Смирнова Ж.В. Решение задач при проектирование сварных конструкций: Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Производство сварных конструкций». – Н.Новгород: ВГИПУ, 2010.-32с.
Методические указания предназначены для оказания помощи студентам при решение задач проектирования сварных конструкций, приведены примеры по расчету, что позволяет студентам самостоятельно работать по расчетам сварных конструкций.
ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Известны два принципа сварных конструкций и соединений:
– по допускаемым напряжениям;
– по предельному состоянию, по расчетным сопротивлениям.
Принцип расчета по допускаемым напряжениям применяется при проектировании машиностроительных конструкций. В расчете по этому принципу конструкция рассматривается в рабочем состоянии под действием нагрузок, допускаемых при ее нормальной эксплуатации, нормативных нагрузок
. Условие прочности конструкции или соединения заключается в том, чтобы напряжения от нормативных нагрузок не превышали некоторого допускаемого напряжения. Допускаемое напряжение при растяжении для основного материала сварной конструкции называют основным допускаемым напряжением
. Допускаемые напряжения от других видов нагрузок и для материала сварных швов определяются как производные от 
: 
,где
– предел текучести материала; 
– коэффициент запаса прочности, принимаемый обычно равным 1,4…1,6.Условия прочности по этому принципу записываются в следующем виде:
, 
.где
и 
– нормативные продольная сила и изгибающий момент; 
и 
– площадь поперечного сечения рассчитываемого элемента конструкции и момент сопротивления. Принцип расчета по предельному состоянию, по расчетным сопротивлениям, используется при проектировании строительных конструкций. При расчете на прочность по этому принципу конструкция рассматривается в своем предельном состоянии, т.е. в таком, при котором она перестает сопротивляться внешним силовым воздействиям и теряет свою несущую способность. Величину напряжений в конструкции определяют при некоторой расчетной нагрузке, которая представляет наибольшее возможное значение нагрузки на конструкцию в период ее эксплуатации, способной привести к нарушению нормальной работы конструкции:
, 
, 
.где
и 
– расчетные нагрузки; 
– коэффициент надежности или коэффициент перегрузки, = 1,1…1,3; 
– расчетное напряжение. Расчетом предусматривается, что наибольшее расчетное напряжение
в конструкции должно быть не больше минимально возможного значения предельного напряжения, называемого расчетным сопротивлением R: 
.где
– нормативное сопротивление материала, которое для стали равно ; 
– коэффициент безопасности по материалу, коэффициент однородности материала. Условия прочности по этому принципу записываются в следующем виде:
, 
.где m – коэффициент условий работы.
Значения допускаемых напряжений, расчетных сопротивлений, коэф-фициентов
, 
, m определяются отраслевыми стандартами.МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача 1. Две пластины из алюминиевого сплава В92Т соединены встык косым швом, выполненным аргонодуговой сваркой с применением присадочного материала Св-АК5. Толщина пластин 10 мм. Определить угол наклона
косого шва для обеспечения равнопрочности сварного шва и основного металла. Концы шва выведены на технологические планки. Расчет выполнить по предельному состоянию. 
Решение
По учебнику [2, с. 324-325. прил. 10 и 12] определяем расчетные сопротивления для шва и основного металла (
= 190 МПа, 
= 150МПа и
= 90 Мпа). Проверяем отношение расчетного сопротивления на срез для сварного шва к расчетному нормальному сопротивлению основного металла:
. Так как это отношение меньше 0,5, то проводим проверку прочности сварного шва на действие как касательных, так и нормальных напряжений.
Из условия равнопрочности по действию нормальных напряжений находим
, 
, 
. Из условия равнопрочности по действию касательных напряжений определяем
, 
, 
, 
. Оптимальный угол наклона косого шва
должен быть 
, в то же время 
и 
. Для наглядности определения оптимального угла , удовлетворяющего всем этим условиям, изображаем числовую ось и находим область существования . 
Таким образом, для обеспечения условия равнопрочности сварного шва и основного металла угол наклона косого шва должен быть
. Задача 2. Сконструировать и рассчитать прикрепление к косынке фермы стержня фермы, состоящего из двух швеллеров № 10, исходя из условия равнопрочности швов и швеллеров. Узел выполнить из стали Ст. 3. Расчет выполнить по допускаемым напряжениям.