焊接结构试题库.doc

1、一简答下列问题1 什么是内应力？答：在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力,工作应力是物体内部与外力平衡的应力。2 内应力与工作应力有何区别?答：内应力是在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力，工作应力是在载荷作用下物体内部与其平衡的应力。3 何谓热应力；温度应力；瞬时应力？4.何谓焊接残余应力？答：焊接接头和结构焊后，在没有外力作用的条件下平衡于焊接接头区或结构上的内应力。5.什么是残余应力？ -构件（金属固体）在不均匀温度场作用下所造成的内应力达到材料的屈服点（限） ，使构件的局部区域发生塑性变形。当温度恢复到原始的均匀状态后，构件中就产生新的内应力，这种应力即为残余应力。-不均匀温度场所

2、造成的内应力大于屈服限时,温度均匀后残存在物体上的内应力。6.什么是相变应力？ 答：在金属塑性温度 Tp以下，由构件上局部相变造成的内应力。7.何谓瞬时内应力？答：构件（金属固体）在无外力时随不均匀温度场作用，出现在构件（金属固体）内平衡的应力。8.什么是自由变形外观变形和内部边形，并说出他们之间的关系？（必考或考其中之一）答：在温度变化过程中金属物体无拘束的变形为自由变形；有拘束时变形受到一定的限制，显示出的变形为外观变形：未显示出来的那部分变形为内部变形。自由变形-外观变形=内部变形。9.什么是内部变形？答：金属物体在温度变化过程中变形受拘束时，未表现出来的那部分变形。10.焊接残余变形有

3、几种基本类型？答：纵向收缩；横向收缩；挠曲；角变形；扭曲；波浪；错边。11.焊缝有何种工作性质？答：根据焊缝承担载荷情况有三种工作性质的焊缝，承担传递全部载荷工作焊缝、主要其固定工件位置的联系焊缝和具有上述两种作用的双重焊缝。12.什么是工作焊缝，有何性质？ 答：在焊接结构上，承担传递全部载荷与被连接件处于串联位置，一旦断裂，结构就立刻失效的焊缝。13.何谓联系焊缝，有何性质14焊接接头有几种基本形式？答：对接接头，搭接接头，丁（十）字接头，角接头。15焊缝的基本形式有几种？答：对接焊缝 （卷边；平对；坡口） ；角焊缝。16.脆性断裂有何特征？答：脆性断裂系指沿一定结晶面的解理断裂和晶界（沿晶

4、）断裂。断裂部位没有可以觉察的塑性变形，断口平整有金属光泽，一般与主应力垂直。17.延性断裂有何特征？18.疲劳断裂有何特征？19.落锤实验求出的 NDT有何意义？答：金属结构材料的无延性转变温度，是焊接结构防脆断选材的韧性指标。20.材料断裂的试验评定方法有哪几种。答：冲击试验；爆炸膨胀试验；落锤试验；静载试验21.什么是应力集中？答： 由于接头截面变化或材料不连续，造成工作应力分布不均匀，其最大应力高于平均应力的情况。22.焊接接头的强度组配有几种，各有何特点？（看到有填空题也有出现）答：高强组配 焊缝强度大于母材强度 接头强度=母材强度 接头拉伸断在母材；等强组配 焊缝强度等于母材强度

5、接头强度=母材强度（焊缝强度）接头拉伸断在焊缝或母材；低强组配 焊缝强度小于母材强度 接头强度母材强度 接头拉伸断在焊缝。二填空1.焊接接头有：对接接头，搭接接头，丁（十）字接头，角接头 四种基本形式2.焊接过程中温度的 不均匀 ；局部材料的 相变 ；和焊接结构的 拘束，是造成焊接结构内应力的主要原因。3.焊接变形的基本型式有纵向收缩 ；横向收缩；角变形 ；挠曲变形；扭曲变形；破浪变形；错边变形 7 种。 4.在焊接过程中降低和调整焊接残余应力的措施是 采用合理的焊接顺序和方向；反变形增加焊缝自由度；锤击和碾压焊缝；加热拘束部位。5预防焊接变形的工艺措施常用的方法是 反变形法 ；刚性固定法 ；

6、合理地选择焊接方法和规范 ；选择合理的装配焊接顺序 等四种方法。6.焊接结构疲劳断裂过程一般由在应力集中处产生初始疲劳裂纹 ；裂纹稳定扩展；断裂 三个阶段组成7.焊后消除焊接内应力常用方法是整体高温回火 ；局部高温回火 ；机械拉伸（过载法） ；温差拉伸（低温消除应力法） ；振动法 等五中方法。8.影响焊接结构金属脆断的主要因素有 应力状态； 工作温度；加载速度（率） ；材料自身状态 等四个方面。 10提高焊接接头疲劳强度可采取的措施是 降低应力集中；调整残余应立场；改善材料的机械性能；特殊保护 等四种措施。三作图分析1画出（厚度为 16mm）平板对接焊缝中心沿 X方向焊接残余应力的分布。答案：

