Вычисления размеров сварки (Американский стандарт)

Данная программа выполняет расчет размера сварного шва и его ширины для всех узлов сетки на пересечении кромок удаленной детали, используя следующую процедуру.

1. Задать локальную Систему координат сварного шва (СКС) для каждого узла.
2. Определить толщину базового материала, t_b, как толщину оболочки удаленной детали.
3. Определить область сварки, A_w, на элемент длины:

   
   

   • Односторонние (ОС) швы: A_w = t_w, где t_w - ширина шва
   • Двухсторонние (ДС) швы: A_w = 2 × t_w

4. Определить момент сопротивления сечения сварки, S_w, на элемент длины:

   
   

   • Угловые ДС-швы: S_w = t_w x t_b
   • Стыковые ДС-швы: S_w = (4 / 3) × (t_w³ / t_b) – 2 × t_w² + t_w × t_b
   • Угловые или стыковые ОС-швы: S_w = t_w² / 6

5. Для каждого узла на пересечении кромок удаленного элемента рассчитать компоненты силы и момент на основе локальной системы СКС. Для ДС-швов необходимо разделить величину силы на 2 (расчеты проводятся на единицу длины сварки, а не сварного шва).

   
   

   • F_s = Поперечная сила вдоль локальной оси U_s.
   • F_w = Поперечная сила вдоль локальной оси U_w .

   • F_j = Нормальная сила вдоль локальной оси U_j. Положительные значения F_j означают, что верхняя грань удаленной оболочки подвергается сжатию.

   • M_w = Узловой изгибающий момент, действующий вдоль локальной оси сварки U_w. Положительные значения M_w означают, что верхняя грань удаленной оболочки подвергается тяге.

6. Рассчитать узловую длину, L_n, для каждого узла как сумму ½ расстояния до каждого соседнего узла.

   

7. Рассчитать компоненты нагрузки на единицу длины в зависимости от узловой длины для каждого узла:

   
   

   • f_s = (F_s / L_n) / A_w
   • f_w = (F_w / L_n) / A_w
   • f_j = (F_j / L_n) / A_w + ((M_w / L_n) / S_w)

8. Рассчитать итоговую нагрузку на единицу длины для шва, f_weld:

   
   

   • f_сварка = sqrt ( f_s ² + f_w ² + f_j ²)

9. Найти значение ширины шва, t_w, для каждого узла на пересечении кромок удаленных деталей, при условии f f_сварка = f_{допустимое}, где f_{допустимое} - прочность электрода при сдвиге.

   Допустимая прочность электрода при сдвиге для материала электрода рассчитывается следующим образом: Максимальный предел прочности при сдвиге / запас прочности. Задачи по конструированию, управляемые определенными кодами, должны соответствовать указанным здесь минимумам и стандартам.

10. Рассчитать размер сварного шва, s, для каждого узла пересекающихся кромках удаленного элемента:

    
    

    • Стыковые ОС- или ДС-швы: s = t_w
    • Угловые ОС- или ДС-швы 45^°: s = sqrt(2) × t_w