Фонды оценочных средств "Основы расчета и проектирования сварных конструкций"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

 УЧРЕЖДЕНИЕ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

«РОССОШАНСКИЙ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

РАССМОТРЕНО	СОГЛАСОВАНО
на заседании ПЦК Протокол №1 от 28 августа 2019 года Руководитель________Виткалова Г.А.	Зам. дир по УИР __________________________ /Ведринцев В.В./ «28» августа 2019 года

ФОНДЫ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

МДК.02.01 Основы расчета и проектирования сварных конструкций

для специальности: 22.02.06 «Сварочное производство»

форма обучения: очная

г. Россошь,  2019 г.

Задания для оценки освоения по МДК.02.01 Основы расчета и проектирования сварных конструкций

Раздел ПМ. Выполнять расчеты и конструирование сварных соединений и конструкций.

Тема 1.1.  Сварные соединения и узлы

Проверяемые результаты обучения: З3, З5-З9; У6

Практическое занятие № 1.

Наименование работы: Изучение основных типов сварных соединений  и их применение в сварочном производстве  

Порядок выполнения практической работы

1. Изучить теоретическую часть.

2. Выполнить задание

3. Сделать отчет.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Практическое занятие №2

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Определение допускаемых напряжений для заданной марки стали

Порядок выполнения практической работы

1. Изучить теоретическую часть.

2. Выполнить задание. Заполнить таблицу.

3. Сделать отчет.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Практическое занятие №3

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет стыковых и угловых видов соединений.

Порядок выполнения практической работы

     1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

     2.  Провести проверку прочности стыкового  сварного соединения по трем видам нагружения  для РДС, нагрузка статическая.   В случае невыполнения любого условия прочности  сконструировать новое соединение ( т.е. расчетом определить  изменение одного из размеров соединения для выполнения  этого условия прочности

Практическое занятие №4

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет стыкового соединения при действии моментов в плоскости  и перпендикулярно плоскости

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности стыкового  сварного соединения по двум видам нагружения  для РДС, нагрузка статическая.                                                             

В случае невыполнения любого условия прочности  сконструировать новое соединение ( т.е. расчетом определить  изменение одного из размеров соединения для выполнения  этого условия прочности).

Практическое занятие №5

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет нахлесточного сварного соединения на растяжение

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности стыкового  сварного соединения по двум видам нагружения  для РДС, нагрузка статическая.                                                             

Практическое занятие №6

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет нахлесточного соединения  на действие момента

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности стыкового  сварного соединения для РДС, нагрузка статическая.                                                             

Практическое занятие № 7

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет тавровых соединений  на растяжение

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности таврового  сварного соединения для РДС, нагрузка статическая.                                                              

Практическое занятие № 8

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет таврового соединения на прочность при действии момента  в плоскости соединения

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности таврового  сварного соединения для РДС, нагрузка статическая.                                                             

В случае невыполнения любого условия прочности  сконструировать новое соединение ( т.е. расчетом определить  изменение одного из размеров соединения для выполнения  этого условия прочности).

Практическая работа №9   

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет углового шва на совместное действие изгибающего момента и поперечной силы

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности таврового  сварного соединения для РДС, нагрузка статическая.                                                             

Практическое занятие №10

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет углового шва на совместное действие изгибающего и крутящего  моментов

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности таврового  сварного соединения для РДС, нагрузка статическая.                                                             

Практическое занятие № 11

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет соединения сварного точечного по ГОСТ 14776-79 (электрозаклепка)

Порядок выполнения практической работы

1.Ознакомиться с нижеприведенным теоретическим материалом  и составить конспект

2.  Провести проверку прочности таврового  сварного соединения для РДС, нагрузка статическая.                                                             

В случае невыполнения любого условия прочности  сконструировать новое соединение ( т.е. расчетом определить  изменение одного из размеров соединения для выполнения  этого условия прочности).

Решение задач.

