Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать icon

Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать


Скачать 44.17 Kb.
НазваниеЦель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать
Размер44.17 Kb.
ТипЛабораторная работа

Лабораторная работа


Оценка нагруженности сварного соединения и оптимизация его геометрии


Цель работы:

Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров.

После выполнения работы студент

должен знать:

- параметры соединения, которые влияют на изменение нагруженности соединения;

должен уметь:

- определять и теоретически рассчитывать нагрузку на швы соединения, пользоваться пакетом APM Joint.



Рис. 1 - Сварное соединение


Таблица 1 – Исходные данные сварного соединения

№Варианта

C,мм

N,мм

L,мм

M,мм

K,мм

F,Н

1

400

100

250

200

150

500

2

450

150

300

250

200

550

3

600

200

400

300

250

600

4

750

250

500

350

325

650

5

900

300

600

400

400

700

6

1050

350

700

450

475

750

7

1200

400

800

500

550

800

8

1400

450

900

550

625

850

9

1500

500

1000

600

700

900

10

1650

550

1100

650

775

950

11

1800

600

1200

700

850

1000

12

1950

650

1300

750

925

1500

13

2100

700

1400

800

1000

2000



1. Перенос сил и моментов в плоскость сварки (проводится по аналогии с болтовым соединением).

- приложенная сила;

; .




Рисунок 2 – Перенос сил в плоскость сварки


2. Выбор типа соединения (APM Joint)

Выбираем тип соединения однократным щелчком левой кнопки мыши на картинке с изображением сварного одностороннего таврового шва (Рис. 3, 4). Это приведет к открытию окна «Соединения сваркой»:




Рисунок 3 – Выбор пакета APM Joint




Рис. 4 – Сварка односторонним швом


2. ^ Создание конфигурации сварного шва.

Теперь нужно построить (или импортировать) конфигурацию сварного шва, которым прямоугольно-образный профиль будет приварен к плоскости. В качестве первоначальной конфигурации сварного шва выберем сварку по внешнему контуру.

Поскольку в общем случае сварной шов может быть прерывистым, т.е. незамкнутым, то выделять контур сварного шва нет необходимости. Поэтому при сварке угловыми швами соответствующие кнопки команд будут неактивны.

2.1. ^ Построение отрезков, совпадающих с внешним контуром поверхности. В рассматриваемом случае внешний контур сопрягаемой поверхности представляет собой прямоугольно -образный профиль, который можно смоделировать четырмя отрезками прямых. Для отрисовки первого вертикального отрезка следует поступить следующим образом:


^ Выбрать тип Линии Сварной шов. Т.к. только те линии, которые будут обрисованы этим типом линии воспринимаются системой сварным швом.




– нажать на панели инструментов «Рисование», выпадающая панель инструментов «Отрезок», кнопку «Через 2 точки» (меню «Рисовать»/«Отрезок»/«Через 2 точки»):



– вывести курсор мыши на рабочее поле и нажать клавишу ^ Пробел на клавиатуре; в появившемся диалоговом окне «Первая точка» ввести координаты X= 0, Y= 0:



– смещая курсор в вертикальном направлении (например, снизу вверх), нажать клавишу ^ Пробел на клавиатуре для ввода параметров отрезка с клавиатуры;

– на вкладке «Длина и угол» открывшегося диалогового окна «Вторая точка» задать длину создаваемого отрезка и угол его наклона относительно горизонтальной оси.

При первоначальном открытии диалогового окна «Вторая точка» в его полях ввода записаны текущие значения длины и угла динамического объекта:




После ввода длины отрезка и его угла нажатием кнопки «Ок» в этом диалоговом окне или клавиши Enter на клавиатуре завершаем создание вертикального отрезка.

Аналогичным образом создаем остальные стороны -образного профиля:



После соединения точек прямоугольников, получим картину, представленную на рисунке




Для удаления уже построенного отрезка необходимо нажать кнопку «Удаление» на панели инструментов «Модификация» (меню «Модификация»/«Удаление») и щелкнуть на любой точки удаляемого отрезка.

