《金屬結(jié)構(gòu)》作業(yè)參考答案

1、?金屬結(jié)構(gòu)?作業(yè)參考答案沈孝芹工程機(jī)械教研室機(jī)電工程學(xué)院?金屬結(jié)構(gòu)?第4章作業(yè)參考答案3202020350124-2.某軸心受壓構(gòu)件(附圖4-2)計(jì)算長度，受軸心壓力N=3000kN，采用Q345，工字型的截面尺寸如下圖，試驗(yàn)算其強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性。解：截面幾何特性 A=A1+A2=321.2+2352=178.4 cm2 2. 許用應(yīng)力查表2-2，得：按載荷組合B考慮 ，查表3-11得：平安系數(shù)n=1.343、剛度校核由于，而，故截面僅需對軸作剛度和穩(wěn)定控制。 所以剛度滿足。4、整體穩(wěn)定性校核由查表4-2截面屬于b類，查附錄四附表4-2的穩(wěn)定系數(shù)y0.762構(gòu)件整體穩(wěn)定性滿足要求。由于構(gòu)

2、件沒有截面削弱，強(qiáng)度必然滿足要求。5、結(jié)論構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性滿足要求。4.3兩端鉸支的雙肢綴板式軸心壓桿(附圖4-3)。桿長。材料Q235，焊條E43型，承受軸心壓力，截面尺寸如下圖，試驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性。解：,截面特性從型鋼表中查得16a數(shù)據(jù)：h=160mm, b=65mm, A=21.962cm2, Z0=1.80cm, Ix=866.2cm4, Wx=108.3cm3, rx=6.28cmIy1=73.3cm4, Wy1=16.30cm3, ry1=1.83cm 2、許用應(yīng)力查表2-2，得：查表3-11載荷組合B得：平安系數(shù)n=1.343. 穩(wěn)定性校核由于，故只需按hy計(jì)算整體穩(wěn)

3、定性查表4-2截面屬于b類，查附表4-2得，y=0.549, 所以 故構(gòu)件整體穩(wěn)定性不滿足，需重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。4-5. 解：l=6m, P=30kN, G=6kN, f=l/400, =170MPa, =100MPa查表工字鋼I28a，那么：d=8.5mm, t=13.7mm, R=10.5mm, q=43.5kg/m=426N/m, Ix=7110cm4, Wx=508cm3,整體穩(wěn)定性： 判斷是否需要穩(wěn)定性校核 梁的跨內(nèi)無支承，不需要整體穩(wěn)定性校核的最大數(shù)值為。該結(jié)構(gòu)自由計(jì)算長度與梁寬比=6000/122=49.2大于13，所以必須進(jìn)行整體穩(wěn)定校核。 考慮自重，跨中最大彎矩為： 許用應(yīng)力查表

4、2-2，得：由于沒有考慮風(fēng)載荷，按載荷組合A考慮 ，查表3-11載荷組合A得：平安系數(shù)n=1.48 查表4-6P72得，b=0.72 所以，整體穩(wěn)定性不滿足。2強(qiáng)度驗(yàn)算： 最大正應(yīng)力移動集中載荷位于跨中時，在跨中截面翼緣邊緣處： 滿足 最大剪應(yīng)力移動集中載荷位于端部時，在端部截面中性軸處： 滿足 局部擠壓應(yīng)力： 滿足 折算應(yīng)力：移動集中載荷位于跨中截面時，Q=(P+G)/2=18KN，假定剪力全部由腹板承受 在翼緣和腹板相交處存在正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部擠壓應(yīng)力：3剛度驗(yàn)算： 跨中最大剛度： 所以，剛度滿足。4.6附圖4-6所示為長5m的懸臂梁，梁端下翼緣懸掛一重物P=100kN。梁截面及尺寸如圖

5、，材料Q345。試驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性，不計(jì)梁自重。解：1.最大彎矩為：2.截面特性A=800.6+2120=88cm23.許用應(yīng)力查表2-2，得：按載荷組合B考慮 ，查表3-11得：平安系數(shù)n=1.344、校核整體穩(wěn)定性跨中無側(cè)向支承，集中載荷作用在下翼緣， =2.23-0.28=2.23-0.280.3=2.146雙軸對稱為m=0.5，k=1。 懸臂梁： 驗(yàn)算整體穩(wěn)定性 所以，整體穩(wěn)定性不滿足。4-8 ：解：截面幾何特征： , ， 剛度滿足。2、許用應(yīng)力查表2-2，得：按載荷組合B考慮 ，查表3-11得：平安系數(shù)n=1.343.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算因?yàn)?，由查?-2，截面屬于b類，查附錄四附表4-

6、2，得=0.877 代入求出穩(wěn)定應(yīng)力構(gòu)件的整體穩(wěn)定性滿足。 ?金屬結(jié)構(gòu)?第5章作業(yè)參考答案1041045-2 附圖5-2所示對接焊縫，施焊時不用引弧板。鋼材為Q345鋼，焊條為E50型。手工焊，用精確方法檢查。試計(jì)算P=100kN時，在三種受力情況下焊縫的強(qiáng)度能否滿足。5.2 解：解：求許用應(yīng)力查表5-1得焊縫抗拉和抗壓許用應(yīng)力，焊縫抗剪許用應(yīng)力按載荷組合B ，查表3-11得：平安系數(shù)n=1.34焊縫抗拉和抗壓許用應(yīng)力焊縫抗剪許用應(yīng)力 由 焊縫強(qiáng)度滿足焊縫受到軸心力 焊縫強(qiáng)度滿足焊縫受到軸心力彎矩由b知， 在彎矩M作用下， 最大正應(yīng)力：2點(diǎn)：由 最大剪應(yīng)力 1點(diǎn)： 折算應(yīng)力1點(diǎn)： 焊縫強(qiáng)度滿足

7、。5.3在上題連接中，假設(shè)改用雙面貼角焊縫(附圖5-3)，在各承受同樣的力情況下，確定焊縫厚度。解：求許用應(yīng)力查表5-1得焊縫抗剪許用應(yīng)力按載荷組合B ，查表3-11得：平安系數(shù)n=1.34焊縫抗剪許用應(yīng)力 (a) 角焊縫受到軸心力 P=100kN 焊縫強(qiáng)度滿足。b角焊縫受到軸心力： 在N作用下， 在Q作用下 焊縫強(qiáng)度滿足。( c ) 角焊縫受到軸心力彎矩在N作用下，在M作用下， 在2點(diǎn)， 在Q作用下 在1點(diǎn)， 焊縫強(qiáng)度滿足。5-7 計(jì)算附圖5-7所示螺栓連接件能承受的最大力P。鋼材Q345，精制螺栓Q235，直徑a=20mm，孔徑 (I類孔)，性能等級為4.8。.5.7 解：1.求許用應(yīng)力查表5-5得螺栓雙面受剪的剪切許用應(yīng)力為，被連接構(gòu)件承壓許用應(yīng)力為 ，按載荷組合B ，查表3-11得：平安系數(shù)n=1.342. 螺栓連接的驗(yàn)算一個螺栓的抗剪許用承載力為：一個螺栓的承壓許用承載力為：可見，較小承載力為：接頭所有螺栓能承受的拉力N為： 800kN可見，螺栓連接強(qiáng)度足夠。3. 構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算構(gòu)件凈截面面積：構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算為：4結(jié)論：此連接的螺栓和構(gòu)件的強(qiáng)度均滿足要求。5-9 假設(shè)將附圖5-7中的螺栓改為高強(qiáng)螺栓，材料為40硼鋼，直徑d=20mm，孔徑，性能等級為10.9。連接接觸面處采