同济大学建筑工程系研究生课程

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1、同济大学建筑工程系研究生课程《高等钢结构原理》断裂与疲劳部分（授课教师童乐为）学生作业一、作业要求1．每位学生自选5道概念论述题和1道计算题。2．应仔细审题，答题清楚到位。鼓励有全面深入的高质量论述。3．相互抄袭很容易识别，均按无作业成绩处理。请独立思考答题。4．概念论述题照抄授课教师讲稿，作业成绩最高只能得60分。5．书面答题，统一做在A4纸上，打印和手写均可，封面写上系（所）别、学号和姓名、硕士生或博士生。校外旁听生写上单位名称。6．作业可集中给班长统一提交到土木大楼A717室，截至时间2017年10月30日7．本课程考核方式为期末考试和平

2、时作业考核相结合，最终成绩为40%期末考试与60%平时作业成绩之和。二、参考书目（1）[英]T.R.格尔内，焊接结构的疲劳，机械工业出版社，1988。（2）焦馥杰，焊接结构分析基础，上海科学技术出版社，1991。（3）[德]D.拉达伊，焊接结构疲劳强度，机械工业出版社，1994。（4）霍立兴，焊接结构工程强度，机械工业出版社，1995。（5）陈绍蕃，钢结构设计原理，科学出版社，2000。（6）[荷]J.Wardenier,钢管截面的结构应用，同济大学出版社，2004。（7）N.E.Dowling,MechanicalBehaviorofMate

3、rials,PearsonPrenticeHall,2007（8）国家标准，钢结构设计规范GB50017－2003（9）Eurocode3:Designofsteelstructures–Part1-9:Fatigue,EN1993-1-9,2005.三、概念论述题1．焊接钢结构的缺点及其原因1．焊接结构可能出现哪些类似裂纹的缺陷2．影响焊接钢结构脆性断裂的主要因素及其效应3．线弹性断裂力学的研究对象和应用范围4．裂纹类型和裂纹尖端附近的应力场特点5．应力强度因子的一般表达式和用途6．应力强度因子与应力集中系数的区别7．冲击韧性与断裂韧性的区别

4、8．应变时效的要义9．高强度钢材在动力荷载、低温条件下应用需要特别关注什么问题10．防止焊接钢结构脆性断裂的基本措施11．焊接与非焊接钢结构在疲劳性能上的异同点12．为什么焊接结构疲劳性能比非焊接结构差13．焊接结构疲劳裂纹出现的位置和扩展有什么特点14．钢结构疲劳寿命离散性具有怎样的特点15．解释应力幅是评价焊接钢结构疲劳强度的一个指标16．采用高强度钢材是否有助于改善焊接钢结构疲劳性能17．无限寿命、安全使用寿命、破损－安全等疲劳设计思想的基本要义18．基于构造分类的疲劳设计方法的特点19．何谓热点应力20．基于热点应力的疲劳设计方法的特点

5、21．断裂力学在焊接钢结构疲劳分析中有何用武之地22．如何运用断裂力学裂纹扩展原理来预测焊接钢结构的疲劳寿命23．如何运用结构损伤原理来评估变幅疲劳问题24．可采取哪些措施来改善焊接钢结构疲劳性能四、计算题1.有一宽度很大的平钢板，中心有一长度为2a的初始裂纹，a=10mm，两侧受到均匀拉应力，钢材为高强度钢，屈服强度fy=550MPa，断裂韧性KIC=3000MPa·mm1/2。假定：裂纹尖端的应力强度因子的计算公式为KI=。试问该钢板发生破坏时是断裂破坏还是屈服破坏？为什么？2.某厂房吊车梁在使用过程中受到循环变幅荷载的作用。经分析统计，该

6、吊车梁中最大受拉应力处所承受的应力幅及其对应的循环次数列于表1中。已知该梁的疲劳强度S-N曲线计算式为：[∆σ]3N=3.91×1012试采用Miner线性累积损伤定律验算该吊车梁是会疲劳断裂。表1应力幅及其循环次数统计表编号应力幅Δσ（MPa）循环次数ni（万次）13025024520038518041101005150503.下图为一车间的简支吊车梁，跨度6m，为焊接H型钢，已知：吊车每天运行通过吊车梁平均100次，作用在吊车梁上的轮压平均值P=200kN（标准值），可变荷载分项系数1.4。吊车梁钢材料Q235B，截面惯性矩Ix=4134×

7、105mm4。吊车梁H型钢纵向角焊缝构造细节的疲劳强度(容许应力幅)－寿命(N)的计算公式为：。试问：该吊车梁预期具有多少年Y的疲劳寿命（一年按360天计）。