大工18春《单片机原理及应用》大作业电子时钟设计

题目：基于51单片机的电子时钟设计

层次：高起专

专业：机械制造与自动化

年级： 2017年春季

学号：

学生姓名：

基于51单片机的电子时钟设计

摘要：本文介绍了基于51单片机的电子时钟的设计，从硬件和软件两个方面给出了具体实现过程。该时钟的设计采用功能分块的思想方法，将硬件电路划分为开关电路，显示驱动电路和数码管电路等若干独立模块，而软件的实现则由闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等组成。文中给出了各个模块的电路图，并用Proteus的ISIS软件对电子时钟系统的各个功能进行了仿真，并给出了相应的仿真结果图像。

关键词：单片机；电子时钟；键盘控制

一，引言

1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具。现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。

二，时钟的基本原理分析

利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。

为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。

三，时钟设计分析

针对要实现的功能，采用AT89S51单片机进行设计，AT89S51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。

在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。

首先，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。这是前期准备工作。第二部分是硬件部分：依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三部分是软件部分：先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。第四部分是软件画图部分：设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。第五部分是软件仿真部分：软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六部分是硬件实现部分：连接电路并导入程序检查电路，若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。最后进行功能扩展，在已经正确的设计基础上，添加额外的功能！

四，时钟的实现

A.电路设计

1. 整体设计

此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟，硬件部分主要分以下电路模块：显示电路用8个共阴数码管分别显示，星期（年份），小时、分钟（月份）和秒（日），通过动态扫描进行显示，从而避免了译码器的使用，同时节约了I/0端口，使电路更加简单。单片机采用AT89S51系列，这种单

片机应用简单，适合电子钟设计。

电路的总体设计框架如下：

2. 分块设计

模块电路主要分为：输入部分、输出部分、复位和晶振电路。

2.1 输入部分

输入信号主要是各种模式选择和调整信号，由按键开关提供。

以下为输入部分样例：

在本实验中主要用用P3口输入按键信号，还用到了特殊的P0口。对于P0口，由于其存在高阻状态，为了实现开关功能，给其添加上拉电阻，具体如下图所示：

2.2 输出部分

本电路的输出信号为7段数码管的位选和段选信号，闹铃脉冲信号，提示灯信号。

本实验的数码管是共阴的，为了防止段选信号不能驱动数码管，故在P1口连接上拉电阻后，再送段选信号，以提高驱动，位选信号直接从P2口接入，如下图：

闹铃由P2.6端输出，模块如下：

2.3 晶振与复位电路

本实验单片机时钟用内部时钟，模块如下：

复位电路为手动复位构成，模块如下：

各模块拼接组合，电路总体设计图如下

：

B.程序设计

B.1 程序总体设计

本实验用汇编程序完成. 程序总的流程图如下：

B.2 程序主要模块

B.2.1 延时模块

数码管显示动态扫描时，用到延时程序，这里使用延迟1ms的程序，此程序需反复调,除数码管动态扫描外，数码管的闪烁提示，以及音乐模块也用到了延时，只是延时的长短不同罢了，在此不再赘述。

B.2.2中断服务程序

本实验中，计数器T0,T1中断都有运用，其中T0中断为时钟定时所用，T1中断用于音乐播放。T0的定时长度为0.01s,工作于方式1，计数1次，时长1us，故计数器计数10000次，进入中断，计数初值为65536-10000=55536=#0D8F0，装满定时器需要0.01s的时间，从而100次中断为一秒，一秒之后，判断是否到60秒，若不到则秒加一，然后返回，若到，则秒赋值为0，分加一，依次类推。包括日期显示的功能也是如此。另外，由于要实现倒计时功能，因此在中断程序中还要加入减一的寄存器，需要时将其进行显示。基于以上考虑，以R3为倒计时中的秒，R4为倒计时的分，当秒加1时R3减一，减到0之后，秒赋值为59，分减一，直到分为0。

计数器T1工作于方式1，当调用响铃程序时，其计数功能开启，为音乐音调不同频率的方波的形成，提供延时。其中断服务程序就是根据音调改变音乐方波输出口电平的高低，用语句 CPL 实现。

中断服务程序中日历的实现较为复杂，要考虑平年，闰年，特殊的2月，每月的天数的不尽相

同。具体的逻辑判断方法为：首先，要考虑年份是不是闰年，闰年的判断方法是：将年份除以100，若能整除，则将年份除以400，若还能整除，则为闰年，若不能，则为平年；若不能被100整除，则判断是否能被4整除，若能，则为闰年，若不能则为平年。只有2月与平、闰年相关，因此在闰年和平年的子程序中，要判断是不是2月，若是则在相应的年中进行日期的增加，若不是则转入平时的月份。其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天，4、6、9、11月为每月30天。

