焊接结构试题库.doc

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资源描述

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)

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