2023年鋼結(jié)構(gòu)基本原理課后習(xí)題答案(第二版)

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦鋼結(jié)構(gòu)基本原理課后習(xí)題答案(第二版)其次章

2.1如圖2-34所示鋼材在單向拉伸狀態(tài)下的應(yīng)力－應(yīng)變曲線，請寫出彈性階段和非彈性階段的σε-關(guān)系式。

tgα'=E'

fy0fy0

tgα=E圖2-34σε-圖

（a）抱負彈性－塑性

（b）抱負彈性強化

解：

（1）彈性階段：tanEσεαε==?

非彈性階段：yfσ=（應(yīng)力不隨應(yīng)變的增大而變化）（2）彈性階段：tanEσεαε==?非彈性階段：'()tan'()tanyyyyfffEfE

σεαεα

=+-=+-

2.2如圖2-35所示的鋼材在單向拉伸狀態(tài)下的σε-曲線，實驗時分離在A、B、C卸載至零，則在三種狀況下，卸載前應(yīng)變ε、卸載后殘余應(yīng)變cε及可恢復(fù)的彈性應(yīng)變yε各是多少？

2235/yfNmm=2270/cNmmσ=0.025Fε=522.0610/ENmm=?2'1000/ENmm=

fy

σ

圖2-35抱負化的σε-圖

解：

（1）A點：卸載前應(yīng)變：5

2350.001142.0610

yfE

ε=

=

=?

卸載后殘余應(yīng)變：0cε=

可恢復(fù)彈性應(yīng)變：0.00114ycεεε=-=

（2）B點：卸載前應(yīng)變：0.025Fεε==卸載后殘余應(yīng)變：0.02386ycfE

εε=-

=

可恢復(fù)彈性應(yīng)變：0.00114ycεεε=-=

（3）C點：卸載前應(yīng)變：0.0250.0350.06'

cy

FfEσεε-=-

=+=

卸載后殘余應(yīng)變：0.05869c

cE

σεε=-

=

可恢復(fù)彈性應(yīng)變：0.00131ycεεε=-=

2.3試述鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下，鋼材的σε-曲線、鋼材疲勞強度與反復(fù)應(yīng)力大小和作用時光之間的關(guān)系。

答：鋼材σε-曲線與反復(fù)應(yīng)力大小和作用時光關(guān)系：當(dāng)構(gòu)件反復(fù)力yfσ≤時，即材料處于彈性階段時，反復(fù)應(yīng)力作用下鋼材材性無變化，不存在殘余變形，鋼材σε-曲線基本無變化；當(dāng)yfσ>時，即材料處于彈塑性階段，反復(fù)應(yīng)力會引起殘余變形，但若加載－卸載延續(xù)舉行，鋼材σε-曲線也基本無變化；若加載－卸載具有一定時光間隔，會使鋼材屈服點、極限強度提高，而塑性韌性降低（時效現(xiàn)象）。鋼材σε-曲線會相對更高而更短。另外，載一定作用力下，作用時光越快，鋼材強度會提高、而變形能力削弱，鋼材σε-曲線也會更高而更短。

鋼材疲勞強度與反復(fù)力大小和作用時光關(guān)系：反復(fù)應(yīng)力大小對鋼材疲勞強度的影響以應(yīng)力比或應(yīng)力幅（焊接結(jié)構(gòu)）來量度。普通來說，應(yīng)力比或應(yīng)力幅越大，疲勞強度越低；而作用時光越長（指次數(shù)多），疲勞強度也越低。

2.4試述導(dǎo)致鋼材發(fā)生脆性破壞的各種緣由。

答：（1）鋼材的化學(xué)成分，如碳、硫、磷等有害元素成分過多；（2）鋼材生成過程中造成的缺陷，如夾層、偏析等；（3）鋼材在加工、使用過程中的各種影響，如時效、冷作硬化以及焊接應(yīng)力等影響；（4）鋼材工作溫度影響，可能會引起藍脆或冷脆；（5）不合理的結(jié)構(gòu)細部設(shè)計影響，如應(yīng)力集中等；（6）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力性質(zhì)，如雙向或三向同號應(yīng)力場；（7）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所受荷載性質(zhì)，如受反復(fù)動力荷載作用。

2.5解釋下列名詞：

（1）延性破壞

延性破壞，也叫塑性破壞，破壞前有顯然變形，并有較長持續(xù)時光，應(yīng)力超過屈服點fy、并達到抗拉極限強度fu的破壞。

（2）損傷累積破壞

指隨時光增長，由荷載與溫度變化，化學(xué)和環(huán)境作用以及災(zāi)難因素等使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生損傷并不斷堆積而導(dǎo)致的破壞。

（3）脆性破壞

脆性破壞，也叫脆性斷裂，指破壞前無顯然變形、無預(yù)兆，而平均應(yīng)力較小（普通小于屈服點fy）的破壞。

（4）疲勞破壞

指鋼材在延續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力水平低于極限強度，甚至低于屈服點的驟然破壞。

