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高等钢结构笔记
第一章
1.钢材轧制过程对钢材性能的影响
热轧可以破坏钢锭的铸造组织,细化钢材的晶粒,并消除显微组织的缺陷,浇注时形成的气泡、裂纹和疏松,克在高温和压力下焊合。经过热轧后,钢材组织密实,力学性能得到改善。这种改善主要体现在沿轧制方向上,从而使钢材在一定程度上不再各向同性体。经过轧制之后,钢材内部的非金属夹渣物被压成薄片,出现分层(夹层)现象。分层使钢材沿厚度方向受拉性能大大恶化,因此沿轧制方向力学性能较好,沿厚度方向力学性能较差。
2.残余应力对强度和稳定的影响
因为残余应力自相平衡且与外荷载无关,故对强度没有影响。而残余应力的存在,使得部分截面提前进入塑性区,截面弹性区减小,因而刚度也随之减小,导致构件稳定承载力降低。
3.冷加工、焊接对钢结构性能的影响规律。
冷加工:当材料经受的塑性变形不大,则屈服点没有提高,塑性和韧性只稍有降低。当塑性变形较大时,屈服点将有所提高,而塑性及韧性则降低很大。
焊接:1.焊缝金属具有铸造组织,不同于轧制钢材;2.焊弧的高温使邻近焊缝的钢材发生组织变化;3.局部性的高温使钢材发生塑性变形,冷却后存在残余应力。
4.外界的作用对钢结构的影响。
外界作用包括使用荷载和大气作用:
其中使用荷载中:1.多轴应力的影响,受同号复杂应力作用时,强度提高,塑性降低,性能变脆;受异号复杂应力作用时,强度降低,塑性增加。2.荷载速率的影响,在常温下,强度随速率的增大而提高,塑性变形能力有所提高。3.循环加荷的影响,
其中大气作用:1.低温,使钢材韧性降低。2.腐蚀性介质,使钢材锈蚀。3.高温,强度及弹性模量降低。
第二章
1.失稳的类别有哪些
第一类稳定问题或具有平衡分岔的稳定问题(分支点失稳)
第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题(极值点失稳)
弹性稳定分类:1.稳定分岔屈曲,2.不稳定分岔屈曲,3.跃越屈曲。
2.叠加原理的使用条件
(1)材料服从胡克定律,亦应力与应变成正比。(2)结构的变形和小,可用一阶分析来进行计算。即不存在物理非线性,也不存在几何非线性
3.如何理解强度问题和稳定问题的区别:
强度时某一个截面的问题,而稳定则是构建整体的问题,因为结构的刚度是它的整体组成所决定的,包括界面刚度和构件长度。
第三章
1.问了避免角焊缝上出现裂纹,请绘图并说明几种构造措施
(1).T形连接两板间垫上软钢丝留出缝隙,
(2)角焊缝表面做成凸形(图p44)
2.钢材的任性与温度变化的关系
随温度的增加,吸收能量越多,韧性越好。
第四章
1.在疲劳计算中,有应力比准则和应力幅准则,请解释什么是应力比准则,什么事应力幅准则;并解释为什么应力幅准则比应力比准则更符合实际
应力比准则:对于一定的荷载循环次数,构件(或构造细节)的疲劳强度σMAX和应力比R为代表的应力循环特征密切相关。对σMAX引进安全系数,即可得到设计用的疲劳应力容许值[σMAX]=f(R),把应力限制在[σMAX]内。
应力幅准则:计算公式△σ≤[△σ] [△σ]是容许应力幅,随构造细节而不同,也随破坏前循环次数变化。
因为内部的残余应力使得疲劳开裂只取决于施加的应力幅
2.说明构造细节分类不同是如何影响疲劳强度的
构造细节的区别体现在构件本身的拼接,附件的连接情况以及和其他构件的连接等。拼接和连接造成应力几种愈严重,构件的抗疲劳性能愈差
3.提高疲劳性能工艺措施有哪些,其提高疲劳性能的原理是什么?
1.磨去焊缝的表面部分,可以缓和应力集中
2.对于角焊缝的趾部用气体保护钨弧使重新融化,可以消除切口作用
3.用喷射金属丸或锤击进行敲打,可以在焊缝和近旁金属的表层形成压缩残余应力
第五章
1.什么事剪切滞后效应,绘图说明工字形截面拼接时如何减少剪切滞后效应
2.受轴心力作用的单角钢拉杆,设计时为什么要对连接强度折减
因为只有一个肢和节点板相连,节点板传来的力部经过截面形心,角钢偏心受拉,并且绕截面两主轴都有弯矩,弯矩的存在使得完全屈服的拉力和极限拉力都稍低于轴心拉杆,所以要对连接强度折减
第6章
1.轴心压杆的失稳形式有哪些,它与截面形式的关系式什么
失稳形式:弯曲屈曲、弯扭屈曲、扭转屈曲。一般情况下:双对称截面的失稳时只出现弯曲屈曲;单对称截面的失稳,绕对称轴失稳时为弯扭屈曲,绕非对称轴时为弯曲屈曲;对十字行截面和Z形截面,除了可能出现弯曲屈曲外,还可能出现扭转屈曲。
2.一般构件的缺陷有哪些,对轴心压杆的影响
几何缺陷:初始弯曲及初始偏心,使轴心压杆丧失稳定的性质发生改变
初始扭曲,使杆件受压后产生扭矩和剪应力,使压杆提前屈服,影响杆件承载力
力学缺陷:残余应力,使压杆的一部分提前屈服,从而削弱杆件的刚度。
3.格构式压杆绕虚轴,采用换算轴压比的原因
轴心受压构件整体弯曲后,杆内将出现弯
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