Задача 1. .Проверить прочность стыкового сварного соединения листов сечением b x S на совместное действие расчетных изгибающего момента М и продольной силы N в соответствий с рисунком 1.

Материал листов - сталь, сварка ручная с полным проваром и визуальным кон­тролем качества. Шов выводится на выводные планки (Lш = b).

Расчеты выполнить по предельному состоянию

Задача 2. Две пластины из алюминиевого сплава В92Т соединены встык косым швом, выполненным аргонодуговой сваркой с применением присадочного материала Св-АК5. Толщина пластин 10 мм. Определить угол наклона  косого шва для обеспечения равнопрочности сварного шва и основного металла. Концы шва выведены на технологические планки. Расчет выполнить по предельному состоянию.

Контрольная работа №1 по теме: Сварные соединения и узлы

1.      Каковы особенности сварных конструкций?

2.      Как работают сварные соединения и узлы под нагрузкой?

3.      Какие требования предъявляются к сварным конструкциям на этапе проектирования?

4.      Какое основное уравнение принимают для расчета сварных конструкций по допускаемым напряжениям?

5.      Какие существуют виды расчетов на прочность сварных конструкций?

6.      В чем состоит принцип расчета по предельным нагрузкам?

7.      Каким образом производится оценка прочности по коэффициентам запаса?

8.      Какие недостатки присущи расчету по допускаемым напряжениям?

9.      Чем определяются предельные состояния конструкции?

10   Дайте характеристику сварных соединений, выполненных контактной сваркой (назначение, виды, основные требования).

11    Дайте характеристику сварных соединений, выполненных специальными способами сварки.

12    Опишите особенности сварных соединений, полученных при сварке пластмасс. Клееносварные соединения.

13    Опишите причины, вызывающие концентрацию напряжений в сварных со­единениях. Как распределяются напряжения в стыковых сварных соединениях?

14    Укажите, как распределяются напряжения в нахлесточных и тавровых со­единениях,  назовите меры, применяемые для снижения их концентрации.

15    Назовите основные меры предупреждения и снижения концентрации напряжений в сварных конструкциях.

21   Объясните причины возникновения сварочных деформаций и напряжений, их влияние на прочность сварных конструкций.

22    Поясните, как производится выбор расчетных сопротивлений и допускаемых напряжений сварных соединений?

23    Объясните в чем особенность расчета сварных стыковых (прямых и косых) швов на прочность при действии осевой нагрузки.

24    Объясните в чем особенность расчета сварных стыковых соединений при одновременном действии изгибающего момента и поперечной силы; совместном действии изгибающего момента и продольной силы?

25    Объясните в чем особенности расчета на прочность нахлесточных соединений при действии осевой нагрузки?

26   Назовите основные конструктивные требования, предъявляемые к стыковым, нахлесточным, угловым и тавровым соединениям.

Контрольная работа№1

Вариант1

1.Определить предельно допустимые напряжения, возникающие в сварном соединении;

2.Определить предельно допустимые напряжения с учетом влияния способа сварки;

3.Определить длину шва, обеспечивающего работоспособность сварного соединения;

4.Осуществить сравнительный анализ минимально рекомендуемой длины с расчетной;

5.При отрицательном результате, внести изменения и осуществить повторный расчет.

Исходные данные:

1.Материал сталь 14 ХГС;

2.Предел текучести материала σ_т =  345Мпа;

3.Тип сварного соединения: нахлесточный;

4.Толщина свариваемых кромок: 12 мм

5.Длина сварного соединения: 2000 мм;

6.Способ сварки: автоматическая под слоем флюса;

7.Степень ответственности конструкции: ответственная;

8.Продольная сила (растягивающая) N=: 750кН.

9.Сечение деталей: 1-12х500; 2-12х460

10.Величина катета 5мм.

