鋼結(jié)構(gòu)基本原理（沈祖炎）課后習(xí)題答案完全版

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《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》（其次版）練習(xí)參考解答：其次、五、六、七、八章習(xí)題答案

其次章

2.1如圖2-34所示鋼材在單向拉伸狀態(tài)下的應(yīng)力－應(yīng)變曲線，請寫出彈性階段和非彈性階段的???關(guān)系式。

σσfyfytgα=Etgα'=E'αεαα'00ε圖2-34???圖

（a）理想彈性－塑性

（b）理想彈性加強(qiáng)

解：

（1）彈性階段：??E??tan???

非彈性階段：??fy（應(yīng)力不隨應(yīng)變的增大而變化）（2）彈性階段：??E??tan???非彈性階段：??fy?E'(??fyE)?fy?tan?'(??fytan?)

2.2如圖2-35所示的鋼材在單向拉伸狀態(tài)下的???曲線，試驗(yàn)時(shí)分別在A、B、C卸載至零，則在三種狀況下，卸載前應(yīng)變?、卸載后剩余應(yīng)變?c及可恢復(fù)的彈性應(yīng)變?y各是多少？

fy?235N/mm2?c?270N/mm2?F?0.025E?2.06?105N/mm2E'?1000N/mm2

σσcfyABE'CE0εyεFε

圖2-35理想化的???圖

解：

（1）A點(diǎn)：

卸載前應(yīng)變：??fyE?2352.06?105?0.00114

卸載后剩余應(yīng)變：?c?0

可恢復(fù)彈性應(yīng)變：?y????c?0.00114

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（2）B點(diǎn)：

卸載前應(yīng)變：???F?0.025卸載后剩余應(yīng)變：?c???fyE?0.02386

可恢復(fù)彈性應(yīng)變：?y????c?0.00114

（3）C點(diǎn)：

卸載前應(yīng)變：???F??c?fyE'?0.025?0.035?0.06

卸載后剩余應(yīng)變：?c????cE?0.05869

可恢復(fù)彈性應(yīng)變：?y????c?0.00131

2.3試述鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下，鋼材的???曲線、鋼材疲乏強(qiáng)度與反復(fù)應(yīng)力大小和作用時(shí)間之間的關(guān)系。

答：鋼材???曲線與反復(fù)應(yīng)力大小和作用時(shí)間關(guān)系：當(dāng)構(gòu)件反復(fù)力??fy時(shí)，即材料處于彈性階段時(shí)，反復(fù)應(yīng)力作用下鋼材材性無變化，不存在剩余變形，鋼材???曲線基本無變化；當(dāng)??fy時(shí)，即材料處于彈塑性階段，反復(fù)應(yīng)力會(huì)引起剩余變形，但若加載－卸載連續(xù)進(jìn)行，鋼材???曲線也基本無變化；若加載－卸載具有一定時(shí)間間隔，會(huì)使鋼材屈服點(diǎn)、極限強(qiáng)度提高，而塑性韌性降低（時(shí)效現(xiàn)象）。鋼材???曲線會(huì)相對更高而更短。另外，載一定作用力下，作用時(shí)間越快，鋼材強(qiáng)度會(huì)提高、而變形能力減弱，鋼材???曲線也會(huì)更高而更短。

鋼材疲乏強(qiáng)度與反復(fù)力大小和作用時(shí)間關(guān)系：反復(fù)應(yīng)力大小對鋼材疲乏強(qiáng)度的影響以應(yīng)力比或應(yīng)力幅（焊接結(jié)構(gòu)）來量度。一般來說，應(yīng)力比或應(yīng)力幅越大，疲乏強(qiáng)度越低；而作用時(shí)間越長（指次數(shù)多），疲乏強(qiáng)度也越低。

2.4試述導(dǎo)致鋼材發(fā)生脆性破壞的各種原因。答：（1）鋼材的化學(xué)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(shí)效、冷作硬化以及焊接應(yīng)力等影響；（4）鋼材工作溫度影響，可能會(huì)引起藍(lán)脆或冷脆；（5）不合理的結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)影響，如應(yīng)力集中等；（6）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力性質(zhì)，如雙向或三向同號(hào)應(yīng)力場；（7）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所受荷載性質(zhì)，如受反復(fù)動(dòng)力荷載作用。

