исследовательская часть дипломного проекта. ИЧ25docx. В настоящее время большинство металлических конструкций изготавливают используя дуговую сварку плавлением
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
1.2. Обоснование выбранных направлений исследований Проведенный анализ литературных и патентных источников показал, что работоспособность сварных тавровых соединений с односторонними швами изучена недостаточно полно. В частности, не учтено влияние асимметрии таких соединений на величину максимальных напряжений и соответственно отсутствуют достоверные оценки несущей способности таких соединений. Это особенно актуально для тавровых односторонних соединений, выполняемых без подготовки кромок. Поэтому необходимо провести исследование распределения рабочих напряжений в таком соединении и выработать направление, которое обеспечило более равномерное распределение напряжений с минимальным участием изгиба в формировании поля напряжений. Целью данной работы и является частичное устранение имеющегося пробела, проведение конечно-элементного анализа напряженного состояния одностороннего таврового сварного соединения на базе прикладной программы «ANSYS». При разработке новых конструкций следует учитывать перспективность сварных соединений с составными конструктивными элементами, которые в ряде случаев обеспечивают значительное повышение технико-экономических характеристик конструкции. Для достижения указанной цели предполагается решить следующие задачи: Провести анализ напряженного состояния одностороннего таврового соединения методами механики материалов. Разработать конечно-элементную модель для расчета одностороннего таврового сварного соединения и провести ее отладку. Выполнить расчеты, полей напряжений в тавровых соединениях с односторонними швами и провести их анализ. Разработать и запатентовать новую, более эффективную конструкцию сварного таврового соединения, основанного на использовании составных конструктивных элементов. 1.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Как было показано в разделе 1.1, в практике изготовления сварных конструкций находят широкое применения односторонние тавровые сварные соединения. Такие соединения имеют ряд недостатков, которые предопределяют их низкую несущую способность, особенно при наличии непроваров. Это особенно актуально при большой толщине соединяемой детали. При оценке их несущей способности обычно указывают на необходимость полного проплавления вертикального листа, которое должно исключить уменьшение рабочего сечения и концентрацию напряжений в корне одностороннего шва [31, 32]. При этом недостаточно внимания уделяется влиянию асимметрии одностороннего таврового соединения, которая может привести к дополнительной нагрузке на его элементы. Аналогичное явление описано в работе [28], где показано, что попытка повысит прочность паяного таврового соединения за счет несимметричного конструктивного элемента, увеличивающего площадь спая, привела Недооценка этого фактора может привести к недостаточно обоснованным рекомендациям по конструированию и технологии изготовления тавровых сварных соединений с односторонними швами. Характерным примером является приведенная в работе [33] рекомендация по уменьшению объема наплавленного металла в сварном тавровом соединении за счет уменьшения угла скоса кромки вертикального листа с 45о до 30о . При этом авторы работы [33] считают возможным увеличить притупление кромки вертикального листа с 2-х до 5 мм и отмечают, что за счет этого объем наплавленного металла уменьшается в 1,9 раза. Макроструктура этого соединения показана на рисунке 1.13, из которого видно, что толщина вертикального листа δ = 26 мм, горизонтальный катет выступающей части сварного шва k= 9 мм, причем, в соединении имеется непровар, величиной а = 5 мм, обусловленный нерасплавившимся притуплением. Суммируя напряжения для соединения, показанного на рисунке 2, будем пользоваться выражением с учетом уменьшения высоты рабочего сечения на величину непровара, а также увеличения эксцентриситета е на величину а/2. Тогда получим следующую расчетную формулу:  (1.3)В результате расчетов получаем  Следовательно, при оценке эффективности полученного в работе [33] результата необходимо учитывать, что снижение расхода наплавленного металла в 1,9 раза приводит к более, чем двукратному росту максимальных напряжений в корне сварного шва, обусловленному асимметрией соединения. Последнее свидетельствует о недостаточной обоснованности рекомендаций, предлагаемых в работах [33, 34], необходимости их уточнения и разработки новых, более эффективных решений. Для успешного решения поставленной задачи необходим анализ влияния размеров таврового одностороннего сварного соединения на величину максимальных суммарных напряжений в корне сварного шва.Чтобы оценить это влияние были проведены расчеты по формуле (1.3). Принняты следующие обозначения:  ,  . Результаты расчетов сводены в таблицу 1.δ  |