日历进位判断流程图如下：

本实验用8个数码管，刚好能显示年，月，日，扫描显示与时间的扫描显示类似。年比较特殊，由两个寄存器存储，个位，十位为0时，表明年数能被100整除，若此时千位，百位

组成两位数能被4整除，则年数被400整除，为闰年。若十位，个位组成两位数能被4整除，则年数能被4整除，为闰年。

B.2.3主程序

主程序主要对按键进行扫描，以及判断定时和闹铃时间是否已到，若到则调用相关程序。B.2.4 显示子程序

8个数码管轮流进行显示，分别显示1ms，依赖人的视觉暂留效应，给人以数码管持续高亮的错觉。

日期的显示，秒表的显示，倒计时的显示，调闹铃，调定时的显示，闪烁的显示程序与以上的的扫描相似，有的以子程序的方式出现，通过子程序调用语句ACALL调用；有点直接嵌套在相应的程序里面，顺序执行，或者用调转语句AJMP调用。

C 程序调试及仿真

本程序通过Keil单片机开发平台实现程序的编译，链接，生成HEX文件。通过Keil和硬件仿真平台Proteus的联合，可以将设计效果仿真出来，根据效果，有目的的改变设计，优化程序。

利用Proteus仿真实验过程截图：

普通时间显示模式仿真图，表示：星期一 9点10分38秒

五，总结

本文先从整体论述了设计电子钟的大致思路，然后再采用划分模块的方法，将硬件电路划分为开关电路，显示驱动电路，以及数码管电路等，而软件部分，则依据要实现的功能，划分为：闹钟的声音程序，时间显示程序，日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。最后将各模块集成为一个整体,合成一个多功能的电子钟。

大工13秋《钢结构》大作业答案

题目一：钢板用高强度螺栓摩擦型连接的承载力 如下图所示，双盖板拼接的钢板连接。钢板钢材为Q235号钢。采用摩擦型高 强度螺栓连接，螺栓性能等级为10.9级，M20螺栓孔径d 。为21.5mm 。构件接 触面经喷砂后涂无机富锌漆， J =0.35。作用在螺栓群重心处的轴向拉力 N 二800kN 。 要求：验算承载力。 解：根据钢结构规范7.2.2 忧=0.9g ” p=0.9 X 2X 0.35 X 155=97.65KN 螺栓群可承受拉力验算： N=10X 97.65=976.5KN > 800KN 螺栓群承载力符合要求; 无栓孔削弱的钢板承载力验算： N=Af=14X 370X 215=1113.7KN > 800KN 无削弱截面满足; 栓孔处净截面验算(考虑孔前传力)： _ AJ 14X(370-5X21^)X215 證 l-0-SX^ 削弱截面满足； 故承载力满足要求。 a 0141 9 二 1053.5KN>800KN

题目三：轴心受压柱整体稳定计算 一重型厂房轴心受压柱，截面为双轴对称焊接工字钢，如图所示，翼缘为轧制, 钢材为Q390该柱对两个主轴的计算长度分别为l °x "5m , l °y =5m 要求：试计算其最大稳定承载 力N max 。 解： （1）截面特性计算: A =2 80 40 120 -2 4 3 = 976cm 2 1 80 1203 -77 1123 A 2.51 106cm 4 12 A =2 — 4 803 =3.41 105cm 4 12 976 （2）稳定承载力计算： 查表得，x =0.851, \ =0.811 2 7 N max 二 y Af =0.811 976 10 315 = 2.49 1 07N 题目四：摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓连接有何差异？ 答：高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别 高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧， 足以 产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受 力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种， 两者的 本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范 围等方面都有很大的不同。 在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达 到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态， 也即是保 Ix iy i y 5 3 ?41 10 =18.69cm A i x I 5 2.51 10 0.71cm

大工15秋《钢结构》大作业答案

大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心： 姓名： 学号： 题目一：（必答的题目）螺栓连接。 试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。其截面为：翼缘—380mm×20mm，腹板—1000mm×10mm，钢号Q345。采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN·m，V=600KN。验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。螺栓要求为10.9级M22螺栓。

n 1000 解：受力最大的为最上排螺栓，所受剪力和拉力为： kN n N N v 1540 600=== kN y m y M N 5.67) 160*280*2(*2160*10*8002 232 1 1 1=+==∑ 单个螺栓的抗剪承载力： kN P n N f b v 75.69155*5.0*1*9.09.0===μ kN P N b C 124155*8.08.0=== 拉剪共同作用：1759.0124 5 .6775.6915＜=+= +b i i b v v N N N N 所以上、下的拼接接头需要的螺栓数目如图所示40颗是安全的

