焊接结构试题库.docx

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焊接结构试题库

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）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；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16）平板对接焊缝中心沿X方向焊接残余应力的分布。

答案：

教材P47图2-97，2-106

2．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2-13

4.按图所标焊接方向，画出（厚度16）平板对接焊缝附近横向焊接残余应力σ"y的分布。

答：

教材P50图2-104b

5.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3-36

6.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3-42a）

7.作出低碳钢长板条中心焊接，在热源附近（600度最宽处）单位长度热态时变形应力状态。

答：

教材P50图2-104

8,。

图示平板对接为焊接时的热塑变区；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，为焊接时的热塑变区；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（）

11.用图描绘出下图丁字结构自由状态焊接，焊后出现的变形状态。

（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）

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[τ']=100。

角焊缝计算截面轴惯性距2*（0.7K*l3/12）。

解答：

τ（P*）*2

=（75000*0.2/2*0.7K*0.33/12）*0.3/2=3571429

　　　τ1.4K*l

=75000/1.4K*0.3=178571

τ=（τM2+τQ2）1/2=[τ']

[（119048）2+（178571）2]1/2=100*106

3575890/100*106=0.0358m

取36

（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δ=20[σ]=160焊缝[τ]=100

解：

由σ＝δ*[σ]

δ*[σ]=320*103/20*10-3*160*106

0.1100

吊耳实际宽度L＝2*120（5分）

由角焊缝强度计算；

τ0.7K*∑[τ]

0.7*∑l*[τ]=320*103/0.7*2*0.14*100*106

0.0163m

接头焊角K取18，吊耳宽120.（5分）

3.丁字接头如图所示，40120,开孔直径40,承受拉力P。

母材的许永应力为[σ]，焊缝金属的抗剪许用应力[τ]=0.65[σ]。

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

τ1=[τ]=0.65[σ]

0.65[σ]S1

母材承载截面面积S2=20*（120-40）

　　　σ2=[σ]

[σ]S2

按等强原则：

0.65[σ]S1=[σ]S2

0.65*120*0.720*（120-40）

80/（0.65*4.2）

=29.3

取K为30.

3.如图所示一搭接接头，被连接板宽100,厚12,焊角12,母材抗拉许用应力[σ]=160，焊缝金属抗剪许用应力[τ]=100。

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

τ1=[τ]

[τ]S1

母材承载截面积S2=100*12

σ2=[σ]

[σ]S2

按等强原则：

[τ]S1=[σ]S2

　　　160*100*12/（100*2*0.7*12）

=114.3

取搭接长度l为115.

4.T型构件与壁板采用