2.2. Построение скруглений. Переходим в режим построения скруглений нажатием кнопки «Скругление» , расположенной на выпадающей панели инструментов «Скругление»,панель инструментов «Модификация» (меню «Модификация»/«Скругление к двум объектам»):



Затем последовательно щелкаем левой кнопкой мыши на скругляемых объектах и внутри образованного ими угла, а в открывшемся диалоговом окне «Радиус скругления» вводим значение радиуса скругления:



^ 2.3. Импорт контура поверхности. Контур поверхности может быть также импортирован через файл формата *.dxf. Для того чтобы произвести импорт, воспользуйтесь меню Файл/Импорт, а затем в стандартном диалоговом окне укажите путь к импортируемому файлу формата *.dxf.


3. ^ Задание действующих на сварной шов силовых факторов.

В общем случае к сварному шву могут быть приложены силы, направленные как перпендикулярно к плоскости сварного шва, так и параллельно этой плоскости. В том случае, если по условию к сварному шву необходимо приложить момент, действующий относительно какой-либо из координатных осей, то следует задать соответствующую ему пару сил.

3.1.Задание сил, действующих перпендикулярно плоскости сварного шва.

^ 3.1.1. Задание сил.

Переходим в режим «Нормальная сила» нажатием соответствующей кнопки на панели инструментов «Силы» (меню «Данные»/«Нормальная сила») и щелкаем левой кнопкой мыши в том месте окна программы, которое соответствует точке приложения этой силы.




После этого откроется диалоговое окно «Нормальная сила», в поля ввода которого Приложена по x, mm и Приложена по y, mmавтоматически заносятся текущие координаты курсора. Пользователь имеет возможность их изменить в соответствии с условием задачи. В рассматриваемом случае в поля ввода диалогового окна «Нормальная сила» записываем:

– в поле ввода «Значение, Н» заданное по условию максимальное значение этого силового фактора, а именно ^ 3000;

– в полях ввода «Обозначение» и «Индекс» обозначение силы, например F1(однако эти поля могут быть и незаполненными).

Завершаем ввод нажатием кнопки «Ок». Если сила направлена «на нас», то она отрисуется в виде окружности с точкой в центре, если наоборот в виде окружности с крестиком:



^ 3.1.2. Редактирование сил.

Для редактирования заданной силы нужно перейти в режим «Модификация» нажатием кнопки на панели инструментов «Модификация» (меню «Модификация»/«Модификация»), а затем щелкнуть левой кнопкой мыши на установленной ранее силе. Далее необходимо в поле появившегося диалогового окна «Модификация силы» нажать кнопку «Свойства» и с помощью открывшегося диалогового окна «Нормальная сила» отредактировать параметры силы.

^ Для изменения координат силы можно также воспользоваться режимом «Редактирование» (кнопка  на панели инструментов «Модификация» или меню «Модификация»/«Редактирование»). Перейдя в этот режим, нужно подвести указатель мыши к подлежащей редактированию силе и, нажав левую кнопку мыши, смещать указатель мыши в нужную точку. Величина смещения может задаваться с клавиатуры после нажатия на ней любой клавиши.

3.1.3. Удаление сил. Для удаления одной из нормальных сил следует воспользоваться режимом «Удаление»  (см. п. 2.1.)

Нажатием кнопки «Удалить нормальные силы»  (меню «Данные»/«Удалить нормальные силы») можно удалить все введенные ранее нормальные силы.

3.2. Задание сил, действующих параллельно плоскости сварного шва.

5.2.1. Задание сил. Переход в этот режим происходит нажатием кнопки «Касательная сила»  на панели инструментов «Силы» (меню «Данные»/«Касательная сила»). После перехода щелкаем левой кнопкой мыши в точке приложения силы. В полях ввода Приложена по x, mm и Приложена по y, mmоткрывшегося диалогового окна «Касательная сила» автоматически записываются текущие координаты курсора. В поле ввода Приложена по z, mmследует записатьрасстояние от плоскости контактной поверхности до точки приложения силы в рассматриваемом случае оно равно 80 мм:



В группе параметров Данные выбираем способ задания Проекции.