题目三：双角钢屋架端斜杆截面整体稳定性验算 已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图所示，承受 的轴心拉力设计值 y y x x 12 2∟125×80×10 ，两主轴方向计算长度分别为 y y x x 12 2∟125×80×10 ，试验算此 截面的整体稳定性。钢材为Q235。 y y x x 12 2∟125×80×10 解：本题为双角钢轴压构件整体稳定验算，由于截面为单轴对称的构件，因此， 绕非对称轴x 轴的长细比用0x x x l i λ=计算，但绕对称轴y 轴应取计及扭转效 应的换算长细比yz λ代替 y λ。 （1）计算用数据 由附表可得： 2 215/f N mm =， 2 39.4A cm =， 3.98x i cm =， 3.39y i cm = （2）计算长细比 0240 60.303.98 x x x l i λ=== 0240 70.803.39 y y y l i λ===

大工15春《钢结构》大作业题目及要求满分答案

大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心：XXXX学习中心 姓名：XXX 学号：123456

题目一： 试设计一双盖板的角焊缝对接接头。已知钢板截面为300mm ×14mm ，承受轴心力设计值N=800KN （静力荷载）。钢材Q235-B ，手工焊，焊条E43型，如图（a ）所示。 若改成如图（b ）所示的菱形盖板，验算连接强度。 N 图a N 图b 解： 根据和母材等强度原则，取2-260×8盖板，钢材Q235，其界面面积为： A=2×26×0.8=41.6cm 2≈30×1.4=42cm 2，

确定焊缝高度： mm t mm h f 7~6)2~1(8)2~1(＜h 6fmax =-=-== ＜mm t h f 6.982.12.1min max =?== ＜mm t h f 6.5145.15.1max min =?== 因为t=8mm ＜ 12mm ，且b=260mm ＞200mm ，为防止因仅用侧面角焊缝引起板件扭曲过大，故采用三面围焊。 正面角焊缝能承受的内力为 1N =2×0.7 w f f w f f l h β1=2×0.7×6×100×1.22× 160 =164000 N=164 kN 焊接缝能承受的内力为： 03.1) 197 80(3111 3sin 112=-=-= θβθf w f f w f f l h N θβ227.022??==2×2×0.7×6×197×1.03×160 =545000 N=545 kN 侧面角焊缝能承受的内力为： w f f w f f l N θβ33h 7.022??===2×2×0.7×6×（50-6）×160 =118000 N=118kN 接头一侧能承受的内力为： ∑N= 321N N N ++=164+545+118=827 KN ＞N=800 kN （满足要求） 改用菱形后盖板长度有所增加，但焊缝受力情况有较大改善。 题目二：强度验算 如下图所示的两端简支的焊接组合截面H 型钢梁，受静力荷载作用， 200P kN =，钢材为Q235B 级钢2215/f N mm =，2125/v f N mm =，试验算跨中荷载P 作用位置的强度是否能够满足要求？

大工19秋《钢结构》大作业题目及要求参考答案

大连理工大学《钢结构》大作业 题目一：压弯杆计算 如下图所示的偏心受压柱，压力kN F 900=（设计值）。静力荷载，偏心距m m 150e 1=，m m 100e 2=。焊接T 形截面，翼缘为焰切边。压力作用于对称轴平面内翼缘一侧。杆长8m ，两端铰接，杆中央在侧向（垂直于对称轴平面）有一支点。钢材Q235。 试问，试求出压弯杆件的‘ EX N 。 解：（1）截面几何特性 2124802030036018mm A =?+?= 368 11068.1109 1083.1mm W x ?=?= 35821075.6271 1083.1mm W x ?=?= mm i x 1.121124801083.18=?=mm i y 18.6012480 1052.47 =?= （2）荷载计算 KN F N 900== mm N M .1035.115010900831?=??=mm N M .10910010900732?=??= （3）弯矩作用平面内整体稳定验算 m l ox 8= 9.654 .1218000==x λ 查b 类775.0=x ? 883.010 35.110935.065.087=??+=mx β05.11=x r 2.12=x r

（按塑性设计∴=?-=1305.720 2183001＜t b ）N N Ex 52 521006.539.651.1124801006.2?=????='π 对受压侧： ) 8.01(11Ex x x x mx x N N W r M A N '-+βφ 2255683 2053.1712 .781.93)1006.531098.01(1068.105.11035.1883.012480 775.010900mm N ＜f mm N ==+=???-????+??= 对受拉侧： 2 25 5 58 512220567.11477.1861.72)1006.5310925.11(1075.62.11035.1883.012480109) 25.11(mm N ＜f mm N N N W r M A N Ex x x x mx ==-=???-????-?=--β （4）弯矩作用平面外的整体稳定验算 9.13218 .6080008===y oy m l λ 查b 类374.0=y ? 883.010 35.110935.065.087 =???+=tx β 708 .09.1320022.01235 0022.01=?-=-=y y b f λ? 2 26 8 5120505.29323 .10082.1921068.1708.01035.1883.0112480374.0109mm N ＞f mm N W M A N x b x tx y ==+=?????+??=+?βη?

