Контрольная работа по сопротивлению материалов на тему ЗАДАНИЕ №1 РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ. ЗАДАНИЕ № 2 РАСЧЕТ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ. ЗАДАНИЕ № 3 РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:
катет шва к [мм], марка стали, способ сварки, силы P1 и P2 [кН].
Сила P1 приложена постоянно, сила P2 действует циклически.
Определить: длину шва Lш.
Варианты исходных данных
№ варианта Катет шва
к, мм Марка стали Способ сварки Силы, кН
Р1 Р2
2-13 5 ВСтЗсп П/автомат 16 103

Решение:
Расчетную длину шва можно найти из условия прочности:

где:
 - коэффициент, учитывающий действие знакопеременных нагрузок на сварные соединения;
lр - расчетная длина шва, [м].
Тогда длина шва определится как:
=0,8*160=128МПа

=(16+103)/4*0,8*0,43*128=0,68м
где:

= 1/(1,16*1,7+0,56)-(1,16*1,7-0,56)*0,14 = 0,43
здесь:
к - эффективный коэффициент концентрации напряжений, зависящий от материала (см. табл. 3.1);
a и b - коэффициенты, которые находятся по формулам:

a = 240 / 207 = 1,16; b = 240 / 430 = 0,56;
где  Т , в ,  -1 - пределы текучести, прочности и выносливости соответственно. Их значения выбираются по таблице ПРИЛОЖЕНИЯ 2;
r - коэффициент асимметрии цикла, в данном случае:
=16/(16+103)=0,14
Искомая длина шва находится как:
= 0,69м

ЗАДАЧА 3













Исходные данные:
катет шва к [мм], марка стали, способ сварки, силы P1 и P2 [кН], плечи этих сил а1 и а2 [мм], диаметр вала d [мм]. Силы P1 и P2 действуют попеременно, циклически.
Варианты исходных данных
№ варианта Катет шва
к, мм Марка стали Способ сварки Силы, кН Плечо силы, мм D, мм
Р1 Р2 a1 a2
3-13 5 ВСтЗсп Ручн. Э42 15,5 4,0 145 110 70

Проверить: прочность сварного соединения прикрепления рычага к валу.
Решение:
Определим моменты от действия сил P1 и P2 , [кН•М]:

=15,5*0,11 = 1,705 кН·м
= 4*0,145 = 0,58 кН·м
Определим коэффициент асимметрии цикла r, который в данном случае будет равен:
=0,58 / 1,705 = 0,34
где: Mтin - минимальный момент, а Mтax - максимальный из моментов M1 и M2.
Допускаемое напряжение при циклическом нагружении определится в данном случае из условия прочности:

где:
lш - длина шва, lш = d, [м];=3,14*0,07 = 0,2198м
 - коэффициент, учитывающий действие знакопеременных нагрузок на сварные соединения:

= 1/(1,16*1,7+0,56)-(1,16*1,7-0,56)*0,34 = 0,49

здесь:
к - эффективный коэффициент концентрации напряжений, зависящий от материала (см. табл. 3.1),
a и b - коэффициенты, которые находятся по формулам:

a = 240 / 207 = 1,16; b = 240 / 430 = 0,56;

где Т , в , -1 - пределы текучести, прочности и выносливости соответственно (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 2).
= 1750 / 2*0,07/2*0,7*0,005*0,2198 = 32,7 МПа < 0,49*128 = 62,72Мпа
=0,8*160=128Мпа max  ['] прочность данного сварного соединения будет соответствовать приложенной нагрузке.

ЗАДАЧА 4












Исходные данные: катет шва к [мм], марка стали, способ сварки, силы P1 и P2[кН], размер плеча а [мм].
Сила P1 действует постоянно, сила P2 действует циклически.
Определить: длину шва Lш.
Варианты исходных данных
№ варианта Катет шва
к, мм Марка стали Способ сварки Силы, кН Размер плеча
а, мм
Р1 Р2
4-13 5 ВСтЗсп П/автомат 53 6,0 760


Решение:
Суммарное касательное напряжение в шве  определяется как геометрическая сумма касательных напряжений от приведенных усилий P и M:

=0,8*160=128МПа

где:

где: (см. рис. 4.1-4.3),
М1 = 53*0,76 =40,28 кНм
М2 = 6*0,76 =4,56 кНм













lр - расчетная длина шва, [м];
 - коэффициент, учитывающий действие знакопеременных нагрузок на сварные соединения,

= 1/(1,16*1,7+0,56)-(1,16*1,7-0,56)*0,9 = 0,8

здесь:
к - эффективный коэффициент концентрации напряжений, зависящий от материала (см. табл. 3.1);
a и b - коэффициенты, которые находятся по формулам:

a = 240 / 207 = 1,16; b = 240 / 430 = 0,56;

где Т , в , -1 - пределы текучести, прочности и выносливости соответственно (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 2);
r - коэффициент асимметрии цикла, который в данном случае будет равен:
=53/6+53 = 0,9