2.1 如圖2-34所示鋼材在單向拉伸狀態下的應力－應變曲線，請寫出彈性階段和非彈性階段的關係式。
圖2-34圖
（a）理想彈性－塑性b）理想彈性強化
解：（1）彈性階段：
非彈性階段：（應力不隨應變的增大而變化）
（2）彈性階段：
非彈性階段：
2.2如圖2-35所示的鋼材在單向拉伸狀態下的曲線，試驗時分別在a、b、c解除安裝至零，則在三種情況下，解除安裝前應變、解除安裝後殘餘應變及可恢復的彈性應變各是多少？
圖2-35 理想化的圖
解：（1）a點：
解除安裝前應變：
解除安裝後殘餘應變：
可恢復彈性應變：
（2）b點：
解除安裝前應變：
解除安裝後殘餘應變：
可恢復彈性應變：
（3）c點：
解除安裝前應變：
解除安裝後殘餘應變：
可恢復彈性應變：
2.3試述鋼材在單軸反覆應力作用下，鋼材的曲線、鋼材疲勞強度與反覆應力大小和作用時間之間的關係。
答：鋼材曲線與反覆應力大小和作用時間關係：當構件反覆力時，即材料處於彈性階段時，反覆應力作用下鋼材材性無變化，不存在殘餘變形，鋼材曲線基本無變化；當時，即材料處於彈塑性階段，反覆應力會引起殘餘變形，但若載入－解除安裝連續進行，鋼材曲線也基本無變化；若載入－解除安裝具有一定時間間隔，會使鋼材屈服點、極限強度提高，而塑性韌性降低（時效現象）。
鋼材曲線會相對更高而更短。另外，載一定作用力下，作用時間越快，鋼材強度會提高、而變形能力減弱，鋼材曲線也會更高而更短。
鋼材疲勞強度與反覆力大小和作用時間關係：反覆應力大小對鋼材疲勞強度的影響以應力比或應力幅（焊接結構）來量度。一般來說，應力比或應力幅越大，疲勞強度越低；而作用時間越長（指次數多），疲勞強度也越低。
2.4試述導致鋼材發生脆性破壞的各種原因。
答：（1）鋼材的化學成分，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）不合理的結構細部設計影響，如應力集中等；（6）結構或構件受力性質，如雙向或三向同號應力場；（7）結構或構件所受荷載性質，如受反覆動力荷載作用。
2.5 解釋下列名詞：
（1）延性破壞
延性破壞，也叫塑性破壞，破壞前有明顯變形，並有較長持續時間，應力超過屈服點fy、並達到抗拉極限強度fu的破壞。
（2）損傷累積破壞
指隨時間增長，由荷載與溫度變化，化學和環境作用以及災害因素等使結構或構件產生損傷並不斷積累而導致的破壞。
（3）脆性破壞
脆性破壞，也叫脆性斷裂，指破壞前無明顯變形、無預兆，而平均應力較小（一般小於屈服點fy）的破壞。
（4）疲勞破壞
指鋼材在連續反覆荷載作用下，應力水平低於極限強度，甚至低於屈服點的突然破壞。
（5）應力腐蝕破壞
應力腐蝕破壞，也叫延遲斷裂，在腐蝕性介質中，裂紋尖端應力低於正常脆性斷裂應力臨界值的情況下所造成的破壞。
（6）疲勞壽命
指結構或構件中在一定恢復荷載作用下所能承受的應力迴圈次數。
2.6 一兩跨連續梁，在外荷載作用下，截面上a點正應力為，，b點的正應力，，求梁a點與b點的應力比和應力幅是多少？
解：（1）a點：
應力比： 應力幅：
（2）b點：
應力比： 應力幅：
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、質量等級a（無衝擊功要求）的沸騰鋼（碳素結構鋼）
（2）q345d：屈服強度、質量等級d（要求提供-200c時縱向衝擊功）的特殊鎮靜鋼（低合金鋼）
