6.疲劳计算
应用材料综合训练题及参考答案
一、名词解释1.金属的力学性能2.强度3.塑性4.硬度5.韧性6.疲劳强度二、填空题1.金属材料的力学性能主要包括、、、、等。
2.拉伸低碳钢时，试样的变形可分为、、和四个阶段。
3.通过拉伸试验测得的强度指标主要有强度和强度，分别用符号和表示。
4.金属材料的塑性也可通过拉伸试验测定，主要的指标有和，分别用符号和表示。
5.洛氏硬度采用了不同的压头和载荷组成不同的硬度标尺，常用的洛氏硬度标尺有、和三种，其中应用最为广泛。
6.530HBW5/750，表示用直径的硬质合金球，在 kgf（ N）的载荷作用下，保持 s时测得的硬度值为。
7.工程技术上常用来测定金属承受冲击载荷的能力。
8.材料经过无限次载荷作用而不发生断裂的最大应力，称为疲劳强度，用符号表示。
三、选择题1.拉伸试验时，试样在断裂前所能承受的最大应力称为材料的（）。
A．屈服强度 B．抗拉强度 C．弹性极限2. 测定淬火钢件的硬度，一般常选用（）来测试。
A．布氏硬度计 B．洛氏硬度计 C．维氏硬度计3．金属材料的（）越好，则其压力加工性能越好。
A．强度 B. 塑性 C．硬度4. 做疲劳试验时，试样所承受的载荷为（）。
A．静载荷 B. 冲击载荷 C．交变载荷四、简答题1.什么是强度、塑性？衡量它们的指标各有哪些？分别用什么符号表示？2.什么是硬度？常用的硬度测定方法有哪几种？布氏硬度、洛氏硬度各适用于哪些材料的硬度？3.下列硬度标注方法是否正确？为什么？（1）210～240HBS （2）450～480HBS （3）15～20HRC （4）800～850HBW4.下列零件用什么硬度测试方法测定其硬度？（1）钳工用锉刀、手锤（2）供应态碳钢型材（3）渗氮层5.什么是冲击韧性？可以用什么符号表示？6.什么叫金属的疲劳？疲劳强度用什么符号表示？为什么疲劳断裂对机械零件危害较大？如何提高和改善机械零件的疲劳强度？7.有一标准低碳钢拉伸试样，直径为10㎜，标距长度为100㎜，在载荷为21000N时屈服，拉断试样前的最大载荷为30000N，拉断后的标距长度为133㎜，断裂处最小直径为6㎜，试计算其屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。
十四、吊车梁的设计与验算
十四、吊车梁的设计与验算吊车梁跨度L=6m ，无制动结构，钢材采用Q235，焊条采用E43系列，吊车梁资料如下：吊车采用LH 型的15t 中级电动葫芦桥式吊车，查《实用建筑结构荷载手册》知：桥架宽度B=4.716m ，轨道中心至吊车外端距离b=165㎜，主梁底面至轨面距离为H 2=720㎜，轨道至起重机顶距离为H=1.43m ，大车轮距K=4.0m ，小车Q 1=3t ，大车Q=18.8t ，最大轮压P max =141KN 。
1、吊车荷载计算吊车竖向荷载动力系数05.1=α，可近似轮压乘荷载增大系数β=1.03吊车荷载分项系数4.1=Q γ，软钩吊车取10.0=η则：竖向计算轮压：KN P P mzx Q 49.2131414.103.105.1=⨯⨯⨯==αβγm KN L M ⋅===65.28462maxKN L a LP V c 33.1426)13(49.2132)2(2=-⨯⨯=-∑=（2） 吊车梁的最大剪力：KN L a L P P V c 65.2846)46(49.21349.213)(1max =-⨯+=-+= （3） 计算强度时吊车梁的最大水平弯矩：m KN M P T M c T ⋅=⨯==80.1665.28449.2136.12max（4） 吊车梁竖向荷载标准值作用于下最大弯矩（求竖向挠度用）：m KN Y M M Q X ⋅=⨯=⋅=64.1934.105.165.284max α 3、截面选择（1）按经济要求确定梁高2/215mm N f = 36max 15802151065.2842.12.1cm f M W =⨯⨯==所需经济梁高度：cm W h 553015803.7303.733=-=-=（2）按刚度要求确定梁高：容许相对挠度取，故750=⎥⎦⎤⎢⎣⎡υl 。
[min6.0⨯=f h 采用h w 700=(3) h t w w 37=+=（4f h v t v w w 2.1max ==采用h 700=截面特征：14300A +⨯=mm y 6.30813028)514676(10300)142/676(86767143300=++⨯⨯++⨯⨯+⨯⨯=12103006.3011433012143304.43867612676832323⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯=x I4621039.10844.38610300mm ⨯=⨯⨯+366105139.36.308/1039.1084mm W a x ⨯=⨯= 366107705.24.391/1039.1084mm W b x ⨯=⨯=上翼缘对Y 轴惯性矩：463109265.411233014mm I y ⨯=⨯=366102541.0165/109265.41mm W c y ⨯=⨯= 4、强度验算 （1）、正应力： 上翼缘226666max ./215/1.147102541.01080.16105139.31065.284mm N mm N W M W M c y t a x c <=⨯⨯+⨯⨯=+=σ 可以。
起重机械的计算载荷与计算方法
② Ⅱ类载荷组合（工作最大载荷组合或强度计算定性、 机构零部件和金属结构的静强度、刚度和失稳破坏，以及校 验电动机过载能力和制动器制动力矩。
4、风载荷
v 具有质量的空气以一定的速度 ( m吹/向s )与其相垂
直的结构物表面而被阻挡时，空气的动能便转化为势能，对
结构物产生静压力。
风载荷是一种沿任意方向的水平力。
起重机的风载荷分为工作状态风载荷和非工作状态风
载荷。
（1）、计算公式： PW Kf KhqA
式中：K f ——风力系数
K h ——风压高度变化系数
（2）强度计算载荷
①运行和回转机构： MIImax5 8Mn —5 —弹性振动增大系数， 52，/ 1。.15 1.7
②起升和非平衡变幅机构