2.5解釋以下名詞：（1）延性破壞延性破壞，也叫塑性破壞，破壞前有明顯變形，并有較長持續(xù)時(shí)間，應(yīng)力超過屈服點(diǎn)fy、并達(dá)到抗拉極限強(qiáng)度fu的破壞。（2）損傷累積破壞指隨時(shí)間增長，由荷載與溫度變化，化學(xué)和環(huán)境作用以及災(zāi)難因素等使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生損傷并不斷積累而導(dǎo)致的破壞。

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（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(yù)兆，而平均應(yīng)力較小（一般小于屈服點(diǎn)fy）的破壞。（4）疲乏破壞指鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力水平低于極限強(qiáng)度，甚至低于屈服點(diǎn)的突然破壞。（5）應(yīng)力腐蝕破壞應(yīng)力腐蝕破壞，也叫延遲斷裂，在腐蝕性介質(zhì)中，裂紋尖端應(yīng)力低于正常脆性斷裂應(yīng)力臨界值的狀況下所造成的破壞。（6）疲乏壽命指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中在一定恢復(fù)荷載作用下所能承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。2.6一兩跨連續(xù)梁，在外荷載作用下，截面上A點(diǎn)正應(yīng)力為?1?120N/mm2，

?2??80N/mm2，B點(diǎn)的正應(yīng)力?1??20N/mm2，?2??120N/mm2，求梁A點(diǎn)與B點(diǎn)

的應(yīng)力比和應(yīng)力幅是多少？解：

（1）A點(diǎn)：

應(yīng)力比：???280????0.667應(yīng)力幅：???max??min?120?80?200N/mm2?1120（2）B點(diǎn)：

應(yīng)力比：???120??0.167應(yīng)力幅：???max??min??20?120?100N/mm2?2120(3)Q390E

(4)Q235D

2.7指出以下符號(hào)意義：(1)Q235AF(2)Q345D答：

（1）Q235AF：屈服強(qiáng)度fy?235N/mm2、質(zhì)量等級A（無沖擊功要求）的沸騰鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼）

（2）Q345D：屈服強(qiáng)度fy?345N/mm2、質(zhì)量等級D（要求提供-200C時(shí)縱向沖擊功Ak?34J）的特別鎮(zhèn)靜鋼（低合金鋼）

（3）Q390E：屈服強(qiáng)度fy?390N/mm2、質(zhì)量等級E（要求提供-400C時(shí)縱向沖擊功Ak?27J）的特別鎮(zhèn)靜鋼（低合金鋼）

（4）Q235D：屈服強(qiáng)度fy?235N/mm2、質(zhì)量等級D（要求提供-200C時(shí)縱向沖擊功Ak?27J）的特別鎮(zhèn)靜鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼）

2.8根據(jù)鋼材下選擇原則，請選擇以下結(jié)構(gòu)中的鋼材牌號(hào)：

（1）在北方酷寒地區(qū)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(yīng)選用何種規(guī)格鋼材品種？

（2）一廠房采用焊接鋼結(jié)構(gòu)，室內(nèi)溫度為-100C，問選用何種鋼材？

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《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》（其次版）練習(xí)參考解答：其次、五、六、七、八章習(xí)題答案

答：（1）要求鋼材具有良好的低溫沖擊韌性性能、能在低溫條件下承受動(dòng)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(xiàng)主要機(jī)械指標(biāo)？各項(xiàng)指標(biāo)可用來衡量鋼材哪些方面的性能？

答：主要機(jī)械性能指標(biāo)：屈服強(qiáng)度fy、極限強(qiáng)度fu以及伸長率?5或?10，其中，屈服強(qiáng)度

fy、極限強(qiáng)度fu是強(qiáng)度指標(biāo)，而伸長率?5或?10是塑性指標(biāo)。

2.10影響鋼材發(fā)生冷脆的化學(xué)元素是哪些？使鋼材發(fā)生熱脆