（3）q390e：屈服強度、質量等級e（要求提供-400c時縱向衝擊功）的特殊鎮靜鋼（低合金鋼）
（4）q235d：屈服強度、質量等級d（要求提供-200c時縱向衝擊功）的特殊鎮靜鋼（碳素結構鋼）
2.8根據鋼材下選擇原則，請選擇下列結構中的鋼材牌號：
（1）在北方嚴寒地區建造廠房露天倉庫使用非焊接吊車梁，承受起重量q>500kn的中級工作制吊車，應選用何種規格鋼材品種？
（2）一廠房採用焊接鋼結構，室內溫度為-100c，問選用何種鋼材？
答：（1）要求鋼材具有良好的低溫衝擊韌性效能、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？各項指標可用來衡量鋼材哪些方面的效能？
答：主要機械效能指標：屈服強度、極限強度以及伸長率或，其中，屈服強度、極限強度是強度指標，而伸長率或是塑性指標。
2.10影響鋼材發生冷脆的化學元素是哪些？使鋼材發生熱脆的化學元素是哪些？
答：影響鋼材發生冷脆的化學元素主要有氮和磷，而使鋼材發生熱脆的化學元素主要是氧和硫。
第三章3.1 試設計圖所示的用雙層蓋板和角焊縫的對接連線。採用q235鋼，手工焊，焊條為e4311，軸心拉力n＝1400kn(靜載，設計值)。主機板-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小於被連線板件的橫截面積．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計值＝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， = t-2= 12-2=10mm；較厚主體金屬板的厚度t＝20mm，因此，＝1.5＝1.
5＝6.7mm7mm，所以，取角焊縫的焊腳尺寸＝10mm，滿足：≥≥
a)採用側面角焊縫時因為b＝400mm＞200mm(t＝12mm)因此加直徑d＝15mm的焊釘4個，由於焊釘施焊質量不易保證，僅考慮它起構造作用。
側面角焊縫的計算長度為
＝n／(4)＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm
滿足= 8= 8×10 ＝80mm＜＜60＝60×10＝600mm條件。
側面角焊縫的實際長度為
＝+ 2＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm
如果被連板件間留出縫隙10mm，則蓋板長度為
= 2+10 = 2×340+10 = 690mm
b)採用三面圍焊時正面角焊縫承擔的力為
＝b×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106n
側面角焊縫的計算長度為
＝(-)／(4)＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm
=80mm＝ 8＝8×10＝80mm，取==80mm
由於此時的側面角焊縫只有一端受起落弧影響，故側面角焊縫的實際長度為
＝＋= 80＋10 ＝ 90mm，取90mm，則蓋板長度為
＝2+10＝2×90十10＝190mm
3.2 如圖為雙角鋼和節點板的角焊縫連線。q235鋼，焊條e4311。
手工焊，軸心拉力n＝700kn(靜載，設計值)。試：1)採用兩面側焊縫設計.