制动器后的零件：MIImax 2Mn
其他零件：M m a x(2.0~2.5)M n 。
③平衡变幅机构
制动器后的零件： MIImax Mjmax
其他零件： M m a x(2.0。~2.5)M n
2 1cv
1
g0 y0
c——操作情况系数，安装用c=0.25，吊钩式起重机
c=0.5，抓斗式起重机c=0.75。
v——额定起升速度，m/s。
— —结构质量影响系数，
1
m1 m2
。0
y0
y0
2
—m 1—结构在物品悬挂处的折算质量，对桥架型起重
机，m 1为小车质量加上桥架质量的一半；对臂架型起重机， m 为1 臂架质量的1/3。
第6章结构件及连接的疲劳强度计算原理分解
第6章结构件及连接的疲劳强度随着社会生产力的发展，起重机械的应用越来越频繁，对起重机械的工作级别要求越来越高。
《起重机设计规范》GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度。
对于结构疲劳强度计算，常采用应力比法和应力幅法，本章仅介绍起重机械常用的应力比法。
6.1 循环作用的载荷和应力起重机的作业是循环往复的，其钢结构或连接必然承受循环交变作用的载荷，在结构或连接中产生的应力是变幅循环应力，如图6-1所示。
起重机的一个工作循环中，结构或连接中某点的循环应力也是变幅循环应力。
起重机工作过程中每个工作循环中应力的变化都是随机的，难以用实验的方法确定其构件或连接的抗疲劳强度。
然而，其结构或连接在等应力比的变幅循环或等幅应力循环作用下的疲劳强度是可以用实验的方法确定的，对于起重机构件或连接的疲劳强度可以用循环记数法计算出整个循环应力中的各应力循环参数，将其转化为等应力比的变幅循环应力或转化为等平均应力的等幅循环应力。
最后，采用累积损伤理论来计算构件或连接的抗疲劳强度。
6.1.1 循环应力的特征参数(1) 最大应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最大的应力，用c max表示。
(2) 最小应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最小的应力，用c min表示。
(3) 整个工作循环中最大应力值构件或连接整个工作循环中最大应力的数值，用：？max表示。
(4) 应力循环特性值一个循环中最小应力与最大应力的比值，用r二三皿表示。
□max(5) 循环应力的应力幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值，用二表示。
（6）应力半幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值的一半，用（7）应力循环的平均值一个循环中最大的应力与最小的应力的和的平均值，用max :min）/2 r ） :max /2:二m 表示。
6.1.2 应力循环特性值的计算构件或连接单独或同时承受正应力 与最小应力比值称为循环特性值，用r x -、x min ： xmaxry、_ y min 、- y max「xy —可 xym in /可xy max匚X 、二y ）和剪应力（.xy ）作用，其最大应力 ry 、「xy 表示，按式（6-1 ）计算。
ncode疲劳分析流程
ncode疲劳分析流程nCode Fatigue 分析流程概述nCode Fatigue 是一款先进的疲劳分析软件，用于评估材料和结构在循环载荷和环境条件下的疲劳寿命。
其分析流程涉及以下关键步骤：1. 定义材料和几何导入或创建材料模型，包括应力-应变曲线、循环应力-寿命(S-N) 曲线和疲劳裂纹扩展速率 (da/dN) 曲线。
定义几何模型，包括零件几何形状、载荷施加点和约束条件。
2. 载荷和边界条件定义施加到结构上的载荷和边界条件，包括静力载荷、动力载荷和热载荷。
指定载荷时程或载荷谱，代表实际或预测的载荷条件。
3. 有限元分析 (FEA)通过 FEA 求解几何模型，以计算应力、应变和其他应力状态。
FEA 结果提供局部和全局应力分布，这些分布对于疲劳分析至关重要。
4. 疲劳损伤计算基于 FEA 结果和材料模型，计算疲劳损伤。
使用线性累积损伤理论或雨流计数算法考虑循环载荷的影响。
5. 疲劳寿命预测分析疲劳损伤分布，以预测结构的疲劳寿命。
疲劳寿命是由材料特性、结构设计和载荷条件共同决定的。
6. 灵敏度分析执行灵敏度分析以评估设计参数对疲劳寿命的影响。
通过改变材料特性、几何形状或载荷条件，可以确定最敏感的参数。
最佳实践使用准确的材料模型和几何模型。
仔细定义载荷和边界条件，代表真实情况。
校准 FEA 模型，以确保与实验结果一致。
考虑环境因素，如温度和腐蚀。
进行灵敏度分析以确定关键设计参数。
应用nCode Fatigue 可广泛应用于各种行业，包括：航空航天：飞机和发动机部件的疲劳分析汽车：汽车部件和系统的疲劳分析能源：风力涡轮机叶片和发电机部件的疲劳分析医疗设备：植入物和手术器械的疲劳分析通过遵循这些步骤和最佳实践，工程师可以使用 nCode Fatigue 准确评估结构的疲劳寿命，并优化设计以提高耐用性和安全性。
第6章结构件及连接的疲劳强度计算原理
148第6章 结构件及连接的疲劳强度随着社会生产力的发展，起重机械的应用越来越频繁，对起重机械的工作级别要求越来越高。
《起重机设计规范》GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度。
对于结构疲劳强度计算，常采用应力比法和应力幅法，本章仅介绍起重机械常用的应力比法。
6.1 循环作用的载荷和应力起重机的作业是循环往复的，其钢结构或连接必然承受循环交变作用的载荷，在结构或连接中产生的应力是变幅循环应力，如图6-1所示。
起重机的一个工作循环中，结构或连接中某点的循环应力也是变幅循环应力。
起重机工作过程中每个工作循环中应力的变化都是随机的，难以用实验的方法确定其构件或连接的抗疲劳强度。
然而，其结构或连接在等应力比的变幅循环或等幅应力循环作用下的疲劳强度是可以用实验的方法确定的，对于起重机构件或连接的疲劳强度可以用循环记数法计算出整个循环应力中的各应力循环参数，将其转化为等应力比的变幅循环应力或转化为等平均应力的等幅循环应力。