Исходя из заданной по условию схемы нагружения, в поля ввода диалогового окна «Касательная сила» вводим следующие значения:

        в поле ввода «Х, Н»  0;

        в поле ввода «Y, Н»  3000 (знак «» показывает, что сила направлена в отрицательном направлении оси Y, т. е. вниз);



В поля ввода «Обозначение» и «Индекс» группы параметров Символы можно ввести название силы, например F2, но они могут быть и пустыми.

Завершаем ввод нажатием кнопки «Ок». Сила отрисуется в виде вектора, начало которого соответствует точке приложения силы.

5.2.2. Редактирование сил. Для редактирования заданной силы нужно перейти в режим «Модификация» нажатием кнопки  на панели инструментов «Модификация» (меню «Модификация»/«Модификация»), а затем щелкнуть левой кнопкой мыши на установленной ранее силе. Далее необходимо в поле появившегося диалогового окна «Модификация силы» нажать кнопку «Свойства» и с помощью открывшегося диалогового окна «Касательная сила» отредактировать параметры силы.

^ Для изменения координат силы можно также воспользоваться режимом «Редактирование» (кнопка  на панели инструментов «Модификация» или меню «Модификация»/«Редактирование»). Перейдя в этот режим, нужно подвести указатель мыши к подлежащей редактированию силе и, нажав левую кнопку мыши, смещать указатель мыши в нужную точку. Величина смещения может задаваться с клавиатуры после нажатия на ней любой клавиши.

^ 5.2.3. Удаление сил. Для удаления одной из касательных сил следует воспользоваться режимом «Удаление» (см. п. 2.1).

Нажатием кнопки «Удалить касательные силы»  (меню «Данные»/«Удалить касательные силы») можно удалить все введенные ранее касательные силы.

3.3. Задание момента. Момент задается с помощью команды меню   «Данные»/»Момент». В качестве точки приложения момента выбираем (приблизительно) центр тяжести построенных сварных швов. Затем необходимо в диалоговом окне задать точные координаты точки приложения (85, 50, 80) и величину момента по оси Mz= –200 Н*м. (Знак «» показывает, что момент будет направлен по часовой стрелке).





4.      Уточнение постоянных параметров для расчета.

К таким параметрам относятся материал соединяемых деталей и различные коэффициенты. Для уточнения значений этих параметров нужно перейти в соответствующий режим, нажав на панели инструментов «Главная» кнопку «Постоянные параметры»  (меню «Данные»/«Постоянные параметры.»). В открывшемся диалоговом окне «Постоянные параметры» активными будут только поля Коэффициент запаса текучести деталей крепления и Предел текучести материала деталей сопряжения, МПа.




Материал болтов (по условию это Сталь 40) задается следующим образом: в открывшемся диалоговом окне «Постоянные параметры» необходимо нажать кнопку «База данных», после чего откроется еще одно диалоговое окно    «Материал». Из выпадающего списка Типы материалов выбираем Сталь конструкционная (прокат), а из выпадающего списка Подгруппы материалов В нормализованном состоянии. Затем выбираем из списка материалов нужную строку и завершаем ввод нажатием кнопки «Ок».Соответствующие значения параметров материала для выбранного типа стали перепишутся в поля ввода диалогового окна «Постоянные параметры». Затем убеждаемся в том, что в соответствующем поле этого окна записано, что Коэффициент текучести деталей крепления равен 3.







5. ^ Выбор типа расчета: проектировочный или проверочный.

Для выбора типа расчета (проектировочный или проверочный) следует в меню Расчет/Тип выбрать Проектировочный или Проверочный. По умолчанию первым выполняется Проектировочный расчет.




Проектировочный расчет позволяет определить геометрию элементов соединения (величину катета сварного шва) по известным по условию параметрам, таким как количество и расположение сварных швов, свойства материала сварных швов, коэффициент запаса и величина внешней нагрузки. При этом расчет ведется при статическом характере нагружения.