Рисунок 1. Эскиз сварного соединения

Справочный материал

1.Расчетные формулы

[σ]= σ_т/n ,      β*[σ]= [σ];      [τ] =0,6* [σ];       τ = ≤ [τ] ;          F_ш =n*K*L_ш

Минимальная длина нахлесточного сварного соединения    L_ш ≤ 50К

L_ш= ≤ 50К

Вариант2

1.Определить предельно допустимые напряжения, возникающие в сварном соединении;

2.Определить предельно допустимые напряжения с учетом влияния способа сварки;

3.Определить толщину деталей  (шва), обеспечивающего работоспособность сварного соединения;

4.Осуществить сравнительный анализ минимально рекомендуемой длины с расчетной;

5.При отрицательном результате, внести изменения и осуществить повторный расчет.

Исходные данные:

1.Материал сталь 14 ХГС;

2.Предел текучести материала σ_т =  345Мпа;

3.Тип сварного соединения стыковое;

4.Толщина свариваемых кромок: 5 мм

5.Длина сварного соединения: 2000 мм;

6.Способ сварки: автоматическая под слоем флюса;

7.Степень ответственности конструкции: ответственная;

8.Продольная сила (растягивающая) N=: 1500кН.

9.Сечение деталей: 1-12х500; 2-12х460

10.Величина катета 5мм.

Рисунок 1. Эскиз сварного соединения

Справочный материал

1.Расчетные формулы

[σ]= σ_т/n ,      β*[σ]= [σ];      [τ] =0,6* [σ];       τ = ≤ [τ] ;          F_ш =n*K*L_ш

Минимальная длина нахлесточного сварного соединения    L_ш ≤ 50К

L_ш= ≤ 50К

2.n коэффициент запаса прочности назначается от 1,2 до 2,5 в зависимости от степени ответственности конструкции

3. β -коэффициент, учитывающий влияние способа сварки на предельно допустимые напряжения. Для автоматической сварки под слоем флюса β=1,0

Практическое занятие №12

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет и конструирование сварной балки

Порядок выполнения практической работы:

Подбор поперечного сечения сварной двутавровой балки

Конструирование сварной двутавровой балки симметричного сечения

Проверка прочности и компоновка сечения сварной двутавровой балки

Контрольная работа по теме: Балочные конструкции

1. Опишите основные типы балок и область их применения.

2. Опишите методику предварительного подбора сечения сварных балок.

3. Объясните, как выбирается высота сварной балки?

4. Опишите методику выбора толщины стенки сварной балки.

5. Опишите, как определяются основные размеры поясов сварных балок?

6.Опишите методику проверки балки на прочность, жесткость и устойчивость.

7.Объясните, как обеспечивается общая устойчивость балки?

8 Опишите, как производится проверка и обеспечивается местная устойчивость сжатых элементов балки?

9 Объясните, как выполняется конструктивное оформление сварных стыков балок (заво­дских и монтажных)?

Задача

Балка пролета L свободно установлена концами на опоры и нагружена сосредо­точенными силами и равномерно распределенной нагрузкой q .

Требуется подобрать поперечное сечение сварной составной балки, проверить его прочность по нормальным напряжениям.

Материал балки – сталь марки Ст3. Допускаемое напряжение для основного металла при растяжении . Предельный прогиб  .

Данные для решения задачи взять из таблицы

Практическое занятие №13

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет и проектирование сварной колонны.

Порядок выполнения практической работы:

Подбор и проверка поперечного сечения центрально-сжатой сплошной колонны двутаврового сечения

Подбор и проверка поперечного сечения центрально-сжатой сквозной колонны

Расчет и конструирование баз и оголовков сварных колонн.

Практические занятия №14

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Проектирование и расчет сварной фермы.

Порядок выполнения практической работы:

Определение усилий в стержнях фермы.

Подбор поперечного сечения сжатых элементов фермы

Подбор поперечного сечения растянутых элементов фермы.

Практические занятия №15

Наименование работы: Расчет и конструирование резервуара

Расчет прочности котла железнодорожной цистерны

Конструирование обечайки и эллиптического днища котла цистерны 

 Контрольное занятие по теме: «Сварные колонны и стойки. Сварные фермы. Листовые (оболочковые) конструкции»

Контрольные вопросы

1.    Назовите основные типы колонн и область их применения.

