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第三章连接课后习题参考答案第三章连接课后习题参考答案焊接连接参考答案一、概念题3．1 从功能上分类，连接有哪几种基本类型？3．2 焊缝有两种基本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝，二者在施工、受力、适用范围上各有哪些特点？3．3 对接接头连接需使用对接焊缝，角接接头连接需采用角焊缝，这么说对吗？3．4 h和lw相同时，吊车梁上的焊缝采用正f面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高？3．5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制？对侧面角焊缝的长度有何要求？为什么？【答】（1）最小焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过小，否则焊接时产生的热量较小，致使施焊时冷却速度过快，导致母材开裂。
《规范》规定：h f≥1.5t，式中：t2——较厚焊件厚度，单2位为mm。
计算时，焊脚尺寸取整数。
自动焊熔深较大，所取最小焊脚尺寸可减小1mm；T形连接的单面角焊缝，应增加1mm；当焊件厚度小于或等于4mm时，则取与焊件厚度相同。
（2）最大焊脚尺寸：为了避免焊缝区的主体金属“过热”，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，角焊缝的焊脚尺寸应满足12.1t h f式中： t 1——较薄焊件的厚度，单位为mm 。
（3）侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小，可能首先在焊缝的两端破坏，故规定侧面角焊缝的计算长度l w ≤60h f 。
若内力沿侧面角焊缝全长分布，例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝，可不受上述限制。
3．6 简述焊接残余应力产生的实质，其最大分布特点是什么？ 3．7 画出焊接H 形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。
3．8 贴角焊缝中，何为端焊缝？何为侧焊缝？二者破坏截面上的应力性质有何区别？3．9 规范规定：侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数，原因何在？规范同时有焊缝最小尺寸的规定，原因何在？ 3.10 规范禁止3条相互垂直的焊缝相交，为什么。
3.11 举3～5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。
第三章TIG焊接方法3.1TIG焊接方法的原理3.1.1前言TIG是英文Tungsten Inert Gas 的缩写，TIG焊接方法是使用钨电极和惰性气体保护的一种弧焊技术，该技术于1930年研究成功，最初阶段保护气体使用氦气，所以曾经使用氦弧焊的名称(Heli Arc)，目前广泛使用氩气作为保护气体，所以又把TIG焊接技术称之为氩弧焊技术。
3.1.2TIG焊接方法的原理图3.1表示TIG焊接方法的原理。
在TIG焊接技术中，在不熔化的钨电极与母材之间产生电弧，利用氩气等惰性气体把熔融金属与空气隔开以起保护作用，利用电弧产生的高热量把母材进行熔化从而连结在一起。
在TIG焊接方法中有使用填充材料的填丝TIG和不使用填充材料只熔化母材的TIG焊。
图3.1 TIG焊接方法的原理3.2TIG焊接方法的起弧方式TIG 焊接方法中的起弧方式可分为三类:“高频振荡起弧方式”、“外加直流高压脉冲起弧方式”和“接触起弧方式”。
最近，由于环境保护的要求，限制高频噪音的发生，所以在TIG焊接方法中倾向于不使用“高频振荡起弧方式”。
1.高频振荡起弧方式如图3.2所示，电极与母材不接触，利用高频振荡打破电极与母材之间的绝缘状态，产生电弧。
图3.2 高频振荡起弧方式2.外加直流高压脉冲起弧方式如图3.3所示，电极与母材不接触，利用外加直流高压脉冲产生电弧。
图3.3 外加直流高压脉冲起弧方式3.接触起弧方式如图3.4所示，电极与母材接触的瞬间，把焊枪提升一点距离, 从而产生电弧。
图3.4 接触起弧方式3.3TIG焊接方法的主要特点TIG焊接方法的主要特点如下:①由于有惰性气体保护，对焊缝金属的保护效果好，所以在焊接金属中极少混入杂质，从而能取得高质量的焊接结果。
②能焊接工业中使用的几乎所有的金属（铅、锡等低熔点金属除外）。
③没有飞溅，操作方便。
④能实现任何形式的接头的焊接，而且焊接姿态不受限制。
⑤即使在小电流区域也能得到稳定的电弧，所以能焊接薄板。
第三章连接课后习题参考答案焊接连接参考答案一、概念题 3．1 从功能上分类，连接有哪几种根本类型？ 3．2 焊缝有两种根本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝，二者在施工、受力、适用范围上各有哪些特点？ 3．3 对接接头连接需使用对接焊缝，角接接头连接需采用角焊缝，这么说对吗？ 3．4 hf和lw相同时，吊车梁上的焊缝采用正面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高？ 3．5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制？对侧面角焊缝的长度有何要求？为什么？【答】（1）最小焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过小，否那么焊接时产生的热量较小，致使施焊时冷却速度过快，导致母材开裂。
《标准》规定：hf≥1.5，式中： t2——较厚焊件厚度，单位为mm。
计算时，焊脚尺寸取整数。
自动焊熔深较大，所取最小焊脚尺寸可减小1mm； T形连接的单面角焊缝，应增加1mm；当焊件厚度小于或等于4mm时，那么取与焊件厚度相同。
（2）最大焊脚尺寸：为了防止焊缝区的主体金属“过热”，减小焊件的焊接剩余应力和剩余变形，角焊缝的焊脚尺寸应满足式中：t1——较薄焊件的厚度，单位为mm。
（3）侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小，可能首先在焊缝的两端破坏，故规定侧面角焊缝的计算长度lw≤60hf。
假设内力沿侧面角焊缝全长分布，例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝，可不受上述限制。
3．6 简述焊接剩余应力产生的实质，其最大分布特点是什么？3．7 画出焊接H形截面和焊接箱形截面的焊接剩余应力分布图。
3．8 贴角焊缝中，何为端焊缝？何为侧焊缝？二者破坏截面上的应力性质有何区别？ 3．9 标准规定：侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数，原因何在？标准同时有焊缝最小尺寸的规定，原因何在？ 3.10 标准禁止3条相互垂直的焊缝相交，为什么。
3.11 举3～5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。
3.12 简述连接设计中等强度法和内力法的含义。
第三章 连接的构造与计算1、下图中I32a 牛腿用对接焊缝与柱连接。
钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，用II 级焊缝的检验质量标准。
对接焊缝的抗压强度设计值2215/w f f N mm =，抗剪强度设计值2125/w v f N mm =。
已知：I32a 的截面面积267.12A cm =；截面模量3692.2x W cm =，腹板截面面积225.4w A cm =。
试求连接部位能承受的外力F 的最大值（施焊时加引弧板）。
°图 牛腿连接示意图解：T V 707.0=，T N 707.0=)(4.141200707.0mm N T T M ⋅=⨯=(1) 221125104.25707.0mm N T A V w =⨯==τ )(1049.4707.0104.25125521N T ⨯=⨯⨯=∴(或：2211251095.032707.0mm N T A Vw =⨯⨯==τ )1037.551N T ⨯=∴(2) 2222154.141707.0mm N WT A T =+=σ2232215)102.6924.1411012.67707.0(mm N T =⨯+⨯∴ )(1094.652N T ⨯=∴(3) 折算应力（在顶部中点亦可）()2151.11.1000555.0000278.03000276.03)000233.0104.30707.0( 000278.0104.25707.0000276.01605.26160102.6924.1411012.67707.03322212133213321333231⨯=≤=⨯+=+=⨯==⨯==-⨯⨯+⨯=w