Для выполнения проверочного расчета должна быть задана геометрия элементов соединения (величины катетов и расположение сварных швов, материал соединяемых деталей); кроме того, для определения коэффициента запаса по усталостной прочности требуется задать минимальное значение приложенных к элементам соединения нагрузок. Расчет по усталости ведется при числе циклов нагружения, превышающем базовое число циклов, т.е. в условиях длительной усталостной прочности. Кроме коэффициента запаса по усталостной прочности, в результате проверочного расчета можно получить значение коэффициента запаса по текучести.

6. ^ Выполнение расчета.

Для запуска на расчет нужно нажать кнопку «Расчет»  на панели инструментов «Главная» (меню «Расчет»/«Расчет!»).




7.Просмотр результатов расчета.

7.1. Просмотр карты напряжений. После завершения расчета на экране монитора открывается окно «Карта напряжений» с изображением сварного шва, окрашенного в различные цвета. Цветовая гамма шва отвечает цветовой шкале Касательные напряжения МПа, расположенной в левой верхней части окна.

 




7.2.Просмотр числовых результатов расчета. Для просмотра числовых результатов расчета выбираем меню Результаты и находим, что для обеспечения требуемой по условию статической прочности с коэффициентом запаса, равным 3, программа предлагает значение катета сварного шва 1,423 мм. Выполнить сварку с таким малым значением катета сварного шва проблематично. Однако, основываясь на результатах расчета, можно провести некоторую оптимизацию конфигурации сварного шва.

8.      ^ Оптимизация конфигурация сварного шва по результатам расчета.

На карте напряжений видно, что наиболее нагруженными являются горизонтальный и правый вертикальный участки сварного шва, а наименее нагруженным левый участок. Следовательно, на левом участке шов можно сделать прерывистым. Для этого удаляем левый отрезок и заменяем его двумя отрезками меньшей длины, например, по 20 мм.

Затем нужно снова повторить расчет и просмотреть полученные результаты. Убеждаемся, что после проведенной корректировки сварного шва распределение напряжений по участкам шва изменилось, а значение катета сварного шва увеличилось и стало равно 2,11 мм. Поскольку изменение величины катета незначительно, оптимизацию конфигурации сварного шва можно продолжить. Например, в соответствии с новым распределением напряжений видно, что правый вертикальный отрезок также может быть заменен отрезками меньшей длины, пусть это будет длина 20 мм.

Снова проводим расчет и видим (Рис. 5), что распределение напряжений по участкам сварного шва снова изменилось, а значение катета сварного шва опять увеличилось ненамного и стало равным 2,32 мм. Поэтому можно сделать прерывистым и горизонтальный участок шва, т. е. проварить только углы. Величина катета сварного шва при этом составит 2,45 мм. Следовательно, делаем вывод о том, что в результате оптимизации конфигурации сварного шва, т. е. при замене сплошного шва прерывистым, катет увеличился незначительно при сокращении общей длины шва относительно первоначальной примерно на 45…50%.




9. ^ Проведение проверочного расчета.

При проведении проверочного расчета можно выполнить проверку прочности сварного шва не только в условиях статического нагружения, как при проектировочном расчете, но и в условиях действия переменных нагрузок. Для перехода в режим проверочного расчета в меню Расчет/Тип выбираем Проверочный. При этом открывается окно с изображением конфигурации сварного шва. Это окно аналогично тому, с которым мы работали при проведении проектировочного расчета. Значения сил также автоматически переносятся из проектировочного расчета, но с одной особенностью для выполнения проверочного расчета нужно задавать дополнительные параметры, а именно минимальное значение каждого силового фактора. По умолчанию эти параметры равны нулю, и пользователь должен задать их значения в соответствии с расчетной схемой.

Для задания минимальных значений силовых факторов переходим в режим редактирования сил нажатием кнопки «Модификация»  на панели инструментов «Модификация» (меню «Модификация»/«Модификация»), а затем щелкаем левой кнопкой мыши на уже заданной ранее силе. Далее необходимо в поле появившегося диалогового окна «Модификация силы» нажать кнопку «Свойства» и с помощью открывшегося диалогового окна «Нормальная сила» (или «Касательная сила») отредактировать параметры силы.

