金属工艺学综合练习试题.docx

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金属工艺学综合练习试题

金属工艺学综合练习

[填空题]

1已知一台冶金起重机的桥架质量mG=70t，小车质量mx=30t，起重量mQ=100t，跨度L=31.5m，大车轴距B=5.2m，车轮组 两轮距离C1=1m（如图），试求偏斜侧向力P0，重力 加速度g=9.8m/s2。

参考答案：

[填空题]

2一台门式起重机的箱型主梁长45m，高1.8m，两梁相距2.2m，置于高13m的支腿上，工作地点在上海宝山钢铁公司后方货场，试确定工作和非工作状态下的风载荷大小。

参考答案：

[填空题]

3机械结构设计方法是什么？

参考答案：

设计金属结构时，首先应根据使用要求和技术、经济条件参照类似结构拟定整体结构方案，然后按其所承受的载荷对结构进行内力分析，求出各构（杆）件的内力，再进行构（杆）件和连接的设计，最后按制造工艺要求绘制施工图，结构设计的载荷与机器工作情况和计算方法的选取有关，目前在金属结构设计中广泛应用的是许用应力法。

[填空题]

4保证金属结构安全工作的条件是什么？

参考答案：

条件是金属结构必须同时满足强度、刚度和稳定性要求。

[填空题]

5载荷组合和安全系数有何关系？

参考答案：

[填空题]

6金属结构静强度计算的依据是什么？

为什么？

参考答案：

是以钢材在弹性范围工作为依据，即结构的应力不能超过钢材的屈服点。

因为金属结构直接承受动载作用，载荷变化范围大，结构经常受到冲击和振动，若考虑钢材的塑性工作，容易引起塑性变形而不能满足结构安全工作的条件。

[填空题]

7影响金属结构疲劳强度的因素是什么？

参考答案：

是工作级别（应力谱和应力循环次数）、结构材料种类、接头连接型式（应力集中系数）、结构件的最大应力以及应力循环特性。

[填空题]

8试求偏心压杆的跨中总挠度fZ。

参考答案：

[填空题]

9试证明质量为m′L的简支梁质量n等分后，各等距分布的质点的等效质量为

。

参考答案：

[填空题]

10计算桥架箱型主、端粱的焊接连接，考虑到力的偏心作用，梁传递的最大支承力FR=1.2Fmax，主梁的变化支反力Fmax=2.375×105N，Fmin=8.75×104N，工作级别A8，材料为16Mn，焊条E4301，许用应力[σ]=260MPa，[τ]=150MPa，[τh]=0.8×[σ]/√2，连接构造如图所示，试决定连接板的尺寸与焊缝尺寸。

参考答案：

[填空题]

11有一突缘法兰连接，传扭矩为Tn，8个M20的螺栓均布在直径为D的圆周上，如图所示。

若采用

（1）精制螺栓连接；

（2）高强度螺栓连接。

试比较哪一种连接方法传递的扭矩大。

已知精制螺栓的材料为Q235，[τ′]=1400MPa，高强度螺栓的材料为45钢，M20的螺栓预拉力Pg=118kN，连接处构件的摩擦系数f=0.3。

参考答案：

[填空题]

12选择轴心受压构件的实腹式焊接工字形截面，轴向力N=8×105N，长度l=4m，柱下端固定，上端自由，材料为Q235，许用应力[σ]=175MPa，许用长细比[λ]=120，计算简图如图所示。

参考答案：

[填空题]

13选择偏心受压格构柱的截面，缀板与柱之间为铆接。

柱高h=5.0m，上端自由，下端固定。

轴心力N1=300kN，偏心力为N2=40kN，偏心距e=0.8m，铆钉孔径d=21.5mm，铆钉间距a=70mm，钢材为Q235，许用应力[σ]=175MPa，[τ]=100MPa，

，许用长细比[λ]=120，柱的截面形式如图所示。

参考答案：

[填空题]

14验算变截面焊接格构柱的强度和稳定性。

轴向力N=1000kN，柱长l=10m，上端自由，下端固定。

柱肢由L125mm×125mm×10mm组成，缀条由L50mm×50mm×5mm组成，焊于柱肢上，截面如图所示。

材料Q235，许用应力[σ]=175MPa，许用长细比[λ]=120。

参考答案：

[填空题]