f f T T T T T T T T T τσττσ或得：)(1.4263KN T ≤ （KN T f T 3wf 33.484 1.10.000488≤≤或）由T 1、T 2、T 3中取最小值，得T ＝426.1（KN ）m KN M Nmm ⋅=⨯⨯=4104105 N V 5104⨯=f ff f h h W M 6.4283.93331046=⨯==σ22.1=f β， f ff f h h A V 6.14282801045=⨯==τ 2002.1471)6.1428()22.16.428()(2222≤=+=+ff f f f f h h h τβσ mm h f 4.7≥，取mm h f 8=.3、如图所示的牛腿用角焊缝与柱连接。
第三章焊接连接一、选择题6.1.1(Ⅰ) 焊缝连接计算方法分为两类，它们是。
(A) 手工焊缝和自动焊缝(B) 仰焊缝和俯焊缝(C) 对接焊缝和角焊缝(D) 连续焊缝和断续焊缝6.1.2(Ⅰ) 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用。
(A) E55(B) E50(C) E43(D) 前三种均可6.1.3(Ⅰ) 产生焊接残余应力的主要因素之一是。
(A) 钢材的塑性太低(B) 钢材的弹性模量太高(C) 焊接时热量分布不均(D) 焊缝的厚度太小6.1.4(Ⅰ)不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力N之间的夹角 满足。
(A) (B)(C) (D)6.1.5(Ⅰ)角钢和钢板间用侧焊搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时，。
(A) 角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等(B) 角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝(C) 角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝(D) 由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等，因而连接受有弯矩的作用6.1.6(Ⅰ) 一般情况下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于。
(A)(B)(C)(D)6.1.7(Ⅰ)直角角焊缝的有效厚度。
(A) 0.7(B) 4mm(C) 1.2(D) 1.56.1.8(Ⅰ)等肢角钢与钢板相连接时，肢背焊缝的内力分配系数为。
(A)1(B)2/3(C)1/3(D)0.36.1.9(Ⅰ)图示的角焊缝在P的作用下，最危险点是。
(A) c、b点(B) b、d点(C) c、d点(D) a、c点6.1.10(Ⅰ)对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角角焊缝时。
(A) 要考虑正面角焊缝强度的提高(B) 要考虑焊缝刚度影响(C) 与侧面角焊缝的计算式相同(D) 取＝1.226.1.ll(Ⅰ)斜角焊缝主要用于。
(A) 钢板梁(B) 角钢桁架(C) 钢管结构(D) 薄壁型钢结构6.1.12(Ⅰ)直角角焊缝的强度计算公式中，是角焊缝的。
(A) 厚度(B) 有效厚度(C) 名义厚度(D) 焊脚尺寸6.1.13(Ⅱ)焊接结构的疲劳强度的大小与关系不大。
(A) 钢材的种类(B) 应力循环次数(B) 连接的构造细节(D) 残余应力大小6.1.14(Ⅱ) 焊接连接或焊接构件的疲劳性能与有关。
(A) 应力比。
(最小应力，最大应力)(B) 应力幅(C)(D)6.1.15(Ⅱ)在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用。
(A) 角焊缝(B) 焊透的对接焊缝(C) 不焊透的对接焊缝(D) 斜对接焊缝6.1.16(Ⅱ)未焊透的对接焊缝计算应按计算。
(A) 对接焊缝(B) 角焊缝(C) 断续焊缝(D) 斜焊缝6.1.17(Ⅱ)承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响构件的。
(A) 静力强度(B) 刚度(C) 稳定承载力(D) 疲劳强度6.1.18(Ⅱ)下图所示为单角钢(∟80×5)接长连接，采用侧面角焊缝(Q235钢和E43型焊条，160N/mm2)，焊脚尺寸＝5mm。