В рассматриваемом случае в этих полях ввода записываем:

        Для нормальной силы (окно «Нормальная сила») в поле ввода «Min значение,Н»  1000;

        Для пары сил, образующих момент (окно «Касательная сила») в поля ввода  «MinY,Н»    2000  и  2000;

        Для касательной силы (окно «Касательная сила») в поле ввода «MinY,Н»  оставляем значение, заданное по умолчанию, т. е. 0.

После задания минимальных значений сил производим проверочный расчет, выбрав в меню Расчет  пункт Расчет.

После выполнения проверочного расчета открывается окно «Карта напряжений». Раскраска сварного шва соответствует карте касательных напряжений, возникающих в тех или иных точках сварного шва.

Для просмотра числовых результатов проверочного расчета выбираем меню Результаты и находим, что при величине катета сварного шва 2,45 мм, полученного из проектировочного расчета, коэффициент запаса прочности по пределу текучести равен 2,5, а коэффициент запаса по выносливости   1,35, т. е. меньше требуемого по условию.

10.  ^ Корректировка катета сварного шва по результатам расчета на выносливость.

При найденной конфигурации сварного шва обеспечить требуемое значение коэффициента запаса можно увеличением катета сварного шва. Для задания нового значения катета сварного шва в меню Данные выбираем Дополнительные параметры В поле ввода «Катет шва, мм» открывшегося диалогового окна следует записать значение, которое превышает 2,45, например 3, и провести расчет заново. Величину эффективного коэффициента концентрации напряжений оставляем равной 3 (значение по умолчанию).

Снова обратившись к меню Результаты, видим, что при величине катета сварного шва 3 мм, полученного из проектировочного расчета, коэффициент запаса прочности по пределу текучести равен 3,05, а коэффициент запаса по выносливости 1,78, что полностью удовлетворяет заданным условиям. Таким образом, задачу можно считать решенной.


Анализ результатов и содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Эскиз конструкции, схема сил, действующих на стык соединения с указанием точек приложения, направления и величин этих сил.

3. Результаты напряженного состояния элементов предлагаемого и заданного вариантов конструкции.

4. Выводы о вариантах оптимизации конструкции.

Похожие:

Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconЦель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать
Определять и теоретически рассчитывать нагрузку на швы соединения, пользоваться пакетом apm joint
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconЦель работы Порядок выполнения работы
Цель работы : Знать основные единицы физических величин и дольные единицы измерений
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconФедеральное агентство морского и речного транспорта
Цель работы: Анализ геометрических параметров зубчатых колёс, изготовляемых методом обкатки. Влияние корригирования на геометрические...
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconПотенциометрическое определение железа (III) в растворе Цель работы
Цель работы: ознакомление с методом потенциометрического титрования. Определение конечной точки титрования по кривым титрования,...
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать icon“Измерение параметров синусоидального сигнала осциографом С1-72” Цель работы.
Знакомство с С1-72 его возможностями, органами управления устройством и методикой работы с ним
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconЦель работы
Ознакомиться с приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные данные в табл. 1
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconЦель работы
Ознакомиться с приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные данные в табл. 1
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconРекомендации по выполнению курсовой работы
Студент должен выполнить один из вариантов курсовой работы в соответствии с последними цифрами студенческого шифра: студенты, шифр...
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconПрактическое занятие №7
Цель работы – определение вариантов очередности обработки подвижного состава в транспортных узлах при взаимодействии различных видов...
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать iconЛабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы
Определение коэффициента трения скольжения при помощи наклонной плоскости статическим и динамическим методами
Цель работы: Определение нагруженности сварного соединения при вариации геометрических параметров. После выполнения работы студент должен знать icon1. Умышленно-недобросовестное исполнение обязанностей, уклонение от работы или злостный срыв работы при соблюдении видимости выполнения ее.
Ассимиляция изменений использование в новых условиях готовых умений и навыков без их существенного изменения
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы