Расчет деформаций, возникающих при сварке поясных швов балки двутаврового поперечного сечения

Введение

Одной из важных проблем при производстве сварных конструкций является определение сварочных деформаций и напряжений, влияние которых на характеристики сварных соединений и конструкций в процессе эксплуатации весьма разнообразно. Наличие сварных деформаций и напряжений приводит к отклонениям действительных геометрических форм и размеров от проектных, что, в свою очередь, увеличивает трудоемкость изготовления сварной конструкции, снижает эксплуатационные качества, способствует понижению устойчивости и несущей способности, затрудняет сборку отдельных узлов, а в некоторых случаях делает ее невозможной.

Расчетно-графическая работа заключается в расчете деформаций, возникающих при сварке поясных швов балки двутаврового поперечного сечения. Результатом работы являются значения прогибов балки для различных вариантов последовательности выполнения сварочных операций, и что служит основанием для выбора рациональной последовательности выполнения сварных швов.

1.  Задание

 

Основные размеры свариваемой балки:

L = 7м;

H = 220мм;

B₁ = 130мм;

B₂ = 150мм;

δ₁ = 6мм;

δ₂ = 6мм;

δ₃ = 5мм.

Материал: 09Г2С.

Способ сварки: Ручная дуговая сварка покрытыми электродами.

Поперечное сечение сварной двутавровой балки представлено на рисунке 1.

 

2. Выбор конструктивного оформления и размеров сварных соединений

В соответствии с ГОСТ 5264-80 [5] выберем двустороннее тавровое сварное соединение без скоса кромок Т3. Эскиз данного сварного соединения показан на рисунке 2. Минимальный катет данного сварного соединения 6 мм.

Рисунок 2 – Конструктивные элементы:

а) подготовленных кромок свариваемых деталей; б) сварного шва.

 

3. Выбор ориентировочных режимов сварки

Режимы однодуговой сварки неплавящимся электродом сплава АМГ6М приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Режимы сварки под флюсом материала 09Г2С [1, стр. 103]

Толщина металла, мм	6
Сила тока, А	175
Напряжение, В	20
Скорость сварки, м/ч	15
Диаметр электрода, мм	4,0

4. Расчет геометрических характеристик сечений

Произведем расчет геометрических характеристик сечений балки. Для проверки правильности расчетов используем средства пакета САПР «КОМПАС».

Определим координату  центра тяжести, величину эксцентриситета  и момент инерции относительно оси y I₁ балки состоящей из элементов 1 и 3.

Рисунок 3 – Эскиз поперечного сечения балки состоящей из элементов 1 и 3.

Найдем координату центра тяжести фигуры 1:

Координаты центра тяжести балки состоящей из элементов 1 и 3 по отношению к выбранным осям z и y определяются по формуле:

 

где Si – площадь i-й фигуры; zi – координата ее центра тяжести.

Найдем величину эксцентриситета :

 

Найдем момент инерции I₁:

 

 

Определим координату  центра тяжести, величину эксцентриситета  и момент инерции относительно оси y I₂ балки состоящей из элементов 2 и 3.

 

Рисунок 4 – Эскиз поперечного сечения балки состоящей из элементов 2 и 3.

Найдем координату центра тяжести фигуры 2:

Координаты центра тяжести балки состоящей из элементов 2 и 3 по отношению к выбранным осям z и y определяются по формуле:

 

где Si – площадь i-й фигуры; zi – координата ее центра тяжести.

Найдем величину эксцентриситета :

 

Найдем момент инерции I₂:

 

Определим координату  центра тяжести и момент инерции относительно оси y I_Σ балки состоящей из элементов 1,2 и 3.

 

Рисунок 5 - Эскиз поперечного сечения балки состоящей из элементов 1, 2 и 3.

Координаты центра тяжести балки состоящей из элементов 1, 2 и 3 по отношению к выбранным осям z и y определяются по формуле:

 

Найдем момент инерции I_Σ: