山东大学网络教育焊接结构期末考试复习题.docx

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山东大学网络教育焊接结构期末考试复习题

焊接结构一

一、名词解释

1.残余应力

2.横向收缩变形

3.疲劳极限

4.脆性断裂

二、简答题

1、焊接结构的特点

2、简述内应力对静载强度的影响。

3、简述焊接接头产生应力集中的原因

4、简述在材质方面影响焊接接头性能的因素

5、简述脆性断裂的影响因素及防止措施

参考答案：

1、焊接结构的特点

答：

（1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大

（2）焊接结构有较大的焊接应力与变形

（3）焊接结构有较大的性能不均匀性

（4）焊接结构的刚性大，整体性强

（5）制造工艺对结构性能有很大影响

（6）材料对形成各种缺陷的敏感性增加

（7）对无损检测技术要求越来越高。

2、简述内应力对静载强度的影响

答：

如果材料有足够的塑性，当拉应力峰值达到材料的屈服强度后，该区域的应力不再增加，将产生塑性变形，继续增加外力，构件中尚未屈服的区域的应力值逐渐增加并逐渐屈服，直至整个界面上应力完全达到材料的屈服强度，应力就全面均匀化了，因而内应力的存在并不影响构件的承载能力，因而对静载强度没有影响。

如果材料处于脆性状态，当外载增加时，由于材料不能发生塑性变形使构件上的应力均匀化，因而应力峰值不断增加，一直达到材料的抗拉强度，这将造成局部破坏，从而导致整个构件断裂，即内应力的存在将影响构件的承载能力，降低其静载强度。

3、简述焊接接头产生应力集中的原因

答：

焊接接头中产生应力集中的原因为：

（1）焊缝中存在工艺缺陷，如气孔、夹渣、裂纹、未焊透和咬边等

（2）焊缝外形不合理，如对接焊缝余高过大

（3）焊接接头设计不合理，如接头截面的突变，加盖板的对接接头

4、简述在材质方面影响焊接接头性能的因素（5分）

答：

焊接热循环所引起的组织变化，焊接材料引起的焊缝化学成分的变化，焊接过程中的热塑性变形循环所产生的材质变化，焊后热处理所引起的组织变化以及矫正变形引起的加工硬化等。

5、简述脆性断裂的影响因素及防止措施

答：

影响脆性断裂的因素主要有：

1）应力状态

2）温度

3）加载速度

4）材料状态

防止措施主要有：

1）正确选用材料

2）采用合理的焊接结构设计

3）用断裂力学的方法评定结构安全性

三、综述题

1、现有两块同样500mm⨯100mm⨯10mm厚的低碳钢板，需要将其拼接起来，若开V形坡口，试分析焊接过程中可能产生的变形。

并分析可以采取什么措施来消除变形

2、对于低碳钢长板条，若中心焊有一条焊缝，试画图分析纵向应力在不同横截面及纵截面上的分布（纵截面和横截面可各取三个）

3、如下图所示，将100⨯100⨯10的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，受拉伸时要求与角钢等强度，试计算接头的合理尺寸K和l应该是多少，焊缝应如何分布？

已知角钢断面积F＝19.2cm2，许用应力[σ]=16000N/cm2，焊缝许用切应力[τ']=10000N/cm2。

参考答案：

1.答：

焊接过程中可能产生的变形为：

纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、挠曲变形

设计措施：

1）合理的选择焊缝的尺寸和形式

2）尽可能减少不必要的焊缝

3）合理的安排焊缝的位置

工艺措施：

4）反变形法

5）刚性固定法

6）合理的选择焊接方法和规范

7）合理的选择装配焊接顺序

2.

纵向应力在横截面中是平衡的，在III-III截面上，中间最大拉应力达到屈服极限。

纵向应力在纵截面的分布：

由于板两端是自由端，纵向应力为零，因此从板端开始，纵向应力逐渐增加，直至稳定。

I'-I'截面全部为拉应力，II'-II'截面和III'-III'截面为压应力。

3.答：

角钢的允许载荷：

=307200N

假定接头上各段焊缝中的切应力都达到焊缝许用切应力值，即

。

若取K=10mm，用手工电弧焊，则所需的焊缝总长：

角钢一端的正面角焊缝

。

则两侧焊缝的总长应为339mm.