最后，采用累积损伤理论来计算构件或连接的抗疲劳强度。
6.1.1 循环应力的特征参数 (1) 最大应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最大的应力，用max σ表示。
(2) 最小应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最小的应力，用min σ表示。
(3) 整个工作循环中最大应力值构件或连接整个工作循环中最大应力的数值，用max ˆσ表示。
(4) 应力循环特性值一个循环中最小应力与最大应力的比值，用minmaxr σσ=表示。
(5) 循环应力的应力幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值，用σ∆表示。
149,r i i N σ-曲线max min max (1)r σσσσ∆=-=-(6) 应力半幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值的一半，用a σ来表示。
max min /2a σσσ=-(7) 应力循环的平均值一个循环中最大的应力与最小的应力的和的平均值，用m σ表示。
第六章 疲劳与磨损
若应力变化幅度为常值，称为等幅交变应 等幅交变应 力。若应力变化幅度也是周期性变化的（图 a），或应力变化幅度具有偶然性（图b）， 称为变幅交变应力 变幅交变应力。图b所示的也称随机交变 变幅交变应力 随机交变 应力。 应力
变动应力示意图： 变动应力示意图：
+ -
+ -
+ -
+ -交变应力的描述：交变应力的描述：上图所示的齿轮传动副，观察其中一个齿， 上图所示的齿轮传动副，观察其中一个齿，该齿参与啮合就承 否则就不承载。由于该齿承受着随时间循环变化的载荷， 载，否则就不承载。由于该齿承受着随时间循环变化的载荷， 因而齿根上任一点A的弯曲正应力也随时间循环变化 的弯曲正应力也随时间循环变化。 因而齿根上任一点 的弯曲正应力也随时间循环变化。像这样 随时间而循环变化的应力称为交变应力。 随时间而循环变化的应力称为交变应力。交变应力随时间变化 的历程称为应力谱（应力－时间曲线）。 的历程称为应力谱（应力－时间曲线）。
摩擦副真实接触面积ar只有表现接触面积a的百分之一和万分之一产生塑性流动接触面积增加接触面上压力很大很容易达到材料的压缩屈服极限sy接触点塑性变形后接触面容易产生粘合现象产生结点滑动时先将结点切开设结点的剪切强度极限为则摩擦则摩擦系数sy则摩擦系数显然此时摩擦系数取决于材料的剪切强度和抗压强度材料的剪切强度越低滑动时先将粘结点切开的强度抗压强度越高摩擦系数越小
2. 疲劳破坏的基本概念
疲劳：工程构件在服役过程中， 疲劳：工程构件在服役过程中，由于承受变动载 荷或反复承受应力和应变， 荷或反复承受应力和应变，即使所受的应力低于 断裂强度或屈服强度，也会导致裂纹萌生和扩展， 断裂强度或屈服强度，也会导致裂纹萌生和扩展， 以至构件材料断裂而失效，或使其力学性质变坏， 以至构件材料断裂而失效，或使其力学性质变坏， 这一过程，或这一现象称为疲劳。 这一过程，或这一现象称为疲劳。 疲劳是一个过程， 疲劳是一个过程，疲劳破坏过程是材料内部薄 弱区域组织在变动应力作用下， 弱区域组织在变动应力作用下，逐渐发生变化和 损伤累积、开裂，当裂纹扩展达到一定程度后发 损伤累积、开裂， 生突然断裂的过程， 生突然断裂的过程，是一个从局部区域开始的损 伤累积，最终引起整理破坏的过程。 疲劳破坏过 伤累积，最终引起整理破坏的过程。(疲劳破坏过 程可以明显地分成裂纹萌生、 程可以明显地分成裂纹萌生、裂纹扩展和最终断 裂三个部分) 裂三个部分
钢结构第五版课后答案第二章
钢结构第五版课后答案第二章
1．答（1）强度高，塑性和韧性好（2）钢结构的重量轻（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合（4）钢结构制作简便，施工工期短（5）钢结构密闭性较好（6）钢结构耐腐蚀性差（7）钢材耐热但不耐火（8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，应引起设计者的特别注意。
2.答：除疲劳计算外，均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。
3.答：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。
4.（1)承载能力极限状态：包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。
（2)正常使用极限状态：包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝）。
5.建筑结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性三项要求。
结构可靠度是结构可靠性的概率度量，其定义是：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构可靠度
6.规定时间：一般指结构设计基准期，一般结构的设计基准期为50年，桥梁工程的设计基准期为100年。
设计基准期为了确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。
※设计使用期与设计使用寿命的关系：当
结构的设计使用年限超过设计基准期时，表明它的失效概率可能会增大，但并不等于结构丧失所要求的功能甚至报废。
规定条件：指正常设计、正常施工、正常使用条件，不考虑人为或过失因素
71.较高的强度。
2.足够的变形能力。
3.良好的加工性能。
(完整word版)钢结构一注考试规范使用的公式
GB50017—(2003）钢结构规范公式2011.5应的下列换算长细比代替λy()()()2122202022222/1421⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+++z y z y z y i e λλλλλλ （5。
1.2-3) ()2202/7.25//ωωλl I I A i t z += ( 5.1。
2—4)222020yx i i e i ++=3单角钢截面和双角钢组合T 形截面绕对称轴的λyz 图5。
1。
2 单角钢截面和双角钢组合T 形截面1)等边单角钢截面（图5。
1.2 a):当b /t ≤0.54 l oy /b 时：λyz =λy （ 1+)0.85224tl b oy (5.1。
2—5a)当b /t >0.54 l oy /b 时：λyz =4.78tb（ 1+)5.13422b t l oy (5。
1。
2—5 b ）式中 b 、t —分别为为角钢肢的宽度和厚度。
(5.2.5-2）弯矩作用在两个主平面内的双肢格构式压弯构件,其稳定性计算图5。
2。
6 格构式构件截面1按整体计算：YytyExxxxmxxWMNNWMAN111βϕβϕ+⎪⎪⎭⎫⎝⎛'-+≤f (5。
2.6—1）2按分肢计算：在N和M x作用下，将分肢作为桁架弦杆计算其轴心力,M y按公式（5。
2.6—2)和公式（5。
2。
6-3）分配给两分肢(图5.2。
6)，然后按5.2。
2条的规定计算分肢稳定性分肢1：M y1=yMyIyIyI221111///+（5。
2。
6—2）分肢2: M y2=yMyIyIyI221122///+（5.2。
6-3)式中I1，、I2—分肢1、分肢2对y轴的惯性矩；y1、y2—M y作用的主轴平面至分肢1、分肢2轴线的距离.当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍(图5.3.1）且两节间的弦杆轴心压力不相同时，则该弦杆在桁架平面外的计算长度，应按下式确定(但不应小于0.5 l1)：l0=l1(0。
第6章结构件及连接的疲劳强度计算原理分解
148第6章 结构件及连接的疲劳强度随着社会生产力的发展，起重机械的应用越来越频繁，对起重机械的工作级别要求越来越高。
《起重机设计规范》GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度。
对于结构疲劳强度计算，常采用应力比法和应力幅法，本章仅介绍起重机械常用的应力比法。
6.1 循环作用的载荷和应力起重机的作业是循环往复的，其钢结构或连接必然承受循环交变作用的载荷，在结构或连接中产生的应力是变幅循环应力，如图6-1所示。
起重机的一个工作循环中，结构或连接中某点的循环应力也是变幅循环应力。
起重机工作过程中每个工作循环中应力的变化都是随机的，难以用实验的方法确定其构件或连接的抗疲劳强度。
然而，其结构或连接在等应力比的变幅循环或等幅应力循环作用下的疲劳强度是可以用实验的方法确定的，对于起重机构件或连接的疲劳强度可以用循环记数法计算出整个循环应力中的各应力循环参数，将其转化为等应力比的变幅循环应力或转化为等平均应力的等幅循环应力。
最后，采用累积损伤理论来计算构件或连接的抗疲劳强度。
6.1.1 循环应力的特征参数 (1) 最大应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最大的应力，用max σ表示。
(2) 最小应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最小的应力，用min σ表示。
(3) 整个工作循环中最大应力值构件或连接整个工作循环中最大应力的数值，用max ˆσ表示。
(4) 应力循环特性值一个循环中最小应力与最大应力的比值，用minmaxr σσ=表示。
(5) 循环应力的应力幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值，用σ∆表示。
149,r i i N σ-曲线max min max (1)r σσσσ∆=-=-(6) 应力半幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值的一半，用a σ来表示。
max min /2a σσσ=-(7) 应力循环的平均值一个循环中最大的应力与最小的应力的和的平均值，用m σ表示。
2017版钢规修订内容介绍课件1~5章
2 术语和符号
2.1 术语
本次修订根据现行国家标准《工程结构设计通用符号标准》GB/T 50132 、《工程结构设计基本术语标准》GB/T 50083并结合本标准的具体情况 进行部分修改，删除了原规范中非钢结构专用术语及不推荐使用的结构术 语，具体有：强度、承载能力、强度标准值、强度设计值，橡胶支座；增 加了部分常用的钢结构术语及与抗震相关的术语，具体有：直接分析设计 法、框架-支撑结构、钢板剪力墙、支撑系统、消能梁段、中心支撑框架 、偏心支撑框架、屈曲约束支撑、弯矩调幅设计、畸变屈曲、塑性耗能区 、弹性区。修改了下列术语：组合构件修改为焊接截面；通用高厚比修改 为正则化宽厚比，对于构件定义为正则化长细比。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 [修订]脆断 brittle fracture 结构或构件在拉应力状态下没有出现警示性的塑性变形而突然发生的断裂。
机理：类似于裂纹性的缺陷, 因这些缺陷发展以致裂纹失稳扩展而发生的。 影响因素：(1)钢材质量差 钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高,晶粒
较粗,夹杂物等冶金缺陷严重,韧性差等。设计时注意严控钢材质量等级要求 ；(2)结构构件构造不当。孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集 中严重。设计时注意构造细节符合规范要求；(3)制造安装质量差焊接、安装 工艺不合理,焊缝交错,焊接缺陷大,残余应力严重，设计时注意对制作、安装 提出技术要求，包括要遵守的施工质量验收规范；(4)结构受有较大动力荷载 ,或在较低环境温度下工作等，对较厚钢材更为严重。
有关节点域计算公式的提醒
柱两侧梁截面等高时节点域计算公式
柱两侧梁截面不等高时节点域计算公式 左侧应改为