大工15秋《钢结构》大作业题目及要求和答案详解

大工15秋《钢结构》大作业 题目一：（必答的题目）螺栓连接。 试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。其截面为：翼缘—380mm ×20mm ，腹板—1000mm ×10mm ，钢号Q345。采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN ·m ，V=600KN 。验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。螺栓要求为10.9级M22螺栓。 n 1000 题目二和题目三中，选一道计算题作答，二选一即可。 题目二：轴心拉杆截面设计 某焊接桁架的下弦杆，承受轴心拉力设计值kN 600=N （静载），在桁架平面内的计算长度m 0.60=x l ，桁架平面外的计算长度m 0.90=y l ，采用双角钢组成的T 形截面，两角钢连接边背与背的距离为10mm ，Q235-BF 钢。试设计此拉杆的截面尺寸。

题目三：双角钢屋架端斜杆截面整体稳定性验算 已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图所示，承受的轴心拉力设计值kN 550=N ，两主轴方向计算长度分别为cm 240y 00==l l x ，试验算此截面的整体稳定性。钢材为Q235。 y y x x 12 2∟125×80×10 题目四：如何设计单向受弯型钢梁？ 题目五：什么是疲劳破坏？它与塑性破坏、脆性破坏相比有什么特点？

大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心：厦门理工奥鹏学习中心 姓名：吴生彦 学号：151540303847

题目一：螺栓连接 试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。其截面为：翼缘—380mm×20mm，腹板—1000mm×10mm，钢号Q345。采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN·m，V=600KN。验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。螺栓要求为10.9级M22螺栓。 n 1000 解： 受力最大的为最上排螺栓，所受剪力和拉力为： N V = N/n=600/32=18.75KN N t =My1/mΣy12=800*103*160/2*（2*802+2*1602）=67.5KN 单个螺栓的抗剪承载力： N V b =0.9nμ P=0.9*1*0.5*190=85.5KN N t b =0.8P=0.8*190=152KN 拉剪共同作用： N V/N V b+N t/N t b=18.75/85.5+67.5/152=0.663<1 所以上、下拼接接头需要的螺栓数目如图所示32颗是安全的

【大学】大工17秋钢结构大作业答案

【关键字】大学 大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心： 姓名： 学号： 大工17秋《钢结构》高文业及要求 题目一：压弯杆计算 如下图所示的偏心受压柱，压力（设计值）。静力荷载，偏心距，。焊接T形截面，翼缘为焰切边。压力作用于对称轴平面内翼缘一侧。杆长8m，两端铰接，杆中央在侧向（垂直于对称轴平面）有一支点。钢材Q235。 试问，试求出压弯杆件的。 解：（1）截面几何特性 （2）荷载计算 （3）弯矩作用平面内整体稳定验算 查b类 （） 对受压侧： 对受拉侧： （4）弯矩作用平面外的整体稳定验算 查b类 题目二：角焊缝连接计算。 试设计一双盖板的角焊缝对接接头。已知钢板截面为300mm×14mm，承受轴心力设计值N=800KN（静力荷载）。钢材Q235-B，手工焊，焊条E43型，如图（a）所示。若改成如 图（b）所示的菱形盖板，验算连接强度。 图a 图b 解：正面角焊缝能承受的内力为（按式4.11） N1＝2×0.7 =2×0.7×6×100×1.22×160 =164000N =164kN 焊接缝能承受的内力为（（按式4.14）和(按式4.15）） N2=2×2×0.7=2×2×0.7×6×197×1.03×160 =545000N =545kN 侧面角焊缝能承受的内力为（（按式4.12））

N3=2×2×0.7 =2×2×0.7×6×(50-6) ×160 =118000 N =118kN 接头一侧能承受的内力为 ∑N= N1+N2+N3=164+545+118=827Kn＞N=800kN （满足） 改用菱形后盖板长度有所增加，但焊缝受力情况有较大改善。 题目四：钢结构中，实腹式压弯构件截面选择的具体步骤？ 答：（1）计算构件的内力设计值；（2）选择截面形式；（3）确定钢材和强度设计值；（4）确定弯矩作用平面内和平面外的计算长度；（5）根据经验或已有资料初选截面尺寸；（6）演算初选截面强度、刚度、稳定性是否符合要求 此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word可编辑版本！

大工秋《钢结构》大作业标准答案

大工秋《钢结构》大作业答案

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大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心： 姓名： 学号：

大工17秋《钢结构》大作业及要求 题目一：压弯杆计算 如下图所示的偏心受压柱，压力kN F 900=（设计值）。静力荷载，偏心距m m 150e 1=， m m 100e 2=。焊接T 形截面，翼缘为焰切边。压力作用于对称轴平面内翼缘一侧。杆长 8m ，两端铰接，杆中央在侧向（垂直于对称轴平面）有一支点。钢材Q235。 试问，试求出压弯杆件的‘ EX N 。 1 e 2 e 8000 2 1 -18×340-20×300 259101 解：（1）截面几何特性 2124802030036018mm A =?+?= 36811068.11091083.1mm W x ?=?= 35821075.6271 1083.1mm W x ?=?= mm i x 1.121124801083.18=?=mm i y 18.60124801052.47 =?= （2）荷载计算 KN F N 900== mm N M .1035.115010900831?=??=mm N M .10910010900732?=??= （3）弯矩作用平面内整体稳定验算 m l ox 8=

9.654 .1218000 == x λ 查b 类775.0=x ? 883.010 35.110935.065.08 7 =??+=mx β05.11=x r 2.12=x r （按塑性设计 ∴=?-=1305.720 2183001＜t b Θ ） N N Ex 52 521006.539.651.112480 1006.2?=????='π 对受压侧： )8.01(11Ex x x x mx x N N W r M A N '-+βφ 2 25 5 6 8 3 2053.1712 .781.93)10 06.531098.01(1068.105.11035.1883.012480775.010900mm N ＜f mm N ==+=???-????+??= 对受拉侧： 2 25 5 5 8 5 12220567.11477 .1861.72) 1006.5310925.11(1075.62.110 35.1883.012480 10 9) 25.11(mm N ＜f mm N N N W r M A N Ex x x x mx ==-=???-????- ?= --β （4）弯矩作用平面外的整体稳定验算 9.13218 .608000 8== =y oy m l λ 查b 类374.0=y ? 883.010 35.110935.065.08 7 =???+=tx β 708 .09.1320022.01235 0022.01=?-=-=y y b f λ?

大工16春《钢结构》大作业答案课案

大工16春《钢结构》大作业及要求 注意：以下五个题目中有三个题目需要回答，题目一是必答的题目， 其余计算题和问答题中各选一道题进行回答（注意：从题目二、三中选择一道计算题，并从题目四、五中选择一道问答题，分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。 题目一：（必答的题目）钢板用高强度螺栓摩擦型连接的承载力。 如下图所示，双盖板拼接的钢板连接。钢板钢材为Q235号钢。采用摩擦型高强度螺栓连接，螺栓性能等级为10.9级，M20。螺栓孔径0d 为mm 5.21。构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆，35.0=μ。作用在螺栓群重心处的轴向拉力 kN N 800=。 要求：验算承载力。 45704510457045 101410

题目二和题目三中，选一道计算题作答。 题目二：对接焊缝连接。 某承受轴心拉力的钢材，采用Q235钢，宽度mm b 200=，如图所示。钢板所受轴心拉力设计值为kN N 492=。钢板上有一垂直于钢板轴线的对接焊缝，焊条为43E 型，手工焊。取V 形坡口焊缝。采用有垫板的单面施焊的对接焊缝。

要求：求下列三种情况下该钢板所需的厚度t 。 （1）焊缝质量为二级，用引弧板和引出板施焊； （2）焊缝质量为三级，用引弧板和引出板施焊； （3）焊缝质量为三级，不用引弧板和引出板施焊。 题目三：轴心受压柱整体稳定计算 一重型厂房轴心受压柱，截面为双轴对称焊接工字钢，如图所示，翼缘为轧制，钢材为Q390。该柱对两个主轴的计算长度分别为m l x 150=，m l y 50=。 要求：试计算其最大稳定承载力max N 。

大工15春《钢结构》大作业题目及答案

大工15春《钢结构》大作业及要求 注意：以下五个题目中有三个题目需要回答，题目一是必答的题目， 其余计算题和问答题中各选一道题进行回答（注意：从题目二、三中选择一道计算题，并从题目四、五中选择一道问答题，分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。 题目一：（必答的题目）角焊缝连接。此题目所占分值较高，请大家 注意，一定要回答的题目。 试设计一双盖板的角焊缝对接接头。已知钢板截面为300mm ×14mm ，承受轴心力设计值N=800KN （静力荷载）。钢材Q235-B ，手工焊，焊条E43型，如图（a ）所示。 若改成如图（b ）所示的菱形盖板，验算连接强度。 N 图a

N 图b 解：(1)根据与母材等强的原则，取盖板尺寸为2-260×8，钢材Q235，其截面面积为： A=2×26×0.8=41.6cm 2≈30×1.4=42 cm 2 确定焊缝高度： max 6mm (12)8(12)67f f h h t mm =<=-=-= max min 1.2 1.289.6f h t mm <==?= min 1.5 5.6f h mm >=== 因t=8mm<12mm ，且b=260mm>200mm ，为防止因仅用侧面角焊缝引起板件拱曲过大，故采用三面围焊。 正面角焊缝能承受的内力为： N 1=2×0.7 h f l w1βf f f w =2×0.7×6×260×1.22×160 =426000 N=426 kN 接头一侧需要角焊缝的计算长度为： ''' 3(800426) 1013940.740.76160 w w f f N N l mm h f --==?=???? N 1=2×0.7 h f l w1βf f f w =2×0.7×6×260×1.22×160 =426000 N=426 kN

大工15秋《钢结构》大作业

试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。其截面为：翼缘—380mm×20mm，腹板—1000mm×10mm，钢号Q345。采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN·m，V=600KN。验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。螺栓要求为10.9级M22螺栓。 n 1000 解： N v = N/n=600/40=15KN N 1=MY1/mΣ y1 2=800*103*160/2*（2*802+2*1602）=67.5KN N V b=0.9nμ P=0.9*1*0.5*155=69.75KN N C B=0.8P=0.5*155=124KN 拉剪共同作用：N V /N V B+N T /N T B=15/69.75+67.5/124=0.759小于1 所以上、下拼接接头需要的螺栓数目如图所示40颗是安全的 题目三：双角钢屋架端斜杆截面整体稳定性验算 已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图

所示，承受的轴心拉力设计值kN 550=N ，两主轴方向计算长度分别为cm 240y 00==l l x ，试验算此截面的整体稳定性。钢材为Q235。 y y x x 12 2∟125×80×10 解： （1）计算用数据 由附表可得：f=215N/mm 2,A=39.4cm i x =3.98cm, i y =3.39cm 2计算长细比 λx = l 0x /i x =240/3.98=60.30 λy = l 0y /i y =240/3.39=70.80 绕y 轴的长细比采用换算长细比λyz 代替λy B 2/t=8/1=8<0.48 * l oy /b 2=0.48*240/8=14.4 λyz=λy (1+1.09b 24)=70.80*(1.09*84/2402*12)=76.29 3) （3）验算整体稳定性 对x 、y 轴均属于b 类截面,且λyz 大于λx ,由附表得： Φyz =0.712 N/ΦYZ A=500*103/0.712*39.4*102=196.06N/M M 小于215N/M M 满足整体稳定性要求。 题目五：什么是疲劳破坏？它与塑性破坏、脆性破坏相比有什么特点 答：在远低于材料强度极限的交变应力作用下，材料发生破坏的现象。任何材料都会发生疲劳破坏，因此在设计零部件及工程结构等时必须考虑到材料遭受疲劳破坏的时限，以免造成不必要的财产损失和人身伤亡事故。 1、疲劳断裂时并没有明显的宏观塑性变形，断裂前没有预兆，而是突然破坏； 2、引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点；

大工15春《钢结构》大作业题目及要求满分答案

大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心： XXXX学习中心 姓名： XXX 学号： 123456

题目一： 试设计一双盖板的角焊缝对接接头。已知钢板截面为300mm ×14mm ，承受轴心力设计值N=800KN （静力荷载）。钢材Q235-B ，手工焊，焊条E43型，如图（a ）所示。 若改成如图（b ）所示的菱形盖板，验算连接强度。 N 图a N 图b 解： 根据和母材等强度原则，取2-260×8盖板，钢材Q235，其界面面积 为：

A=2×26×=2≈30×=42cm 2， 确定焊缝高度： mm t mm h f 7~6)2~1(8)2~1(＜h 6fmax =-=-== ＜mm t h f 6.982.12.1min max =?== ＜mm t h f 6.5145.15.1max min =?== 因为t=8mm ＜ 12mm ，且b=260mm ＞200mm ，为防止因仅用侧面角焊缝引起板件扭曲过大，故采用三面围焊。 正面角焊缝能承受的内力为 1N =2× w f f w f f l h β1=2××6×100×× 160 =164000 N=164 kN 焊接缝能承受的内力为： 03.1) 197 80(3111 3sin 112=-=-= θβθf w f f w f f l h N θβ227.022??==2×2××6×197××160 =545000 N=545 kN 侧面角焊缝能承受的内力为： w f f w f f l N θβ33h 7.022??===2×2××6×（50-6）×160 =118000 N=118kN 接头一侧能承受的内力为： ∑N= 321N N N ++=164+545+118=827 KN ＞N=800 kN （满足要求） 改用菱形后盖板长度有所增加，但焊缝受力情况有较大改善。 题目二：强度验算 如下图所示的两端简支的焊接组合截面H 型钢梁，受静力荷载作用， 200P kN =，钢材为Q235B 级钢2215/f N mm =，2125/v f N mm =，试验算跨中

大工14秋《钢结构》大作业题目及要求(附答案)

大工14秋《钢结构》大作业及要求 注意：以下五个题目中有三个题目需要回答，题目一是必答的题目， 其余计算题和问答题中各选一道题进行回答（注意：从题目二、三中选择一道计算题，并从题目四、五中选择一道问答题，分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。 题目一：（必答的题目）对接焊缝连接。 某承受轴心拉力的钢材，采用Q235钢，宽度mm b 200=，如图所示。钢板所受轴心拉力设计值为kN N 492=。钢板上有一垂直于钢板轴线的对接焊缝，焊条为43E 型，手工焊。取V 形坡口焊缝。采用无垫板的单面施焊的对接焊缝，焊缝质量为三级，不用引弧板和引出板施焊。 要求：该钢板所需的厚度t 。 题目二和题目三中，选一道计算题作答。 题目二：连接计算。 下图所示的连接中，焊脚尺寸为8f h mm =，钢材Q235B 级，板厚小于16mm 时， 2215/f N mm =，板厚大于16mm 时，2205/f N mm =，手工焊，焊条为E43， 2160/w f f N mm =， 1.22f β=，试计算此连接承受静力荷载时的设计承载能力？