求连接承载力设计值(静载)= 。
(A)(B)(C)(D)6.1.19(Ⅱ)如图所示侧面角焊缝的静力承载力N =N。
(A)0.7⨯ 6⨯ (410-12) ⨯2⨯160(B)0.7⨯6⨯ (410-l2) ⨯4⨯160(C)0.7⨯6⨯360⨯2⨯160 (D)0.7⨯ 6⨯ (360-12) ⨯2⨯1606.1.20(Ⅱ)如图所示屋架下弦节点荷载F作用在下弦上。
下弦与节点板间焊缝采用式计算。
(A)(B)(C)，和(D)和6.1.2l(Ⅱ)产生纵向焊接残余应力的主要原因是。
(A) 冷却速度太快(B) 焊件各纤维能自由变形(C) 钢材弹性模量太大，使构件刚度很大(D) 施焊时焊件上出现冷塑和热塑区6.1.22(Ⅱ)在制作长焊件时，为了考虑焊接残余变形的影响，其下料长度应等于。
(A) 设计长度(B) 设计长度+纵向收缩余量(C) 设计长度+纵向收缩和横向收缩余量(D) 设计长度+横向收缩余量6.1.23(Ⅱ) 图中的焊脚尺寸是根据选定的。
(A)(B)(C)(D)6.1.24(Ⅲ)如图所示两块钢板用直角角焊缝连接，问最大的焊脚尺寸=mm。
(A) 6(B) 86.1.25(Ⅲ)图中的两块钢寸可选用mm。
(A) 7(B) 8(C) 9(D) 106.1.26(Ⅲ)如图所示梁截面形式、尺寸(＝22000⨯104mm4)及荷载。
钢材为Q235BF，焊条采用E43型手工焊，梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，= mm。
(A) 2.6(B) 66.1.27(Ⅲ)如图所示格构式轴压柱柱头，其加劲肋高＝380mm，厚＝16mm，钢材为Q235BF，焊条为E43型，手工焊，已知静态设计荷载N＝995kN，为了安全承载，加劲肋与缀板连接的角焊缝最小焊脚尺寸为mm。
(A) 6(B) 86.1.28(Ⅲ) 设有一截面尺部用两条侧面角焊缝焊在10mm厚的节点板上，两板件板面平行，焊脚尺寸为6mm。
为满足最小焊缝长度的构造要求，试选用下列何项数值? 。
(A) 40mm(B) 60mm(C) 80mm(D) 100mm6.1.29(Ⅲ)钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的。
(A) 4倍，并不得小于20mm(B) 5倍，并不得小于25mm(C) 6倍，并不得小于30mm (D) 7倍，并不得小于35mm6.1.30(Ⅲ)在满足强度的条件下，图示①号和②号焊缝合理的应分别是。
(A) 4mm，4mm (B) 6mm，8mm(C) 8mm，8mm6.1.31(Ⅰ) T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸，最大焊脚尺寸，式中。
(A) t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度(B) t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度(C) t1为被连接件较小的厚度，t2为被连接件较大的厚度(D) t1为被连接件较大的厚度，t2为被连接件较小的厚度6.1.32(Ⅰ) 在施工中，不能采用方法减小构件的残余应力。
(A) 加强构件约束，阻止变形(B) 锤击法(C) 焊件预热(D) 焊后退火6.1.33(Ⅰ) 端焊缝与侧焊缝的区别在于。
(A) 前者的强度和变形均高于后者(B) 前者的强度高于后者，但变形能力低于后者(C) 前者的强度和变形均低于后者(D) 前者的强度低于后者，但变形能力高于后者6.1.34(Ⅲ)如图所示，一截面尺寸100×8的板件与厚度为10mm的节点板仅用侧焊缝连接（承受静载），根据焊缝长度的构造要求，侧焊缝的长度l w最可能取。
(A) 40mm(B) 80mm(C) 120mm(D) 400mm二、填空题6.2.1(Ⅰ)焊接的连接形式按构件的相对位置可分为，，和四种类型6.2.2(Ⅰ) 焊接的连接形式按构造可分为和两种类型。
6.2.3(Ⅰ)焊缝按施焊位置分、、和，其中的操作条件最差，焊缝质量不易保证，应尽量避免。
6.2.4(Ⅰ) 当两种不同强度的钢材采用焊接连接时，宜用与强度的钢材相适应的焊条。
6.2.5(Ⅰ)承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝，除了分别计算正应力和剪应力外，在同时受有较大正应力和剪应力处，还应按下式计算折算应力强度：。