21
偏心支撑
消能梁段加劲肋示例
22
机械设计课后答案(吕宏、主编)
第一章绪论习题答案思考题(2)什么是专用零件？什么是通用零件？试举例说明。
(3）机械设计的研究对象是什么？学习时应注意哪些问题？(4）机械零件的主要失效形式及设计准则是什么？(2）答：所谓通用零件实际是指各种机器都经常使用的零件。
如轴、轴承和齿轮等。
专用零件是某些机器使用的零件，例如：发动机中的曲轴、汽轮机中的叶片。
(3）答：本课程是研究普通条件下，一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。
学习时应注意以下问题：1）理论联系实际。
2）抓住课程体系。
3）要综合运用先修课程的知识解决机械设计问题。
4）要理解系数引入的意义。
5）要努力培养解决工程实际问题的能力。
(4）答：机械零件的主要失效形式有强度失效（因强度不足而断裂）、刚度失效（过大的变形）、磨损失效（摩擦表面的过度磨损），还有打滑和过热，联接松动，管道泄漏，精度达不到要求等等。
设计准则是 强度准则 刚度准则 耐磨性准则 振动稳定性准则 热平衡准则 可靠性准则第二章 带 传 动 习 题1. 选择题1) 带传动中，在预紧力相同的条件下，V 带比平带能传递较大的功率，是因为V 带__3__.(1)强度高 (2)尺寸小 (3)有楔形增压作用 (4)没有接头2) 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带__1__处(1)进入主动轮 (2)进入从动轮 (3)退出主动轮 (4)退出从动轮3) 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为__4__.(1)带的材料不符合虎克定律 (2)带容易变形和磨损 (3)带在带轮上打滑 (4)带的弹性滑动4)带传动打滑总是__1__.(1)在小轮上先开始 (2)在大轮上先开始 (3)在两轮上同时开始5) V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_2___.(1)使结构紧凑 (2)限制弯曲应力(3)保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 (4)限制小带轮上的包角6) 带传动的主要失效形式之一是带的__3__。
(1)松弛 (2)颤动 (3)疲劳破坏 (4)弹性滑动7) 带传动正常工作时，紧边拉力1F 和松边拉力2F 满足关系 2 。
建筑施工手册： 混凝土结构计算
2-3 混凝土结构计算2-3-1 混凝土结构基本计算规定1．结构构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求。
分别进行下列计算和验算：（1）承载力及稳定：所有结构构件均应进行承载力（包括失稳）计算，必要时应进行结构的倾覆、滑移及漂浮验算；处于地震区的结构，尚应进行结构构件抗震的承载力验算；（2）疲劳：直接承受吊车的构件，应进行疲劳强度验算；但直接承受安装或检修用吊车的构件，根据使用情况和设计经验可不作疲劳验算；（3）变形：对使用上需控制变形值的结构构件，应进行变形验算；（4）抗裂及裂缝宽度：对使用上要求不出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；对使用上允许出现裂缝的构件，应进行裂缝宽度验算；对叠合式受弯构件，尚应进行纵向钢筋拉应力验算。
2．结构构件的承载力（包括失稳）计算和倾覆、滑移及漂浮验算，均应采用荷载设计值；疲劳、变形、抗裂及裂缝宽度验算均应采用相应的荷载代表值；直接承受吊车的结构构件，在计算承载力及验算疲劳、抗裂时，应考虑吊车荷载的动力系数。
预制构件尚应按制作、运输及安装时的荷载设计值进行施工阶段的验算。
预制构件吊装的验算，应将构件自重乘以动力系数，动力系数可取1.5，但根据构件吊装时受力情况，可适当增减。
对现浇结构，必要时应进行施工阶段的验算。
3．根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级（表2-37）。
建筑结构的安全等级表2-37建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同，对其中部分结构构件和安全等级，可根据其重要程度适当调整，但不得低于三级。
4．受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，其计算值不应超过表2-38的限值。
受弯构件的挠度限值表2-38注：1．如果构件制作时预先起拱，而且使用上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值。
预应力混凝土构件尚可减去预加应力所产生的反拱值。
2．表中括号中的数值，适用于使用上对挠度有较高要求的构件。
231124-北交《钢结构设计原理》在线作业一-15秋答案.
北交《钢结构设计原理》在线作业一一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。
）1. 下列因素中，（）与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
. 钢材屈服点的大小. 钢材含碳量. 负温环境. 应力集中正确答案：2. 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（）。
. 设置纵向加劲肋. 设置横向加劲肋. 减少腹板宽度. 增加翼缘的厚度正确答案：3. 钢材的疲劳破坏属于（）破坏。
. 弹性. 塑性. 脆性. 低周高应变正确答案：4. 钢材中磷含量超过限制时，钢材可能会出现（）。
. 冷脆. 热脆. 蓝脆. 徐变正确答案：5. 屋架的矢高一般为跨度的( )。
. 1/7~1/8. 1/7~1/9. 1/6~1/8. 1/6~1/9正确答案：6. 目前我国钢结构设计（）。