2.     Объясните особенности конструирования центрально-сжатых сплошных ко­лонн.

3.    Объясните методику расчета на прочность и устойчивость центрально-сжатых сплошных колонн.

4.    Объясните методику расчета на прочность и устойчивость центрально-сжатых сквозных колонн.

5.    Объясните особенности расчета на прочность и устойчивость сквозных колонн.

6.    Назовите основные типы ферм и область их применения.

7.    Опишите методику определения усилий в стержнях ферм методом вырезания узлов

 8.Дайте общую характеристику и классификацию трубопроводов.

 9. Приведите характеристику составных частей трубопроводов: линия, деталь, элемент, узел, блок, секция, плеть.

10. Дайте общую характеристику и укажите особенности а также, классификацию конструкций оболочкового типа и область их применения.

Задача

Подобрать двутавровое сечение сварной колонны высотой Н и проверить его прочность при действии расчетной силы N , приложенной в центре сечения.

Материал конструкции - сталь марки Ст3пс6-1. Предельная гибкость [λ]=120.

Данные для решения задачи взять из рисунка 3 и таблицы 3.

Практические занятия №16

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет сварных барабанов

Порядок выполнения практической работы:

1.Прочитать вводную часть к практическому занятию. Овчинников В.В. Расчет и проектирование сварных конструкций. Практикум и курсовое проектирование- .М.: Издательский центр «Академия», 2013. стр164-170

2.Получить от преподавателя вариант и чертеж сварной детали.

3.начертить схему нагружения сварной детали.

4.Выбратьпорядок расчета сварной детали исходя из условий задачи.

5. Выполнить расчет сварной детали на прочность.

6.Сделать выводы.

Практическое занятие № 17

Проверяемые результаты обучения: З3, З6, З7, З8, З10; У3, У6

Наименование работы: Расчет зубчатых колес

Порядок выполнения  работы:

1.Прочитать вводную часть к практическому занятию. Овчинников В.В. Расчет и проектирование сварных конструкций. Практикум и курсовое проектирование- .М.: Издательский центр «Академия», 2013. стр171-189

2.Получить от преподавателя вариант и чертеж сварной детали.

3.начертить схему нагружения сварной детали.

Контрольное занятие

1.Какие особенности присущи сварным машиностроительным деталям и узлам?

2.Каков порядок проведения расчета на прочность сварного барабана?

3.В чем заключается особенности проверки устойчивоси стенки барабана?

4. Как оценивают прочность угловых швов зубчатых колес и шкивов?

5.Каковы особенности расчета прочности сварного шкива со ступицами?

Материалы к экзамену:

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №1

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1.      Требования предъявляются к сварным конструкциям на этапе проектирования.

2.      Основные типы ферм и область их применения.

Задание.

Определите расчётное усилие в нахлесточном соединении с двумя фланговыми швами, если R = 15 х 10⁷Па, k = 0,01м, l = 0,1м.

Определите размер соединяемых элементов (ширину листов) l из учёта обеспечения прочности стыкового сварного шва. Растягивающая сила N = 400 Н, γ_n=0,95. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы выполнены из стали С245, γ_с=1. Толщина листов t=8 мм (рис. 1).

Рис. 1 Конструкция стыкового шва.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №2

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1.      Принцип расчета по предельным нагрузкам.

2.      Характеристика и классификация трубопроводов.

Задание

Рассчитайте прикрепление двух уголков 2∟90×90×7 к фасонке фермы толщиной t=10мм (рис.1). На стержень действует сжимающее усилие N =300кН, γ_n=1,0. Сварка ручная электродуговая выполняется электродами Э50А. Коэффициент условия работы γ_с=0,95.

Рис. 1 Прикрепление уголков к фасонке фермы

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №3

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1.      Виды расчетов на прочность сварных конструкций.

2.      Характеристику составных частей трубопроводов: линия, деталь, элемент, узел, блок, секция, плеть.