6.2.6(Ⅰ)当承受轴心力的板件用斜的对接焊缝对接，焊缝轴线方向与作用力方向间的夹角 符合时，其强度可不计算。
6.2.7(Ⅰ)当对接焊缝无法采用引弧板施焊时，每条焊缝的长度计算时应减去。
6.2.8(Ⅰ)当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，在对接焊缝的拼接处，应分别在焊件的宽度方向或厚度方向做成坡度不大于的斜角。
6.2.9(Ⅰ)在承受荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。
6.2.10(Ⅰ)工字形或T形牛腿的对接焊缝连接中，一般假定剪力由的焊缝承受，剪应力均布。
6.2.11(Ⅰ)承受动力荷载的角焊缝连接中，可采用焊缝或焊缝。
6.2.12(Ⅰ)凡能通过一、二级检验标准的对接焊缝，其抗拉设计强度与母材的抗拉设计强度。
6.2.13(Ⅰ)选用焊条型号应满足焊缝金属与主体金属等强度的要求。
Q235钢应选用型焊条，Q345钢应选用型焊条，Q390和Q420钢应选用型焊条。
6.2.14(Ⅰ)当埋弧对接焊缝的焊件厚度很小(≤l0mm)时，可采用坡口形式。
6.2.15(Ⅰ)钢结构经过焊接后会产生焊接残余应力，焊接残余应力有，其中焊接残余应力对刚度计算有影响。
6.2.16(Ⅰ)直角角焊缝可分为长度垂直于构件受力方向的和长度平行于构件受力方向的。
前者较后者的强度、塑性。
6.2.17(Ⅰ)在构件或焊缝连接中，可采用断续角焊缝。
6.2.18(Ⅰ)在钢板对接时，采取分段施焊，厚焊缝则分层施焊，工字形顶接焊接时采用对称跳焊，上述措施的目的在于。
6.2.19(Ⅰ)在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝(端缝)的强度设计值增大系数＝；但对直接承受动力荷载的结构，应取＝。
6.2.20(Ⅲ)斜角角焊缝两焊脚边的夹角或时，不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。
6.2.21(Ⅲ)角焊缝的焊脚尺寸(mm)不得小于，t为较厚焊件厚度(mm)。
但对自动焊，最小焊脚尺寸可减小；对T形连接的单面角焊缝，应增加。
6.2.22(Ⅲ)角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的倍(钢管结构除外)，但板件(厚度为t )边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合下列要求: 当t≤6mm时，；当t>6mm时，。
6.2.23(Ⅲ)侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于和。
6.2.24(Ⅲ)侧面角焊缝的计算长度不宜大于。
6.2.25(Ⅲ)在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的倍，并不得小于。
6.2.26(Ⅲ)当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，每条侧面焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于 (当t>12mm)或 (当t ≤12mm)，t为较薄焊件的厚度。
6.2.27(Ⅲ)单面连接的单角钢按轴心受力计算它与节点板的角焊缝连接，角焊缝强度设计值应乘以折减系数。
6.2.28(Ⅲ)施工条件较差的高空安装焊缝，其焊缝强度设计值应乘以折减系数。
6.2.29(Ⅲ)钢板的拼接，当采用对接焊缝时，纵横两方向的焊缝可采用T形交叉，其交叉点的间距不得小于mm。
6.2.30(Ⅲ)在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝焊脚的比例：对正面角焊缝宜为(长边顺内力方向)；对侧面角焊缝可为。
三、计算题6.3.1(Ⅰ)如图所示连接，尺寸为mm，受静载拉力P＝130kN，＝10mm，钢材为Q235BF，E43焊条，手工焊无引弧形板，＝160N/mm2。
试验算焊缝强度，并指出焊缝最危险点的位置。
如仅将P变为压力，最不利点位置和应力大小有无变化?6.3.2(Ⅰ)图示连接受集被连接构件由Q235钢材制成，焊条为E43型。
已知焊脚尺寸=8mm，＝160N/mm2，试验算连接焊缝的强度能否满足要求6.3.3(Ⅰ)计算图中焊缝①承载能力是否满足要求。