题目三：轴心受压柱整体稳定和局部稳定验算 验算下图所示的轴心受压柱的整体稳定性和局部稳定性能否满足要求。已知轴向荷载设计值为1500 =，Q235B级钢2 N kN f N mm =，截面绕x轴为b类截面，绕y轴为c类截面， 215/ 轴心压杆稳定系数?可查下表。 14 ? 8 ? 14

题目四和题目五中，选一道问答题作答。 题目四：什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类？其含义各是什么？ 题目五：角焊缝的焊脚尺寸都有哪些要求？（主要考虑焊脚的最小和最大尺寸） 作业具体要求： 1. 封面格式（见文件最后部分） 封面名称：大连理工大学《钢结构》大作业，字体为宋体加黑，字号为小一； 姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。 2. 文件名 大作业上交时文件名写法为：[姓名奥鹏卡号（学号）学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心[1]VIP）； 离线作业需用word文档写作，不要提交除word文档以外的文件，word文档无需压缩。 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。 截止时间：2015年3月10日前。 3. 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四。 注意：

大工14春《钢结构》大作业题目及要求答案

大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心：奥鹏xx学习中心 姓名：XXXX 学号：XXXXXXXXXXXX

题目一：（必答的题目）对接焊缝连接。 某承受轴心拉力的钢材，采用Q235钢，宽度mm b 200=，如图所示。钢板所受轴心拉力设计值为kN N 492=。钢板上有一垂直于钢板轴线的对接焊缝，焊条为43E 型，手工焊。取V 形坡口焊缝。采用无垫板的单面施焊的对接焊缝，焊缝质量为三级，不用引弧板和引出板施焊。 要求：该钢板所需的厚度t 。 解：轴力作用下，钢板最小厚度应满足： t w w t l f N ≥，三级E43焊条w t f 为母材的85%，假设板厚mm 16t ≤，则 w t f =0.85X215=185N/mm 2 不用引弧板和引出板施焊，计算长度w l =b=200mm 则t ≥ mm 3.13200 185104923 =??，即板厚≤mm 3.13mm 16t ≤ 显然t ＞16mm 亦满足，即t ≥13.3mm

题目三：轴心受压柱整体稳定和局部稳定验算 验算下图所示的轴心受压柱的整体稳定性和局部稳定性能否满足要求。已知轴向荷载设计值为1500N kN =，Q235B 级钢2215/f N mm =，截面绕x 轴为b 类截面，绕y 轴为c 类截面，轴心压杆稳定系数?可查下表。 14 8 ?14 ? 解：已知N=1500KN,对强轴m l m l oy ox 3,6==对弱轴,2215/f N mm = 截面特性：cm i cm I cm i cm I cm A y y x x 38.590 2604,260425212141.10909754,97542.13252258.0121908.0254.1252434232 ===??= ===??+??= =?+??=

大工-18春《钢结构》大作业参考答案

题目一：格构住计算 一缀板式轴心受压柱，柱高为 6.6m ，两端铰接，l 0x =6.6m ，l 0y =3.3m 。截面由两槽钢2[20a 组成，采用如下图所示的两种截面形式，柱宽均为320mm ，单肢长细比为351=λ，钢材采用Q235，试分别确定其最大承载力设计值。 x y 1 x y 1 （a ） （b ） 解： l ox = 6.6 m l oy = 3.3 m [20a 的几何特性 A 1＝28.8 cm 2， i 1=2.11 cm ， i y =7.86 cm ， I 1=128 cm 4，b =7.3 cm ，z 0=2.0 cm 计算左图： 224x 112(14)2(12828.814)11550cm I I A =+?=+? = x 14.2cm i == x ox x 70014.249.3 λl i = == []ox 60.4λ150λ===<= []y oy y 3507.8644.5 150λl λ==== 截面绕两主轴同属 b 类截面， 由λox 查得：x 0.805φ= 2x N A 0.805228.810215996900N f φ==????= 计算右图： 224x 112(10.7)2(12828.810.7)6851cm I I A =+?=+ ?= x 10.9cm i ===

x ox x 70010.964.2 λl i === [] ox 73.1λ150 λ==== [] y 44.5 150 λλ == 由λox查得： x 0.732 φ= 2 x N A0.732228.810215906500N f φ ==????= 题目三：螺栓连接计算。 如下图所示，双盖板拼接的钢板连接。钢板钢材为Q235号钢。采用摩擦型高强 度螺栓连接，螺栓性能等级为10.9级，M20。螺栓孔径 d为mm 5. 21。构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆，35 .0 = μ。作用在螺栓群重心处的轴向拉力kN N800 =。 要求：验算承载力。 45704510457045 解：根据钢结构规范7.2.2 b 1 0.90.920.3515597.65 1097.65976.5800 14(370521.5)215 1053.5800 5 10.5 10.5 10 v f p n N n kN N kN kN A f N kN kN n n μ ==???= =?=> ?-?? ===> -? -

