной дуговой сваркой электродами обыкновенного качества Э42. Определить катеты швов, приваривающих полку и стенку. 
МПа, 
МПа, 
кН, 
мм, 
мм, 
мм, 
мм, 
мм. 
Решение
Определяем действующие нагрузки на угловые швы. В плоскости присоединения действуют:
– поперечная нагрузка
кН,– изгибающий момент
Н×мм.Катеты швов определяем из системы уравнений:
.Пренебрегая слагаемыми, содержащими
, 
и т. д., получаем 
, 
мм4, 
Решая последнюю систему уравнений, находим
мм, 
мм.Так как при расчете угловых швов не учитывалась поперечная нагрузка, которую по условной методике расчета воспринимают только вертикальные швы, производим проверку выбранных швов по расчетным напряжениям в т. 1 (см. рис. выше). В этой точке действуют касательные напряжения от момента
и от поперечной нагрузки 
: