《钢结构基本原理》(第二版)练习参考解答：第二、五、六、七、八章习题答案
第二章
2.1如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力一应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶 段的二-:关系式。
Cr
图 2-34 二 _ ；图
(a)理想弹性—塑性
(b)理想弹性强化
解：
； (1) 弹性阶段： ；:=E =ta n、￡
；
非弹性阶段: 二=fy (应力不随应变的增大而变化)
(2) 弹性阶段：
=ta n _：「: E ；
二一 fy ? E'(;
非弹性阶段:
fy
E
) _ fy tan :?'(;- Jy)
tan 二
2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的；「-；曲线，试验时分别在 A、B、C卸载至 零，则在三种情况下，卸载前应变；、卸载后残余应变JC及可恢复的弹性应变；y各是多少？
fy=235N∕mm2 二 c=270N∕mm2 ；F =0?025 E =2.06 105 N ∕mm2 E' =IOOON ∕mm2
图2-35 理想化的；「-;图
解： (1) A 点：
卸载前应
fy 235
= 0.00114 5E 2.06 IO
卸载后残余应变：；c =0 可恢复弹性应变：
（2） B 点：
0.00114
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卸载前应变：；=τ -0.025 、、
卸载后残余应变：
fy
C
E
0.02386
可恢复弹性应变： ；y - ； - ；C =0.00114 （3） C 点：
■ c _ f y
卸载前应变：；=；F
F
E'
- y =0.025 ■ 0.035 =0.06
■ C
-
卸载后残余应变：
C
=0.05869 E
可恢复弹性应变： ■:y - ； - ；- =0.00131
2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的 作用时间之间的关系。
二-；曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和
答：钢材；「-;曲线与反复应力大小和作用时间关系： 当构件反复力二_ fy时，即材料处于
匚-:曲线基本无变
弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材
化；当|「| fy时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载-卸载连 续进行，钢材二-；曲线也基本无变化；若加载-卸载具有一定时间间隔， 极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象） 更高而更短。
钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系： （指次数多），疲劳强度也越低。
2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。
答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多； 等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆； 或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。
（2）钢材生成过程中造成的
（5）不合理的结构细部
（7）结构
缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及 焊接应力设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；
反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比
或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时 间越长
会使钢材屈服点、
。钢材；「-；曲线会相对更高而更短。另外，
C - ；曲线也会
载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材
2.5解释下列名词： （1） 延性破坏
延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点 fy、并达到抗拉极限强度 fu的破坏。 （2） 损伤累积破坏
指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生 损伤并不断积累而导致的破坏。
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（3） 脆性破坏
脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于 屈服点fy）的破坏。 （4） 疲劳破坏
指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5） 应力腐蚀破坏
应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力 临界值的情况下所造成的破坏。 （6） 疲劳寿命
指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。
2
2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A点正应力为G=120N∕mm
2 2 2
S-
，
-80N / mm ， B 点的正应力 G- -20 N ∕mm ,二2 - -120N / mm ,求梁 A 点与 B 点
的应力比和应力幅是多少？ 解：
（1） A 点：
应力比：
80 120
0.667
2
应力幅：L ；■ =:max - min —120 ' 80 二 200 N / mm
(2) B 点：
0.167 应力比： 二 JI =
-2 120
2.7指出下列
号意义： 符
(1)Q235AF (2)Q345D (3)Q390E
20
2
应力幅：U = :?? max - min = —20 ■ 120 = 100 N / mm
(4)Q235D
： 可选
答
答：（1）要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、 能在低温条件下承受动力荷载作用， Q235D、Q345D等；（2）要求满足低温可焊性条件，可选用 Q235BZ等。 2.9钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？ 答：主要机械性能指标：屈服强度
fy、极限强度fu以及伸长率；，5或J10 ,其中，屈服强度
或是塑性指标。
fy、极限强度fu是强度指标，而伸长率
2.10影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？ 答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷， 硫。 第四章
而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和
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第 94 贡-4. 3：
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钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版.docx