大工17春《钢结构》大作业答案

大工17春《钢结构》大作业及要求 注意：以下五个题目中有三个题目需要回答，题目一、二是必答的题目，问答题三、四、五中选一道题进行回答（注意：所有计算题都需要回答，问答题三道题中选择一道题回答即可，不可单独回答计算题或者单独回答问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。 【题目一、题目二必须回答】 题目一：（必答的题目）角钢和节点板连接计算 已知：如下图所示，角钢与节点板之间采用两面侧焊缝连接，kN N 667=（静载设计值），角钢为2∟10100?，节点板厚度为10mm ，钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊，焊脚尺寸为8=f h mm 。试计算肢背及肢尖焊缝的实际施焊长度？ N x 10

题目二：（必答的题目）摩擦型高强螺栓连接强度计算。 某节点板（mm 16=t ）连接于工形柱翼缘（mm 16=t ）。B Q -235钢材，采用10.9级高强度螺栓连接，4M22，每个螺栓的2mm 4.303=e A ，摩擦面喷砂处理，抗滑移系数45.0=μ。节点中心受水平拉力kN N 2001=，45°斜向拉力kN N 2002=，如下图所示。试验算摩擦型高强度螺栓连接强度是否满足要求。已知每个高强度螺栓预拉力kN P 190=

【题目三、题目四、题目五中选择一道回答】 题目三：影响梁整体稳定的因素对临界弯矩值如何影响？ 答：梁的截面一般窄而高，弯矩作用在其最大刚度平面内，当荷载较小时，梁的弯曲平衡状态是稳定的。当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向的弯曲和扭转变形，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的整体失稳现象。 主要和梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度、梁的截面形梁的临界弯矩M cr 状、荷载类型、荷载作用位置以及梁的跨度等有关。 题目四：焊缝的缺陷有哪些，请说出名称并具体介绍？ 答：夹渣、气孔，裂纹，咬边，弧坑，焊瘤等。 夹渣和气孔的成因主要是熔池冷却太快，熔渣和气体来不及浮上熔池的液态金属表面而形成，尽量形成宽而浅的焊缝，而不要窄而深的，焊缝接头处注意充分预热等。裂纹要分冷裂纹和热裂纹，要注意的主要是焊材的选择以及焊接前和焊接后的热处理。弧坑的成因主要是焊工操作，注意弧坑补起就可以了。咬边的原因一般是电流过大过电压过高，注意焊接工艺调整就可以了。焊瘤有打底焊道的背面焊瘤和立焊横焊的焊瘤，成因都是因为焊缝液态金属体积过大而重力下淌，主要还是焊工操作注意即可。

大工16春《钢结构》大作业大作业完美答案

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大连理工大学《钢结构》大作业 学习中心：江西新余奥鹏学习中心 学号： 15141030**** 姓名： 111111111

题目一：（必答的题目）钢板用高强度螺栓摩擦型连接的承载力。 如下图所示，双盖板拼接的钢板连接。钢板钢材为Q235号钢。采用摩擦型高强度螺栓连接，螺栓性能等级为10.9级，M20。螺栓孔径 d 为mm 5.21。构 件接触面经喷砂后涂无机富锌漆，35.0=μ。作用在螺栓群重心处的轴向拉力 kN N 800=。 要求：验算承载力。 45704510457045 解： 单个螺栓抗剪承载力：N=0.9nup=0.9*2*0.35*155=97.65KN 10个螺栓抗剪承载力：97.65*10=976.5KN ＞800KN 抗剪满足要求 钢板静载面积 A=14*370-5*14*21.5=3675㎡ 钢板承载力 F=f*A=210*3675=771.75KN ＜800KN 故钢板不满足要求

题目三：轴心受压柱整体稳定计算 一重型厂房轴心受压柱，截面为双轴对称焊接工字钢，如图所示，翼缘为轧制，钢材为Q390。该柱对两个主轴的计算长度分别为m l x 150=，m l y 50=。 要求：试计算其最大稳定承载力max N 。 y x x y A-A 40 800?30 1120?40 800? 解： （1） 截面特性计算： ()() () cm A Iy i cm A Ix i cm Iy cm Ix cm A y x 69.18976 1041.371.509761051.21041.3804121 21051.2112771208012 1 976342120408025 5 4 5346332=?== =?==?=???=?=?-?= =??-+??= （2） 稳定承载力计算： 查表得，811.0,851.0==y x ??