. 全部采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法. 采用分项系数表达的极限状态设计方法. 除疲劳计算按容许应力幅、应力按弹性状态计算外，其他采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法. 部分采用弹性方法，部分采用塑性方法正确答案：7. 焊接残余应力不影响构件的（）。
. 整体稳定性. 静力强度. 刚度. 局部稳定性正确答案：8. 钢材的冷弯试验是判别钢材（）的指标。
. 强度. 塑性. 塑性及冶金质量. 韧性及可焊性正确答案：9. 有二个材料分别为Q235钢和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用（）型。
. 43. 50. 55. T50正确答案：10. 影响钢材疲劳强度的主要因素不包括（）。
. 构造状况. 应力幅. 循环荷载重复的次数. 钢材的静力强度正确答案：11. 钢材的伸长率可以通过下列( )试验来获得。
. 冷弯180°试验. 单向一次拉伸试验. 疲劳试验. 冲击试验正确答案：12. 体现钢材塑性性能的指标是（）。
. 屈服点. 屈强比. 伸长率. 抗拉强度正确答案：13. 在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（）。
常见的钢结构计算公式
常见的钢结构计算公式钢结构是一种常用的建筑结构材料，其计算需要依靠一系列的公式和规范，以下是常见的钢结构计算公式：1.剪力传递与承载能力计算公式：-剪力传递能力：V=φVc+Vs≤Vn其中，V是设计剪力，Vc是混凝土全截面抗剪承载力，Vs是钢筋抗剪承载力，Vn是剪力承载力。
2.弯矩传递与承载能力计算公式：-弯矩传递能力：M=φMn≤Mu其中，M是设计弯矩，Mn是截面弯矩承载能力，Mu是弯矩承载能力。
3.抗弯承载力计算公式：-单轴受拉抗弯承载力：Mn=Fy*Zx其中，Mn是截面弯矩承载能力，Fy是钢材屈服强度，Zx是截面模量。
-双轴受拉抗弯承载力：Mn=Fy*Sx其中，Mn是截面弯矩承载能力，Fy是钢材屈服强度，Sx是截面模量。
-压弯承载力：Mn=Fy*Zx*γm0其中，Mn是截面弯矩承载能力，Fy是钢材屈服强度，Zx是截面模量，γm0是抗弯承载力的安全系数。
4.柱计算公式：-压力计算：Pn=Ag*Fc其中，Pn是柱的承载力，Ag是柱的截面面积，Fc是钢材的屈服强度。
-压弯组合计算：Pn=Ag*Fc+Mn/(h/2)其中，Pn是柱的承载力，Ag是柱的截面面积，Fc是钢材的屈服强度，Mn是柱的弯矩承载力，h是柱的高度。
5.焊接计算公式：-焊缝的承载能力：Fu=φFv*L*(2*τ)≤Vm其中，Fu是焊缝的承载能力，Fv是焊缝的强度，L是焊缝的长度，τ是应力分布系数，Vm是焊缝的抗剪强度。
6.疲劳强度计算公式：-疲劳强度寿命：N=(C*W*f*10^6/S)^b其中，N是疲劳强度寿命，C是修正系数，W是应力幅值，f是应力范围系数，S是疲劳曲线切割系数，b是曲线的斜率。
7.延性指数计算公式：-延性指数：μ=ΔL/L其中，μ是延性指数，ΔL是材料的延伸增量，L是材料的原始长度。
8.钢结构设计抗震计算公式：-设计基本剪力：Vb=C*W其中，Vb是设计基本剪力，C是抗震设防烈度系数，W是活载和地震作用产生的重力荷载。
miner累积疲劳准则
miner累积疲劳准则摘要：1.引言2.miner累积疲劳准则的定义3.miner累积疲劳准则的应用领域4.miner累积疲劳准则的计算方法5.miner累积疲劳准则的意义6.总结正文：1.引言在工业生产和劳动过程中，人们需要长时间地进行某种特定的操作，这可能导致身体和心理上的疲劳。
为了确保工人的安全和健康，有必要研究和制定累积疲劳准则。
本文将详细介绍miner累积疲劳准则的相关内容。
2.miner累积疲劳准则的定义miner累积疲劳准则是一种用于衡量个体在一定时间内承受工作负荷的指标，它可以帮助我们了解在什么程度上，工人的生理和心理状况会受到累积疲劳的影响。
这一准则基于个体的工作表现、生理指标和心理反应等多个方面的数据，以预测和预防过度疲劳现象。
3.miner累积疲劳准则的应用领域miner累积疲劳准则广泛应用于职业安全与健康领域，包括工业生产、交通运输、航空航天等行业。
在这些领域，工作者往往需要长时间保持某种姿势或进行重复性操作，容易产生累积疲劳。
通过应用miner累积疲劳准则，可以有效地评估和控制工作者的疲劳程度，保障他们的安全和健康。
4.miner累积疲劳准则的计算方法miner累积疲劳准则的计算方法包括生理指标、心理指标和工作表现指标三个部分。
生理指标主要关注心率、血压等生理反应；心理指标主要关注认知功能、情绪状态等心理反应；工作表现指标主要关注工作效率、工作质量等。
通过收集和分析这些指标，可以得出miner累积疲劳值。
5.miner累积疲劳准则的意义miner累积疲劳准则对于评估和预防工人的累积疲劳具有重要的意义。
首先，它可以为工作者提供个性化的疲劳预警，帮助他们及时调整工作状态，避免过度疲劳。
其次，它可以为企业提供科学依据，制定合理的工作计划和休息安排，降低劳动事故和职业病的发生率。
最后，它还可以为政策制定者提供参考数据，促进职业安全与健康政策的完善和发展。
6.总结miner累积疲劳准则是评估和预防个体累积疲劳的重要工具，它可以帮助我们了解工人在特定工作环境下的疲劳程度，从而采取有效措施保障他们的安全和健康。
B94-疲劳计算公式
Δ σ
0
lgΔσ
斜率k=-1/β
.
.
. .
..
2S: 2倍 lgn的标准差
.. .
2S 2S
.
. .
(a)
n 0 n=5×104
应力幅Δσ与循环寿命n 的关系曲线
n=5×106 (b)
lgC lgn
6、疲劳计算公式
（1）容许应力幅[Δσ]
考虑试验数据的离散性, 取一定的保证率（97.7%）应力幅 作 为对应某疲劳寿命 n 的容许应力幅 [Δσ]
参数Ｃ和β的取值
构件和连接类别 1
2
3
4
5
6
7
8
Ｃ ×1012 1940 861 3.26 2.18 1.47 0.96 0.65 0.41
β
443 3 3
3
3
3
八类构件和连接形式
八类构件和连接形式ıøaaa»itæ.
（2）常幅疲劳计算公式
对焊接结构焊接部位的常幅疲劳验算：
拟合成得到容许应力幅公式：
1
C
n
C和β如
何取值？
[Δσ]/（N/mm2）
400 300 200
100 80 60
105
2 3 4 5 6 78 9106 2× 106
1 2 3 4 5 6 7 8
5× 106
n 107
公式中八类构件和连接形式的[Δσ]－n 对数曲线
吊车梁是钢结构中变幅疲劳工作的典型构件 ---- 需要验算
实际运行过程中吊车梁的应力幅常低于满负荷工作对
应的应力幅，即最大应力幅Δσ
---- 处于欠载状态
通过欠载系数来考虑：
等效疲劳寿命计算公式
等效疲劳寿命计算公式1、 [公式] (Stre-Life) 疲劳寿命预测方法[公式]寿命估计本质就是反映了应力幅值与疲劳寿命之间的关系，科学家们发现[公式]与[公式]呈幂指数关系：[公式](1)[公式](2)综合(1)(2)可以估计不同平均应力和不同应力幅下的材料寿命。
除了上述影响因素，微结构、尺寸效应、表面处理以及载荷频率等因素对寿命都有影响，因此，如何建立完备的寿命模型一直是一大难题。
2、 [公式] (Strain-Life) 疲劳寿命预测方法2、1、应变控制下材料的行为低周疲劳测试时，局部的应力将超过屈服应力，从而产生塑性区。
对于大多数金属材料，其单调应力应变 [公式] 关系满足Ramberg-Ogood表达式：[公式](3)其中[公式]分别为弹性、塑性应变，[公式]均为材料常数。
由该表达式可见，当材料屈服后，应力与应变呈指数关系，应变微小的变化对应着应力极大的变化，因此多采用应变控制，这也是[公式]方法诞生的主要原因。
[公式](4)其中，[公式]为循环材料常数。
由于是增量表达式，因此需要确定其中一参考点的坐标，才能确定曲线上各点的值。
值得注意的是，由于上述表达式刻画的是整个曲线，即加载和卸载满足相同的表达式。
在稳定迟滞环的基础上，开展应变控制下疲劳寿命的预测。
2、2、疲劳寿命预测模型应变控制下的疲劳寿命预测模型与应力控制相似，只是需要分弹性与塑性两部分，其表达式为：[公式](5)该表达式也被成为Manon-Coffin模型，式中 [公式] 都是与疲劳相关的材料常数。
！注意在应变控制的寿命预测公式中，括号内不再写成[公式] 而是以 [公式] 代替，这是因为如果幅值不是恒定的，常常没有正弦波形如 [公式] 的循环（cycle），因此以转折（reveral）来代替，两个reveral表示一个循环，在式中写作 [公式]。
平均应变同样会对寿命预测产生影响，Morrow做出了如下的修正：[公式](6)总体来说应变控制的疲劳模型与应力控制思路相似，也是以幅值作为主要的控制量，再根据实际情况加以修正。
miner累积疲劳准则
miner累积疲劳准则摘要：1.引言2.miner累积疲劳准则的定义和作用3.miner累积疲劳准则的计算方法4.miner累积疲劳准则在实际应用中的案例5.miner累积疲劳准则的意义和价值6.总结正文：1.引言miner累积疲劳准则是一种评估矿工累积疲劳的量化方法，旨在确保矿工在长时间工作后得到足够的休息，以避免因疲劳过度导致的事故发生。
在我国，miner累积疲劳准则得到了广泛的关注和应用，为矿山的安全生产提供了有力的保障。
2.miner累积疲劳准则的定义和作用miner累积疲劳准则是根据矿工的作业时间、作业强度、休息时间等因素，计算出矿工的累积疲劳值。
当矿工的累积疲劳值达到一定的阈值时，矿工需要停止工作，进行休息。
通过实行miner累积疲劳准则，可以有效地防止矿工因疲劳过度而导致的生产事故，保障矿工的生命安全。
3.miner累积疲劳准则的计算方法miner累积疲劳准则的计算方法主要包括以下几个步骤：(1) 收集矿工的作业时间、作业强度、休息时间等数据。
(2) 根据矿工的作业时间和作业强度，计算出矿工的单位时间作业强度。
(3) 根据矿工的单位时间作业强度和miner累积疲劳阈值，计算出矿工的累积疲劳值。
(4) 根据矿工的累积疲劳值和休息时间，计算出矿工的累积疲劳速率。
(5) 根据矿工的累积疲劳速率和miner累积疲劳阈值，判断矿工是否需要停止工作。
4.miner累积疲劳准则在实际应用中的案例以某煤矿为例，矿工小张在连续工作10小时后，其累积疲劳值为120，超过了miner累积疲劳阈值100。
根据miner累积疲劳准则，小张需要立即停止工作，进行休息。
通过实行miner累积疲劳准则，有效地防止了矿工因疲劳过度而导致的生产事故。
5.miner累积疲劳准则的意义和价值miner累积疲劳准则的实施，对于保障矿工的生命安全具有重要的意义。
通过实行miner累积疲劳准则，可以有效地防止矿工因疲劳过度而导致的生产事故，降低矿山的安全生产风险。
《钢结构设计规范》GB50017-2003应用讲座
s1 —截面中线总长
11
剪力中心S—截面剪力流的
合力作用点，也是主扇性 极点和扭转中心 横向荷载通过截面剪力中 心，杆件只弯曲，不扭转
12
I形截面
e0
h1
t2b23h t1b13 t2b23
I I y1I y2h2 / I y
C形截面
e0
y1
3tb2 twh 6tb
I
b3h2t 12
2h 3b 6b h
44
第7章 连接计算
7.1 焊缝连接
对接焊缝
角接焊缝
对接与角接组合焊缝
45