查阅e=28.3

所以

取

焊接结构二

一、名词解释

1.内应力

2.纵向收缩变形

3外观变形

4.疲劳强度

二、简答题

1、焊接结构的特点

2、简述内应力对构件精度和稳定性的影响

3、给出四种常见的焊接变形，并简述焊后校正焊接变形的措施

4、简述焊接坡口选择的原则

5、简述预防材料脆性断裂的措施

6、简述测量残余应力的五种方法

参考答案：

1、焊接结构的特点

答：

（1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大

（2）焊接结构有较大的焊接应力与变形

（3）焊接结构有较大的性能不均匀性

（4）焊接结构的刚性大，整体性强

（5）制造工艺对结构性能有很大影响

（6）材料对形成各种缺陷的敏感性增加

（7）对无损检测技术要求越来越高。

2、简述内应力对构件精度和尺寸稳定性的影响

为保证构件的设计技术条件和装配精度，需要对焊后构件进行机械加工。

机械加工把一部分材料从构件上去除，使截面积相应改变，并释放一部分残余应力，从而破坏了原来构件中内应力的平衡。

内应力的重新分布引起构件变形，并影响加工精度。

焊件在长期存在和使用过程中，由于蠕变和应力松弛以及不稳定组织的存在，使得焊接应力会随时间发生变化，造成构件尺寸发生变化，因而影响构件的尺寸稳定性。

3、给出四种常见的焊接变形，并简述焊后校正焊接变形的措施

答：

焊接残余变形分为：

纵向收缩变形、横向收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形、错边变形、螺旋形变形

焊后矫正焊接变形的措施有：

机械矫正法、火焰矫正法

4、简述焊接坡口选择的原则

答：

1）焊接材料的消耗量

2）可焊到性

3）坡口加工

4）焊接变形

5、简述预防材料脆性断裂的措施

答：

（1）正确选用材料

（2）采用合理的焊接结构设计

（3）用断裂力学方法评定结构安全性

6、简述测量残余应力的五种方法

答：

切条法、弹性变形法、切块法、钻孔法、盲孔法、套孔法、X射线衍射法、中子衍射法、超声波法、磁致伸缩法等中的任意五种。

三、综述题

1、现有两块同样500mm⨯100mm⨯10mm厚的低碳钢板，需要将其拼接起来，若开V形坡口，试分析焊接过程中可能产生的变形。

并分析可以采取什么措施来消除变形

2、给出动载荷的几个参量，并予以解释或者定义（可画图说明）

3、设计与基本金属等强度的点焊接头，焊件断面300mm⨯4mm，许用应力[σ]=16000N/cm2，焊点抗切许用应力[τ'0]=10000N/cm2。

焊点的布置参数经验公式：

参考答案：

1.答：

焊接过程中可能产生的变形为：

纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、挠曲变形

设计措施：

1）合理的选择焊缝的尺寸和形式

2）尽可能减少不必要的焊缝

3）合理的安排焊缝的位置

工艺措施：

4）反变形法

5）刚性固定法

6）合理的选择焊接方法和规范

7）合理的选择装配焊接顺序

2.答：

—变动载荷或应力循环内的最大应力

—变动载荷或应力循环内的最小应力

—平均应力

—应力幅值或应力半幅

γ—应力循环特性系数或应力循环对称系数

3.

答：

取

焊点设计成三排，第一、三排9个焊点，第二排8个焊点，共26个焊点。

焊接结构三

一、名词解释

1.残余应力

2角变形

3疲劳强度

4脆性断裂

二、简答题

1、焊接结构的特点

2、简述在力学方面影响焊接接头性能的因素

3、焊缝符号的组成内容主要有哪些？

4、给出焊接接头的基本形式。

5、给出四种常见的焊接变形，并简述焊后校正焊接变形的措施

6、简述影响角变形的主要因素

参考答案：

1、焊接结构的特点

答：

（1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大

（2）焊接结构有较大的焊接应力与变形

（3）焊接结构有较大的性能不均匀性

（4）焊接结构的刚性大，整体性强

（5）制造工艺对结构性能有很大影响

（6）材料对形成各种缺陷的敏感性增加

（7）对无损检测技术要求越来越高。

2、简述在力学方面影响焊接接头性能的因素

答：

在力学方面影响焊接接头性能的因素有：

接头形状的不连续性、焊接缺陷、残余应力和焊接变形等。

3、焊缝符号的组成内容主要有哪些？

答：

焊缝符号的组成内容主要有：

各种焊接方法的符号，基本符号，辅助符号，引出线，焊缝尺寸符号。

4、给出焊接接头的基本形式。

答：

焊接接头的基本形式为：

对接接头、搭接接头、丁字接头和角接头

5、给出四种常见的焊接变形，并简述焊后校正焊接变形的措施

答：

焊接残余变形分为：

纵向收缩变形、横向收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形、错边变形、螺旋形变形

焊后矫正焊接变形的措施有：

机械矫正法、火焰矫正法

6、简述影响角变形的主要因素

答：

熔化区的宽度、深度、熔深及板厚之比、接头类型、焊道次序、材料性能、焊接过程参数等

三、综述题

1、对于低碳钢长板条，若中心焊有一条焊缝，试画图分析纵向应力在不同横截面及纵截面上的分布（纵截面和横截面可各取三个）

2、图示两板厚均为δ，窄板宽为B，焊成搭接接头，两端受力为P，[τ]'焊缝许用应力，[σ]'为母材许用拉应力，且[τ]'=0.6[σ]'，试按等强原则设计接头。

B

P

P

3、设计一个等强度的承受静载弯矩的点焊接头，基本金属断面400mm⨯3mm，许用应力为[σ]，焊点抗切许用应力[τ‘0]=0.5[σ]。

参考答案：

1、

纵向应力在横截面中是平衡的，在III-III截面上，中间最大拉应力达到屈服极限。

纵向应力在纵截面的分布：

由于板两端是自由端，纵向应力为零，因此从板端开始，纵向应力逐渐增加，直至稳定。

I'-I'截面全部为拉应力，II'-II'截面和III'-III'截面为压应力。

2、

答：

母材的允许载荷为：

按等强原则设计焊缝，所需要搭接焊缝的总长度为：

正面角焊缝取为B，两侧角焊缝各取0.7B。

3、

答：

基本金属能承受的弯矩为：

根据表4-10中式

（1），焊点直径为

取d=10mm,t=40mm,t2=20mm

取m=3。