7、教材 P47图 2-97，2-1062画出角焊缝十字接头在工作载荷作用下的应力的分布情况。 （5 分） 答案：教材 P83图 3-29(a)3.作出受拘束低碳钢杆件，加热冷却过程中的应力与变形状态。 （10 分）答案：教材 P13图 2-134.按图所标焊接方向，画出（厚度 16mm）平板对接焊缝附近横向焊接残余应力 “ y的分布。答：教材 P50图 2-104b5.画出搭接接头角焊缝在工作载荷作用下的应力的分布情况。答案教材 P86图 3-366.画出在工作载荷作用下侧面角焊缝搭接接头沿焊缝切应力分布规律。 （4 分）答：教材 P90图 3-42 a)7.作出低碳钢长板条中心焊接，在热源附近

8、（600 度最宽处）单位长度热态时变形应力状态。答：教材 P50图 2-1048,。图示平板对接 bs为焊接时的热塑变区；b m为接头冷却相变区。绘出平板对接焊后该平板结构上，沿焊缝方向中部截面上的内应力分布状态。 （7 分）答案如图9.绘出 1个单位长度受拘束低碳钢杆件，加热冷却过程中的应力与变形过程。 （12 分）答案如右图10.图示平板对接，b s为焊接时的热塑变区；b m为接头冷却时低温相变区（焊缝不发生低温相变） 。绘出平板对接焊后该平板结构上，沿焊缝方向中部截面上内应力分布状态。 （8 分答案教材 P55图 3-115(a,b,c)11.用图描绘出下图丁字结构自由状态焊接，焊后出现

9、的变形状态。 （8 分） 答：整体上挠，平板角变形。12.作出低碳钢长板条中心焊接，在热源附近（600 度最宽处）单位长度上热态时的变形与内应力状态。（8 分）答案教材 P84图 3-29(a) 纵 向 应 力横 向 应 力 pSST, T, eT, TT, T, eT, T 纵 向 应 力横 向 应 力 弹 性 区塑 性 区四分析下列问题1.焊接时为什么会产生内应力和变形？焊接内应力与焊接变形之间一般有什么关系？答题要点：1）焊接不均匀温度场的作用；2）热塑冷缩的原理；3）拘束使变形减小内应力增加。1 根据普通厚度平板对接熔化焊加热条件，分析焊接过程产生内应力和变形的原因？并说明一般低碳钢平

10、板对接熔化焊，焊接残余应力峰值大小和截面上的分布规律？（和第一题类似 但是都考得这道题，出现概率极大）答题要点：1）焊接不均匀温度场的作用；4 分2）热塑-冷缩的原理；4 分3）焊缝及附近为拉应力，中心峰值达到材料的屈服极限，距焊缝较远的两侧为分布范围较宽峰值较低的压应力。4 分2.由断口特征怎样鉴别延性断裂；脆性断裂和疲劳断裂？答题要点：1）宏观特征 塑变状态 断口显示；2）微观特征 韧窝 解理 年轮线；3）指出对应的断裂形式。3.试分析焊接残余应力对接头静载强度的影响？答题要点：1)纵向残余应力在截面上的分布 ; 2 分2)对塑性材料接头的影响 ; 5 分3) 对脆性材料接头的影响 ; 3

11、 分4.分析说明焊接残余应力对结构静载强度的影响。答题要点：1) 纵向残余应力在截面上的分布 ; 2 分2) 对塑性材料接头的影响 ; 5 分3) 对脆性材料接头的影响 ; 3 分5.利用应力集中概念，分析焊接接头中产生工作应力不均匀的原因（概率大）答题要点：1) 应力集中的概念 ; 2 分2) 焊接缺陷原因 ; 3 分3) 焊缝外形原因 ; 2 分4）不合理的接头设计；3 分6.试分析焊接接头应力集中对接头静载强度的影响？答题要点：1) 应力集中的概念 ; 2) 对塑性材料接头的影响 ; 3) 对脆性材料接头的影响 ; 7.利用“热塑冷缩”原理分析低碳钢中厚板焊接产生内应力和变形基本原因。答

