国际焊接工程师结构复习.ppt
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1、焊接结构及设计复习提纲,前言 结构设计基础部分 焊接结构设计,结构设计基础部分 安全校核(强度校核、稳定性校核、刚度校核) Sd 作用力(结构设计基础、强度理论基础) Rd 抵抗力(强度理论基础),1、例 材料:S235,问题1:简支梁的结构构成? 由杆件(承受弯矩)、和支座(将载荷传递到地基) 组成。 支座包括: 固定支座(提供两个支座反力)应用在此结构 活动支座(提供一个支座反力)应用在此结构 紧固支座(提供三个支座反力)未应用,问题2:此结构体系是否属于静定系统? n=a+z-3s3+0-310 静定系统,问题3:简支梁受哪几种内力作用?如何分布? 内力是指物体内部各质点之间的相互作用,
2、物体不受 外力时,其内部各质点之间也存在内力,它使质点间 相对位置保持不变。当物体受外力作用而发生变形 时,物体所受内力发生变化,产生了“附加内力”,称 为内力。,内力包括: 水平方向力 N(物体水平方向所受内力) 构件不承受 垂直方向力 V(物体垂直方向所受内力) 构件承受 弯 矩 M(物体所受力矩) 构件承受,其分布趋势见上图,计算过程如下: Av支座A的垂直方向支座反力 Bv支座B的垂直方向支座反力 AH支座A的水平方向支座反力 MA力矩 1)FdQl292.582340kN,2) 支座反力计算: 平衡条件(H=0, V=0,M=0),3) 内力计算: 平衡条件(H=0, V=0,M=0
3、) 水平方向力 N,垂直方向力 V 横向内力V(Q)的确定,设A,B点之间任取一点 距A点为x,弯 矩 M 截面弯矩M的确定,设A,B之间任取一点至A点距离 为x:,问题4:计算梁的截面参量惯性距Iy和翼板截面参量静距Sy? Iy惯性矩cm4(弯曲和剪切引起的应力,弯曲所产生的变形) Sy 静矩cm3 (剪切时的应力),问题5:简支梁受哪几种应力作用?在截面上如何分 布? 应力=力/受力面积 正应力(作用力垂直作用到横截面积上) 剪应力(作用力平行作用到横截面积上),问题6:简支梁所使用材料的许用应力? 为了使建筑物不致在应力达到屈服极限时出现变形 现象,许用应力是根据材料S235屈服极限而不
4、是根 据断裂极限来进行保障。,问题7:简支梁所使用材料的强度和延伸率是如何确 定的? 材料特征值用来表示材料的性能,也用来说明在载荷 作用下所能达到的结构关系。 在拉伸试验中,如果把应力和由应力引起的应变表示 在一个坐标系中,就会产生一个应力应变图,该图 描绘了变形的特征。,问题8:确定简支梁所使用材料的屈强比?有何意 义? 屈强比较大表示可节约材料,屈强比较大表示可提 高安全性,问题9:梁的截面如果选择箱型截面,会提高哪方面 的能力? 梁的截面如果选择箱型截面可提高梁的抗扭曲能力。 扭曲是构件横截面在扭矩(当作用力偏离剪力中心 时),则将产生扭矩的作用下相对轴线而产生的转动 变形,如果载荷通
5、过剪切中心构件上不产生扭曲。,Am是箱形梁的剪力作用的面积,即图中阴影线部分,问题10:说明焊缝标识的意义(ISO2553)?,焊缝为双面角焊缝,焊缝厚度为6mm,焊接位置为箭头所指位置。,问题11:此梁的焊接接头是哪一种? 焊接接头是把零件或部件用焊接的方法相互连接起来 的区域,接头的种类是通过零部件在结构设计上相互 配置的情况而确定的。 焊接工字梁为T型接头。,问题12:选用哪一种角焊缝?有何特点? 选用平面角焊缝,施工中认为这种焊缝形状是最经济 的,因为它不存在多余的焊缝体积。尽管存在小的外 部缺口效应,但在主要承受静载荷的构件上仍可使用 这种焊缝形状。,另: 凸面角焊缝一般应被避免。它
6、是不经济的并且具有最 大的缺口效应。仅在角接焊缝时使用这种焊缝形状, 甚至认为是有利的。 凹面角焊缝的焊缝体积大于平角焊缝的焊缝体积。凹 形角焊缝具有最小的外部缺口效应,因此优先用于承 受动载的构件中。它们多半只能在船形位置焊接时得 到。 不等腰焊缝常用于端面焊缝的焊接,目的是减少缺口 效应(应力集中)。,问题13:焊缝可能受哪几种应力?此焊缝受那种应 力? (垂直正应力) (平行正应力) (垂直剪应力) (平行剪应力)焊缝承受,问题14:确定角焊缝的焊缝厚度?有哪些限定条件(按DIN18800-1)? DIN18800T1钢结构 min a =2.0,问题14:确定焊缝的极限应力(按DIN1
7、8800-1),它受哪些因素影响? 影响焊接接头应力极限的因素有: 材料的连接强度 载荷种类 焊缝形式 焊缝质量 结构中焊缝的位置,问题15:校核角焊缝的强度(按DIN18800-1)?,焊接结构设计 2、不同载荷下的焊接结构 不同载荷条件下的破坏形式 在静载及主要承受静载的状态下,将导致:形 变断裂、脆性断裂、层状撕裂和失稳破坏。 在热负荷状态下,将导致:低温的影响脆性 断裂,高温的影响屈服极限的高温失效及蠕变失 效。 在动载荷状态下,将导致:疲劳断裂。,层状撕裂的产生和防止 应用低硫含量和/或高ED(板材厚度方向的断面收缩率)值的材料。, 设计及生产技术方面:尽可能避免厚度方向上 由于焊接
8、残余应力引起的应力或者把它降至很低。 作用于收缩方向上的焊缝厚度aD尽可能低 焊缝连接基础应尽可能大 焊道数应少 焊道次数应考虑局部缓冲 尽可能选择对称焊缝形式和对称焊接顺序 尽可能使用轧制产品所有层次与焊缝连接 通过连接范围的缓冲减少层状撕裂倾向 予热(100),3、主静载焊接结构 钢结构特点 钢材强度高,塑性、韧性较好;重量轻;材质 均匀和力学计算的假定比较符合;制作简便,施工工 期短;密闭性好;耐蚀性差;耐热不耐火;低温和其 它条件下,可能发生脆断。,构件结构设计要求(受压条件下的失稳、桁架梁和实 壁梁) 受压构件的弯曲失稳 轴心受力构件(轴心受力构件的常用截面形式可 分为实腹式和格构式
9、两大类) 受弯构件(实腹式受弯构件梁、格构式受弯构件 桁架梁、梁的局部稳定和腹板加劲肋设计),构件结构设计要求(受压条件下的失稳、桁架梁和 实壁梁) 受压构件的弯曲失稳 轴心受力构件(轴心受力构件的常用截面形式 可分为实腹式和格构式两大类) 受弯构件(实腹式受弯构件梁、格构式受弯构 件桁架梁、梁的局部稳定和腹板加劲肋设计),按DIN18800-1钢制构件的限定和结构基础 钢材种类 钢材选择和证书 冷变形区域的焊接 焊接填充材料及辅助材料,焊接的实壁梁 使用轧制型材可以很方便地改变实壁梁的高度, 只需改变腹板的高度,可增大该处的惯性矩,并减小 支座,但应注意在支承处验证其抗剪能力。 在弯矩和剪力
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