（5）應(yīng)力腐蝕破壞

應(yīng)力腐蝕破壞，也叫延遲斷裂，在腐蝕性介質(zhì)中，裂紋尖端應(yīng)力低于正常脆性斷裂應(yīng)力

臨界值的狀況下所造成的破壞。（6）疲勞壽命

指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中在一定恢復(fù)荷載作用下所能承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。

2.6一兩跨延續(xù)梁，在外荷載作用下，截面上A點正應(yīng)力為21120/Nmmσ=，

2280/Nmmσ=-，B點的正應(yīng)力2120/Nmmσ=-，22120/Nmmσ=-，求梁A點與B點

的應(yīng)力比和應(yīng)力幅是多少？解：（1）A點：

應(yīng)力比：2180

0.667120

σρσ=

=-=-應(yīng)力幅：2maxmin12080200/Nmmσσσ=-=+=V

（2）B點：

應(yīng)力比：1220

0.167120

σρσ=

==應(yīng)力幅：2maxmin20220100/Nmmσσσ=-=-+=V

2.7指出下列符號意義：(1)Q235AF(2)Q345D(3)Q390E

(4)Q235D

答：

（1）Q235AF：屈服強度2235/yfNmm=、質(zhì)量等級A（無沖擊功要求）的沸騰鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼）

（2）Q345D：屈服強度2345/yfNmm=、質(zhì)量等級D（要求提供-200C時縱向沖擊功

34kAJ=）的特別冷靜鋼（低合金鋼）

（3）Q390E：屈服強度2390/yfNmm=、質(zhì)量等級E（要求提供-400C時縱向沖擊功

27kAJ=）的特別冷靜鋼（低合金鋼）

（4）Q235D：屈服強度2235/yfNmm=、質(zhì)量等級D（要求提供-200C時縱向沖擊功

27kAJ=）的特別冷靜鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼）

2.8按照鋼材下挑選原則，請?zhí)暨x下列結(jié)構(gòu)中的鋼材牌號：

（1）在北方寒冷地區(qū)建筑廠房露天倉庫使用非焊接吊車梁，承受起分量Q>500KN的中級工作制吊車，應(yīng)選用何種規(guī)格鋼材品種？

（2）一廠房采納焊接鋼結(jié)構(gòu)，室內(nèi)溫度為-100C，問選用何種鋼材？

答：（1）要求鋼材具有良好的低溫沖擊韌性性能、能在低溫條件下承受動力荷載作用，可選Q235D、Q345D等；（2）要求滿足低溫可焊性條件，可選用Q235BZ等。

2.9鋼材有哪幾項主要機械指標(biāo)？各項指標(biāo)可用來衡量鋼材哪些方面的性能？

答：主要機械性能指標(biāo)：屈服強度yf、極限強度uf以及伸長率5δ或10δ，其中，屈服強度yf、極限強度uf是強度指標(biāo)，而伸長率5δ或10δ是塑性指標(biāo)。

2.10影響鋼材發(fā)生冷脆的化學(xué)元素是哪些？使鋼材發(fā)生熱脆的化學(xué)元素是哪些？答：影響鋼材發(fā)生冷脆的化學(xué)元素主要有氮和磷，而使鋼材發(fā)生熱脆的化學(xué)元素主要是氧和硫。第三章

3.1試設(shè)計圖所示的用雙層蓋板和角焊縫的對接銜接。采納Q235鋼，手工焊，焊條為E4311，軸心拉力N＝1400KN(靜載，設(shè)計值)。主板-20×420。

解蓋板橫截面按等強度原則確定，即蓋板橫截面積不應(yīng)小于被銜接板件的橫截面積．因此蓋板鋼材選Q235鋼，橫截面為-12×400，總面積A1為A1＝2×12×400＝9600mm2＞A＝420×20＝8400mm2

直角角焊縫的強度設(shè)計值w

ff＝160N／mm2(查自附表1.3)

角焊縫的焊腳尺寸：較薄主體金屬板的厚度t＝12mm，因此，

h=t-2=12-2=10mm；較厚主體金屬板的厚度t＝20mm，因此，min,fh＝1.5t＝＝6.7mm≈7mm，所以，取角焊縫的焊腳尺寸fh＝10mm，滿足：max,fh≥fh≥min,fh

a)采納側(cè)面角焊縫時由于b＝400mm＞200mm(t＝12mm)因此加直徑d＝15mm的焊

釘4個，因為焊釘施焊質(zhì)量不易保證，僅考慮它起構(gòu)造作用。側(cè)面角焊縫的計算長度wl為

wl＝N／(4fhwff)＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm

滿足min,wl=8fh=8×10＝80mm＜wl＜60fh＝60×10＝600mm條件。側(cè)面角焊縫的實際長度fl為

fl＝wl+2fh＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm假如被連板件間留出縫隙10mm，則蓋板長度l為l=2fl+10=2×340+10=690mm

b)采納三面圍焊時正面角焊縫擔(dān)當(dāng)?shù)牧?N為

3N＝ehBfβwff×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N側(cè)面角焊縫的計算長度wl為

wl＝(N-3N)／(4ehwff)＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mmwl=80mmw,minl≤＝8f