Задание

Проверьте прочность стыкового сварного шва. Сталь С235. Сварка ручная электродуговая электродами Э42А с визуальным контролем качества шва. На соединение действует сжимающее усилие N =280кН, γn=0,95, γn=1,0.

Рис. 1. Стыковое сварное соединение

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №4

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1.Работа сварных соединений и узлов под нагрузкой.

2. Методика выбора толщины стенки сварной балки.

Задание 

Определите расчётное растягивающее усилие N (предельное состояние) стыкового шва пластин толщиной 16мм, длиной шва = 350 мм и стали марки Ст3.

Используйте справочные данные: для стали Ст3 R= 2100 кгс/см².

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №5

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1. Основные типы балок и область их применения.

2. Порядок проведения расчета на прочность сварного барабана.

Задание

Определите расчётное усилие в нахлесточном соединении с двумя фланговыми швами, если R  = 15 х 107Па, k = 0,01м, l = 0,1м.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №6

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1. Основные типы колонн и область их применения.

2. Методика расчета на прочность и устойчивость центрально-сжатых сплошных колонн.

Задание. Сконструировать и рассчитать присоединение втавр элемента таврового соединения из стали Ст. 3, растягиваемого усилием  кН,  мм,  мм,  мм,  МПа.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №7

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1.Общая характеристика, особенности , классификация конструкций оболочкового типа и область их применения.

2. Особенности  сварных машиностроительных деталей и узлов.

Задание  

Определите расчётное растягивающее усилие N (предельное состояние) стыкового шва пластин толщиной 12мм, длиной шва = 300 мм и стали марки Ст3.

Используйте справочные данные: для стали Ст3 R= 2100 кгс/см².

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №7

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1. Методика предварительного подбора сечения сварных балок.

2. Как оценивают прочность угловых швов зубчатых колес и шкивов.

Задание

Определите расчётное усилие в нахлесточном соединении с двумя фланговыми швами, если R = 15 х 10⁷Па, k = 0,01м, l = 0,2м.

Определите размер соединяемых элементов (ширину листов) l из учёта обеспечения прочности стыкового сварного шва. Растягивающая сила N = 300 Н, γ_n=0,95. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы выполнены из стали С245, γ_с=1. Толщина листов t=5 мм (рис. 1).

Рис. 1 Конструкция стыкового шва.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №7

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1. Основное уравнение принимают для расчета сварных конструкций по допускаемым напряжениям.

2. методику расчета на прочность и устойчивость центрально-сжатых сквозных колонн.

Задание

Рассчитайте прикрепление двух уголков 2∟90×90×7 к фасонке фермы толщиной t=10мм (рис.1). На стержень действует сжимающее усилие N =250кН, γ_n=1,0. Сварка ручная электродуговая выполняется электродами Э50А. Коэффициент условия работы γ_с=0,95.

Рис. 1 Прикрепление уголков к фасонке фермы

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №8

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1. Особенности сварных конструкций.

2. Объясните, как выбирается высота сварной балки.

Задание

 

Дано: Р=200 (кн); S=300 (мм) t=4 (мм) σв=320 (МПа) n=1,2 β=0,8       Найти: σ

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №9

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1. Особенности конструирования центрально-сжатых сплошных ко­лонн.

2. Методика предварительного подбора сечения сварных балок.

 Дано:

S1=2,5 (мм) S2=3 (мм)  k1=4 (мм) k2=3 (мм) P=250 (кн) σв=320 (МПа)  n=1,2  β=0,7 L=1(м)

Найти: σ

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №10

МДК.02.01 Профессия 22.02.06 «Сварочное производство»

Группа  СП – 191с

1. Объясните особенности расчета на прочность и устойчивость сквозных колонн.

2. Работа сварных соединений и узлов под нагрузкой.

Задание. Сконструировать и рассчитать присоединение втавр элемента таврового соединения из стали Ст. 3, растягиваемого усилием  кН,  мм,  мм,  мм,  МПа.