钢结构简答题
9页1、1、为什么能把钢材简化为理想的弹塑性材料?答:从钢材拉伸时的应力应变曲线可以看到,钢材有较明显的弹性、屈服阶段,但当应力达屈服点后,钢材应变可达23,这样大的变形,虽然没有破坏,但结构或构件已不适于再继续承受荷载,所以忽略弹塑性阶段,而将钢材简化为理想的弹塑性材料。2、塑性和韧性的定义,两者有何区别,冷弯性能和冷作硬化对结构设计的意义是什么? 答:塑性是指当应力超过屈服点后,能产生显著的残余变形而不立即断裂的性质;韧性是指塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性同塑性有关,但不完全相同,是强度和塑性的综合表现。冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变形时,对发生裂缝的抵抗能力,可检验钢材的冷加工工艺和检查钢材的内部缺陷。钢材冷加工过程中引起的钢材硬化称为冷作硬化,冷作硬化可能使材料变脆。3、为什么承受动力荷载的重要结构要通过刨边、扩孔等方法清除其冷加工的边缘部分?答:钢结构冷加工时会引起钢材的局部冷作硬化,从而使材料强度提高,塑性、韧性下降,使钢材变脆。因此,对承受动力荷载的重要结构要通过刨边、扩孔等方法清除其冷加工的边缘部分,从而防止脆性破坏。 4、请说明角焊缝焊脚尺寸不应太大、太小的原因
2、及焊缝长度不应太长、太短的原因? 答: 焊脚尺寸太大施焊时较薄焊件容易烧穿;焊缝冷却收缩将产生较大的焊接变形;热影响区扩大容易产生脆裂。焊脚尺寸太小,焊接时产生的热量较小,焊缝冷却快,容易产生裂纹;同时也不易焊透。焊缝长度过短,焊件局部加热严重,会使材质变脆;同时起、落弧造成的缺陷相距太近,严重影响焊缝的工作性能。焊缝长度过长,应力沿长度分布不均匀,两端应力可能达到极限值而先破坏,中部则未能充分发挥其承载能力。5、试述焊接残余应力对结构工作的影响? 答: 残余应力对结构静力强度一般没有影响,因为它是自相平衡力系,只要材料能发生塑性变形,其静力强度是不变的。但当材料不能发展塑性时,则可能发生脆性破坏,即各点的外加应力和其残余应力相加达到材料的抗拉强度 fy ,该点即破坏,从而降低构件的承载力。残余应力将减少构件的刚度,因残余应力与外加应力相加,将使某些部分提前进入塑性而不再承担以后增加的荷载。残余应力使构件刚度减小,因而对稳定承载力有不利影响,特别是对工字形截面的弱轴影响更大。双向或三向残余拉应力场,将增加材料的脆性倾向,也将降低疲劳强度。6、正面角焊缝和侧面角焊缝在受力上有什么不同?当
3、作用力方向改变时,又将如何? 答:正面角焊缝受力较复杂,但沿焊缝长度方向应力分布比较均匀,且正面角焊缝承载力较高;侧面角焊缝受力相对简单,主要承受沿着焊缝长度方向的剪应力,剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀,两边大、中间小,侧缝的承载力较低,但侧缝塑性较好,两端出现塑性变形后,应力重分布,所以当焊缝长度在规定的范围内时,剪应力应仍按均布计算。 当作用力方向改变时,将它分解成分别垂直于焊缝长度方向和沿焊缝长度方向的应力,分别按正面角焊缝和侧面角焊缝算出 和 ,且要求 。 7、对接焊和角焊缝有何区别? 答:对接焊缝为 或 ,即由相连两板件接触面间填充焊条施焊形成,为保证质量,对接焊缝常需坡口;角焊缝如 或 ,即在焊件侧边施焊形成。从受力上讲,对接焊缝受力无偏心,但对接焊缝常需坡口,施工麻烦,且对焊件的长度精确度要求较高;而角焊缝则相反,受力偏心,但焊接无需坡口,施工较方便。8、如何减小焊接应力和焊接变形? 答:减小焊接应力和焊接变形的方法有: 采取合理的施焊次序;尽可能采用对称焊缝;施焊前给构件一个和焊接变形相反的预变形;可能情况下焊前预热,焊后保温慢慢冷却;焊后采用人工或机械方法消除焊接变形
4、。 9、高强度螺栓的预拉力起什么作用?预拉力的大小与承载力之间有什么关系? 答:通过高强螺栓的预拉力,使连接构件受压,从而在连接面上产生摩擦力来抗剪。在传力摩擦面的抗滑移系数一定的情况下,预拉力越大,高强螺栓的抗剪承载力就越大,每个摩擦型高强螺栓的抗剪承载力为: 。高强度螺栓的抗拉承载力也随预拉力的增大而增大,即 。10、摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有什么区别? 答:摩擦型高强度螺栓连接的板件间无滑移,靠板件接触面间的摩擦力来传递剪力,而承压型高强螺栓容许被连接板件间产生滑移,其抗剪连接通过螺栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力,所以承压型高强度螺栓比摩擦型高强度螺栓抗剪承载力大,但变形也大。11、为什么要控制高强度螺栓的预拉力,其设计值是怎样确定的? 答:高强螺栓的应用,不论是受剪力连接、受拉力连接还是拉剪连接中,其受力性能主要是基于螺栓对板件产生的压力,即紧固的预拉力,即使是承压型的连接,也是部分利用这一性能,因此,控制预拉力是保证高强螺栓连接质量的一个关键性因素。 高强螺栓预拉力设计值是这样确定的:基于钢材的屈服强度,考虑材料的不均匀性,为防止预拉力的松弛而需要的超张拉以及拧紧螺栓
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