(要求分別按肢背和肢尖採用相同焊腳尺寸和不同焊縫尺寸設計)； 2)採用三面圍焊設計。
解角焊縫強度設計值＝160／mm2,t1=10mm,t2=12mm
(肢背)；和＝10-
＝mm(肢尖)。因此，在兩面側焊肢背和肢尖採用相同焊腳尺寸時，取＝＝＝8mm；在兩面側焊肢背和肢尖採用不同焊腳尺寸時，取=＝10mm, =＝8mm；在三面圍焊時，取＝＝＝＝6 mm。均滿足≤＜條件。
1)採用兩面側焊，並在角鋼端部連續地繞角加焊2
a)肢背和肢尖採用相同焊腳尺寸時:
＝0.65×7×105／2＝2.275×105n
＝0.35×7×105／2＝1.225×105n
需要的側面焊縫計算長度為
＝2.275×105／(0.7×8×160)＝254mm
＝1.225×105／(0.7×8×160)＝137mm
則均滿足要求
肢背上的焊縫實際長度和肢尖上的焊縫實際長度為
＝+=254＋8＝262 mm，取270 mm
＝+=137＋8＝145 mm，取150 mm
b)肢背和肢尖採用不同焊腳尺寸時:
＝2.275×105n1.225×105n
需要的側面焊縫計算長度為
＝2.275×105／(0.7×10×160)＝203mm
＝1.225×105／(0.7×8×160)＝137mm
則均滿足要求
肢背上的焊縫實際長度和肢尖上的焊縫實際長度為
＝+=203＋8＝211 mm，取220 mm
＝+=137＋8＝145 mm，取150 mm
2)採用三面圍焊
正面角焊縫承擔的力為，
＝2×0.7b＝2×0.7×8×100×1.22×160＝2.186×105n
肢背和肢尖上的力為
＝0.65×7×105-2.186×105／2＝3.457×105n
＝0.35×7×105-2.186×105／2＝1.357×105n
所需側面焊縫計算長度為
＝3.457×105／(2×0.7×8×160)＝193mm
＝1.357×105／(2×0.7×8×160)＝76mm
則均滿足要求。
肢背上的焊縫實際長度和肢尖上的焊縫實際長度為
＝+＝193＋8＝201mm，取210mm
＝＋＝76＋8＝84mm，取90mm
3.3 節點構造如圖所示。懸臂承托與柱翼緣採用角焊縫連線，q235鋼，手工焊，焊條e43型，焊腳尺寸hf＝8mm。試求角焊縫能承受的最大靜態和動態荷載n。
解 a)幾何特性
確定焊縫重心的座標為
=0.7×8(2003/12+2×72×1002)=1.18×107mm4 =0.
7×8[200×152 +2×723/12+2×72×(72/2-15)2]=9.56×105mm4
=+=1.18×107+9.56×105=1.27×107mm4
b)內力計算
t＝ne＝n(a＋l1-)＝n(80＋150-15)＝215n
v＝nc)焊縫驗算
＝215n×100／(1.27×107)＝1.69×10-3n
＝215n×(72-15)／(1.27×107)＝9.65×10-4n
＝n／[0.7×8(200+72×2)]＝5.19×10-4n
代入下式, ，
當承受靜載時，解得n=76.84kn
當承受動載時，解得n=71.14kn
3.4 試設計圖所示牛腿中的角焊縫。q235鋼，焊條e43型，手工焊，承受靜力荷載n＝100kn(設計值)。
解角焊縫的強度設計值＝160n／mm2
鋼結構基本原理
17.自動埋弧焊角焊縫焊腳尺寸最小值為 1.5根號t 1 mm。側面角焊縫最小計算長度應不小於8hf和40mm，最大計算長度在承受靜載或間接動荷載時應不大於60hf，承受動荷載應不大於40hf。18.實際軸心壓桿的板件寬厚比限值是根據板件屈曲臨界應力與構件整體屈曲臨界應力相等原則確定的。19.軸心壓...
鋼結構基本原理
一 選擇題 1 q235鋼按照質量等級分為a b c d四級，由a到d表示質量由低到高，其分類依據是 c a 衝擊韌性 b 冷彎試驗 c 化學成分 d 伸長率 2 某構件發生了脆性破壞，不經檢查可以肯定下列問題中 對該破壞無直接影響 a a 鋼材的屈服點過低 b 構件的荷載增加速度過快 c 存在冷加...
鋼結構基本原理複習
影響鋼材效能的因素 化學成分的影響，成材過程的影響，鋼材的硬化影響，溫度的影響，複雜應力作用的影響，應力集中的影響，參與應力的影響，反覆荷載作用的影響。受剪連線的普通螺栓的破壞形式？防止方法？1 栓柱被剪斷 2 鋼板孔壁被擠壓破壞 3 鋼板被拉斷 4 端部鋼板衝剪破壞 5 螺桿受彎破壞。前三種破壞需...