7.1.1条 有关焊缝质量等级的选用，是设计规范的新增条 文。焊缝质量等级是原《钢结构工程施工及验收规范》 GBJ205-83首先提到的，不过它只提到一、二、三级焊 缝的质量标准，并未提到何种情况需要采用何级焊缝， 而GBJ17-88也没有明确规定，导致一些设计人员对焊缝 质量等级提出不恰当要求，影响工程质量或者给施工单 位造成不必要的困难。
16
4）不等边双角钢，短边相并
b1/t≤0.56loy/b1时
yz y
b1/t>0.56loy/b1时
yz
3.7b1
/
t
1
lo2y t 2 52.7b14
17
单轴对称压杆绕非对称主轴以外的任一轴 失稳时，应按弯扭屈曲计算。
单角钢构件绕平行轴（u轴）失稳时， 按b
类截面查j值，换算长细比
b/t≤0.69lou/b时
235
4
（1）原规范将t40mm的轴压 构件稳定归入c曲线，不确
切。新规范作了专门规定， 参见规范表5.1.2-2。
5
（2）增加了d类截面（d 曲线）。 t40mm的
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第六章疲劳计算
通过大量全尺寸梁试件的疲劳断裂试验证明：影响焊接结构疲劳强度的最重要因素是应力幅（最大应力与最小应力的代数差）、接头细部构造类型，而不是最大应力、应力比。
从而使焊接结构的疲劳设计概念产生了改变，即从按最大应力设计改变为按应力幅设计的概念。
应力设计改变为按应力幅设计的概念
第一节最大应力法
对非焊接结构，应用最大应力法设计的概念还是对的。
最大应力法认为，影响结构构件或连接疲劳强度的主要因素有最大应力、应力比、循环次数和缺口效应（构造类型的应力集中情况）等应力比为绝对值最小与最大应数和缺口效应（构造类型的应力集中情况）等。
应力比为绝对值最小与最大应力之比（拉应力取正值，压应力取负值），它代表了应力循环特征。
N σ−最大应力法是依靠对结构原型或模型的疲劳试验所得出的曲线，用以预估疲劳强度或寿命，国外通常称为曲线，S 代表应力，N 为以循环次数表示的疲劳寿命。
S N −
疲劳强度的计算公式为
疲劳强度的计算公式为：（6.10）
[]σσΔ≤Δ为名义应力的应力幅。
其中为计算部位各次应力循环中最大拉应力
（取正值）；
为计算部位各次应力循环中最小拉应力（取正值）或压应力（取负值）σΔmax σmin σ（取负值）。
上述的应力符号是广义应力，它多数情况代表正应力，但也可能代表剪应力（如计算角焊缝的疲劳强度时）。
σ三、非焊接结构常幅疲劳的折算应力幅
非焊接结构一般不存在很高的残余应力。
对应力比的同号应力循环，因残余应力对疲劳强度影响不大，仍可用与焊接结构相同的应力幅进行计算。
但对的异号应力循环，采用应力幅计算将偏于安全太多。
规范为了统一用一种表达式，引入了折算应力幅的概念。
计算式为：
（6.11）
上式实际上与最大应力法的计算式是一致的。
[]max min 0.7σσσσΔ=−≤Δ
第三节变幅疲劳的等效应力幅
（略）
第四节吊车梁和吊车桁架的疲劳计算吊车荷载是典型的变幅荷载。
规范规定，对重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架的疲劳应按下式计算：
611（6.11）式中，[]6
f 210ασσ×⋅Δ≤Δ为欠载效应系数，既包含了变幅荷载的欠载，又包括了在使用基准期内循环次数N 超过次的影响。
表示循环次数为次的常幅疲劳的容许应力幅。
f α6210×6210×[]6210σ×Δ
第五节疲劳计算的特点和讨论
1.疲劳计算的荷载应采用标准值，不考虑荷载分项系数，另外动态荷载不乘动力系数。
2.在建筑结构中很少遇到常幅疲劳的情况，对变幅疲劳，计算时应预知设计应力谱。
如果设计的是一种新结构，就不可能找到类似结构来测定应力谱。
因此，在缺乏可用资料的情况下，变幅疲劳也可偏于安全地近似按常幅疲劳计算。
3.试验证明，钢材静力强度的不同，对大多数焊接连接部位的疲劳强度
3试验证明钢材静力强度的不同对大多数焊接连接部位的疲劳强度没有显著差别。
为简化表达式，可认为所有类别的容许应力幅与钢种无关。
这样，由疲劳控制设计的构件采用较高强度的钢种是不经济的。
在应力循环中不出现拉应力的部位不必进行疲劳计算但对有反复内4.在应力循环中不出现拉应力的部位不必进行疲劳计算。
但对有反复内力的构件，拉应力的绝对值大于压应力的绝对值，与压应力绝对值大于拉应力的绝对值相比前者疲劳裂缝更容易开裂按规范计算方法只要力的绝对值相比，前者疲劳裂缝更容易开裂。
按规范计算方法，只要
相同，其疲劳强度就相同，这未免对后者来说偏于保守，有必要重新研究。
5.本章所论及的疲劳问题都属于高周低应变疲劳，即总应变幅小，破坏σΔ前荷载循环次数多。
对于总应变幅大，破坏前循环次数少的属于低周高应变疲劳。
低周疲劳的破坏机理和表达式均有其本身特点，不能按本章规定的计算方法进行计算
算方法进行计算。
6.新规范与原规范相比，对本章内容没有什么改变。
仅将原规范附表51E-1规定的梁“翼缘焊缝附近的主体金属，焊缝质量5.1（新为附表E 1）项次5规定的梁翼缘焊缝附近的主体金属，焊缝质量经无损检验符合二级标准”进行了修改。
这是因为梁翼缘焊缝往往是角焊缝，而角焊缝无法无损检验（因内部探伤不准确），不能要求“符合二级标准”只能要求角焊缝为三级焊缝但可要求其外观质量标准符合二级标准，只能要求角焊缝为三级焊缝，但可要求其外观质量标准符合二级。
新规范明确提出，这就解决了与钢结构工程施工质量验收规范GB50205之间的矛盾。