Расчет статически неопределимых систем

Наука о прочности, жесткости и надежности элементов инженерных конструкций

Передачи коническими колесами. Классификация. Кинематика и геометрия конических передач

Расчет сварных соединений.

При изготовлении металлических конструкций часто применяется сварка с помощью электрической дуги.

Впервые электрическая дуга была открыта русским ученым проф. В. В. Петровым в 1802 г. Обнаружив плавление металла в пламени полученной им электрической дуги, проф. Петров указал на возможность использования этого явления в технике. Однако электрическая дуговая сварка была изобретена лишь в конце XIX века русскими инженерами Н. Н. Бенардосом (1882 г.) нашим земляком и Н. Г. Славяновым (1888 г.) и получила впоследствии широкое распространение во всем мире.

Сущность электросварки по методу Славянова заключается в том, что, расплавляя электрической дугой материал электрода (сталь), заполняют им стык соединяемых элементов, также прогреваемых дугой до температуры плавления. В результате, после остывания расплавленного металла, образуется шов, прочно соединяющий стыкуемые элементы. Схема сварки показана на Рис.1. Электрическая дуга горит между металлическим электродом и свариваемым металлом, расплавляя электрод и кромки соединяемых элементов металла, между которыми образуется так называемая сварочная ванна. Общие понятия о деформации изгиба. Весьма часто стержни подвергаются действию поперечной нагрузки или внешних пар При этом в поперечных сечениях стержня возникают изгибающие моменты, т.е. внутренние моменты, плоскость действия которых перпендикулярна плоскости поперечного сечения стержня.



Рис.1. Технологическая схема сварки.

Для защиты плавящегося металла от попадания вредных включений из окружающего воздуха на поверхность электрода наносится толстая защитная обмазка, выделяющая при плавлении электрода большое количество шлака и газов, благодаря чему плавящийся металл изолируется от окружающего воздуха.

Этим обеспечивается высокое качество металла сварного шва, механические свойства которого могут резко ухудшиться под влиянием кислорода и азота воздуха (при отсутствии обмазки или при тонкой обмазке). С той же целью автоматическая сварка производится под слоем флюса, защищающим плавящийся металл от попадания кислорода и азота воздуха.

При правильном выборе конструкции соединений, материалов и технологии сварки сварные соединения по надежности не уступают заклепочным при действии как статических, так и динамических нагрузок (в том числе ударных и знакопеременных). В то же время электросварка имеет ряд преимуществ перед клепкой, из которых важнейшими являются меньшая трудоемкость сварочных работ и отсутствие ослабления сечений соединяемых элементов отверстиями. Это дает значительную экономию средств и металла, помимо экономии, получаемой за счет большей компактности соединений. Большие экономические выгоды, приносимые электросваркой, и даваемое ею упрощение конструкций привели в последнее время к постепенному вытеснению заклепочных соединений сварными.

Значительное развитие электросварка получила в СССР благодаря трудам советских ученых Патона, Вологдина, Никитина, Хренова и др., разработавших новые методы сварки, обеспечивающие высокую прочность соединений.

Методы расчета сварных соединений тесно связаны с технологией сварки, причем для многих видов соединений расчет носит весьма условный характер. Вообще методику расчета сварных соединений нельзя еще считать установившейся.

Что касается норм допускаемых напряжений для материала швов, то они принимаются различными в зависимости от способа сварки (ручная и автоматическая), а также от состава и толщины защитной обмазки электродов.

В таблице приведены допускаемые напряжения для сварных швов в конструкциях из стали марки ст. 3 по существующим нормам.

Таблица. Допускаемые напряжения при сварке.

При проверке прочности сварных швов учитывается возможный непровар в начале шва и образование кратера в конце. Поэтому расчетная длина шва принимается меньшей, чем действительная или проектная на 10 мм. Уравнение Мещерского

 При выводе уравнения Мещерского будем исходить из следующих соображений. Пусть точка, масса которой изменяется с течением времени, в момент t имела массу m (t) и абсолютную скорость υ. Тогда количество движения этой точки в момент t равно

k = m(t) υ.

 Пусть далее к данной точке за время dt присоединилась другая  точка с массой dm (t), обладающая в момент присоединения конечной абсолютной скоростью u.

 Тогда в момент t+dt образуется одна точка с массой m (t)+ dm (t), имеющая скорость υ +dυ и количество движения

 Поскольку в момент t количество движения указанной системы равнялось m (t) υ + udm, то приращение количества движения будет равно

С другой стороны, dk = dS, где dS — элементарный импульс равнодействующей силы F. Следовательно,

откуда

где u — υ = υr — относительная скорость присоединенной к точке
массы (рис. 138).
Тогда

где

называется реактивной силой.

Критерии работоспособности и расчет деталей машин (теплостойкость, виброустойчивость, надежность). - Соединения. Классификация. Резьбовые соединения. Виды резьб. Основные геометрические размеры. - Момент завинчивания, взаимодействие между винтом и гайкой, КПД, самоторможение

Высокий уровень нагружения может вызвать разрушение, т. е. разделение тела на части.