12、题要点：1）焊接不均匀温度场的作用；2）热塑-冷缩的原理；3）拘束使变形减小内应力增加。8.焊接接头有几种，比较分析各种接头工作应力分布特点和性能。答题要点：1）四种接头的集合特征；2）各接头应力集中程度；3）承载性能。 9.焊接时为什么会产生内应力和变形？焊接内应力与焊接变形之间一般有什么关系？答题要点：1）焊接不均匀温度场的作用；3 分2）热塑-冷缩的原理；4 分3）拘束使变形减小内应力增加。3 分 1 根据图示框结构分析说明中心焊接柱及两侧柱上的焊后内应力状态，并绘出内应力分布示意图。答题要点：1）焊接中心柱无结构拘束下的自由状态热塑-冷缩焊后内应力分析；2 分2）在两侧柱拘束下焊接中心

13、柱热塑-冷缩后内应力分析；2 分3）结构拘束下焊接中心柱焊后合成内应力分析；3 分4）内应力分布示意图。5 分10.根据右侧题图说明中心和两侧柱体结构上内应力产生原因，并画出三柱体上的轴向内应力分布规律。 （15 分）答题要点：1）利用热塑-冷缩的原理说明并绘出焊接残余应力的分布；2）结构拘束使内应力增加。五. 强度计算接头（10 分）1.试设计图示丁子接头角焊缝的焊角尺寸 K，焊缝金属的许用应力=100MPa。角焊缝计算截面轴惯性距 I=2*（0.7K*l 3/12） 。解答： M=(P*L/I)*l/2=(75000*0.2/2*0.7K*0.33/12)*0.3/2=3571429/K

14、Q=P/1.4K*l=75000/1.4K*0.3=178571/K=( M2+ Q2)1/2=(119048/K)2+(178571/K)21/2=100*106K=3575890/100*106=0.0358m取 K=36mm(每步 2.5 分)2. 如图所示的起重吊耳由厚低碳钢板制成，采用角焊缝与被吊件连接。试设计其焊接接头（焊角尺寸和焊缝长度） 。吊耳 =20mm =160MPa 焊缝=100MPa解：由 P/*l=l=P/*=320*10 3/20*10-3*160*106l=0.1m=100mm吊耳实际宽度 Ll+2*R=120mm (5 分)由角焊缝强度计算；=P/0.7K*l=

15、K=P/0.7*l*=320*10 3/0.7*2*0.14*100*106K=0.0163m 接头焊角 K取 18mm，吊耳宽 120mm. (5分)3.丁字接头如图所示，t=40mm,h=120mm,开孔直径 D=40mm,承受拉力 P。母材的许永应力为，焊缝金属的抗剪许用应力=0.65。当要求焊缝与母材等强时，焊角 K 的尺寸应为多大？解答：角焊缝计算截面面积 S1=120*0.7K=P/S1=0.65P=0.65S1母材承载截面面积 S2=20*（120-40）=P/S2=P=S2按等强原则： 0.65S1= S20.65*120*0.7K=20*(120-40)K=80/(0.65*

16、4.2)=29.3mm取 K 为 30mm.3.如图所示一搭接接头，被连接板宽 100mm,厚 12mm,焊角 12mm, 母材抗拉许用应力 =160Mpa， 焊缝金属抗剪许用应力=100Mpa。如果要求焊缝与母材等强，试设计其大接长度？解答：角焊缝计算截面面积 S1=2*0.7K*l=P/S1=P=S1母材承载截面积 S2=100*12=P/S2=P=S2按等强原则：S1=S2l=160*100*12/（100*2*0.7*12）=114.3mm取搭接长度 l 为 115mm.4. T 型构件与壁板采用角焊缝围焊，周边焊缝惯性矩 IF= 652cm4,截面重心 yc=13.7cm，设计焊角

17、K=0.6cm，其许用应力=10000N/cm 2。计算连接强度是否符合要求？解答：T 型梁受偏心集中载荷作用，连接焊缝上出现弯曲应力和剪应力。最大应力点会出现在距中性层最远与平均剪应力共同作用的位置。该位置为腹板下方处。其等效应力计算为：( M2)+( Q2)1/2 M=(3000N*100CM/652CM4)*13.7CM =6303.7N/CM2 Q=3000N/2*0.7*0.6cm*18cm =198.4N/cm2=6306.8N/cm 2等效应力 =10000N/cm 2 故连接强度符合要求。5.工字型构件与壁板采用角焊缝围焊，其接头尺寸和载荷作用情况如图示。周边角焊缝计算截面惯性矩 IF= 652cm4,设计焊角 K=10cm，其许用应力=10000N/cm 2。计算连接强度是否符合要求？解答：工字型梁受偏心集中载荷作用，连接焊缝上出现弯曲应力和剪应力。最大应力点会出现在距中性层最远与平均剪应力共同作用的位置。该位置为腹板下方处。其等效应力计算为：1受拘束低碳钢杆件，加热冷却过程中的应力与变形状态。（12 分）