15试设计一焊接工字梁的截面。

已知载荷Fq＝24kN／m，简支梁跨度L＝24m，材料为Q235，许用应力[σ]＝175MPa，[τ]=100MPa，许用挠度[YL]＝L/700。

计算简图如图所示。

参考答案：

[填空题]

16计算偏轨箱型梁的静强度。

约束弯曲和约束扭转产生的附加应力按简化系数法计入。

已知起重量mQ=15t，由两根梁承担，跨度L=22.5m，小车自身重量mx=5t，主梁截面尺寸如图所示，冲击和运载系数φ1=1.1，φ2=1.3，轨道型号P24，为可拆式，水平载荷为垂直载荷的10/1，材料为Q235，许用应力[σ]=175MPa，[τ]=100MPa。

参考答案：

[填空题]

17已知一使用单位需要一台起重量为10t，跨度为60m抓斗式装卸桥，试选择其金属结构形式，并确定主参数，绘制结构图。

参考答案：

[填空题]

18试求主桁架承载上弦杆的整体弯曲和局部弯曲的弯矩值。

已知起重小车轮压P=P1=P2=165kN，轮距b=3.2m，跨度L=28.5m，桁架所受换算均布载荷集度Fq=8kN/m，上弦杆用钢板14mm×300mm和12mm×400mm焊成T型截面，轨道用60mm×60mm的方钢焊在上弦杆上，下弦杆用2跟角钢160mm×160mm×12mm组成，腹杆用2根90mm×90mm×8mm角钢组成，其余总体尺寸参见图。

参考答案：

[填空题]

19在自重节点载荷F=10kN，移动载荷P1=P2=100KN作用下，求悬臂桁架杆件O1，O2，O3的内力N1，N2，N3，并选择其截面，验算移动载荷在悬臂端点产生的挠度。

桁架尺寸如图所示，图中单位为m。

上、下弦杆由双角钢组成形截面，腹杆由双角钢组成形截画。

形上弦杆上面焊有60mm×60mm的方钢轨道，各节点均设有水平支撑。

已知材料为Q235，许用应力[σ]=175MPa，许用挠度[YL]350/LC，许用长细比[λ]=120。

参考答案：

[填空题]

20计算焊接桁架的节点。

弦杆由2L100mm×100mm×10mm角钢组成x型截面，腹杆由2L63mm×63mm×6mm角钢组成，节点板用厚度δ=8mm钢板制造，材料为Q235，焊条采用E43，许用应力[δ]=175MPa，[δk]=140MPa，[τk]=100MPa，节点构造如图所示。

各项载荷为：

P=17.7kN，N1=150kN，N2=245.5kN，Nd1=80kN，Nd2=55kN，试确定各杆与节点板的连接焊缝尺寸及应力。

参考答案：

[填空题]

21已知由槽钢[24a和工字钢I50a焊接而成的起重机型钢组合截面梁，跨度L＝7m，轮压（包括动力影响）P1＝P2＝P＝65kN，轮距b＝1.2m，水平集中力取PH=P/10，作用于轨道顶部，与移动载荷P位置相应，梁均布质量重力集度Fq=1400N／m，水下方向惯性力FH=Fq/10，移动载荷P在梁跨端的极限位置c1=0.5m，轨道为可拆式，钢材牌号Q235，焊条为E43，许用应力[σ]＝175MPa，[τ]＝100MPa，[σh]＝140MPa，[τh]=100MPa，计算简图如图所示，试验算粱的静强度。

参考答案：

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[填空题]

22贴角焊缝的计算假定是什么？

为什么？

参考答案：

贴角焊缝的计算假定是贴角焊缝沿其分角线（即45°方向）破坏，而且按强度较小的剪切破坏来计算，计算中不论连接受弯、受拉压，还是受剪，均按受剪对待。

因为贴角焊缝受力复杂，焊缝中有正应力，也有剪应力存在，并且分布不均匀，其破坏形式可能是多种多样的。

而上述假定的破坏形式出现的可能性最大，按此方法计算偏于安全的。

[填空题]

23起重机结构的工作级别是怎样划分的？

参考答案：