化工机械基础期末复习题及答案

同样适用于横力弯曲正应力的计算。〔〕9、设备强度设计中，是以计算厚度作为最终的钢板选购依据。〔〕10、毒性较大的高压容器归属二类压力容器。〔〕11、高宽比为2的矩形截面竖放与横放时的抗弯截面模量之比为2。〔〕12、受平面一般力系作用的构件可以简化为受一个平面汇交力系和平面力偶系的共同作用。〔〕13、所有的低压容器都属于一类容器。〔〕14、受弯曲作用的梁，在剪力为零的位置，弯矩取极值。〔〕15、处于平衡状态的机构，其中有一直杆只在两端受到铰链约束，忽略其自重，则此杆一定是二力杆。〔〕16、对于同样直径和压力的容器，采用平板封头的厚度最小。〔〕17、厚壁容器其外径与径之比为Do/Di≤1.2。〔〕18、Q235A表示该金属的屈服极限为235MPa，质量等级为A。〔〕19、Q235A钢的质量优于Q235B的质量。〔〕20、在化工容器设计中，元件所承受的液柱静压力必须要计入到计算压力中。21、对构件进展受力分析时应先画出作用在物体上的主动力与约束反力。22、20R容器用钢和20钢含碳量一样，质量也一样。〔〕23、容器在进展气密性试验前不一定要进展液压试验。〔〕24、化工设备的设计使用年限一般为20年。〔〕25、二力杆上的两个外力与二力杆的实际几何形状无关。　〔〕26、在低于－20℃条件下工作的容器为深冷容器。〔〕27、设计厚度为计算厚度与钢板厚度负偏差之和。〔〕28、卧式容器的支座有鞍座、圈座、耳座。〔〕29、受扭转作用的圆形截面轴上的剪应力沿径向呈线性分布，在截面圆心处剪应力为零。〔〕30、中压容器的压力围为：。〔〕31、作用力与反作用力等值、反向、共线，且作用在不同的物体上。〔〕32、钢管的公称直径是指其外径。〔〕33、作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用同一直线，属平衡力系。〔〕34、外压容器在实际的使用过程中，当到达临界压力时即发生失稳现象。〔〕35、作用在刚体上的一个力，从原位置平行移到另一位置，其作用效果不变。36、延伸率δ>5%的材料为塑性材料。〔〕37、用钢板卷焊而成的筒体其公称直径是指其径。〔〕38、力偶对刚体的作用效果与矩心的位置无关。〔〕39、所有的金属材料在拉伸实验中都要经过四个阶段。〔〕40、虎克定律的适用围是小于材料的屈服极限。〔〕41、进入地球轨道运行的神六飞船属于一个外压容器。〔〕42、一样的受力情况下，圆柱形容器的薄膜应力最小。〔〕43、介质无毒性的高压容器属于二类压力容器。〔〕44、外压容器的设计是先假定一个壁厚值，然后进展试算的过程。〔〕45、高大塔设备广泛采用裙式支座。〔〕46、纯弯曲时，在梁的横截面上只有弯矩，没有剪力。〔〕47、第一强度理论和第二强度理论主要是用来解释脆性材料的断裂。〔〕48、外压容器设计时，首先要考虑的是材料的强度条件。〔〕49、当零件*部位开孔时，开孔位置横截面上将承受更大的应力且应力不是均匀分布。50、在钢中参加合金元素可提高钢的强度，从而减轻设备的重量。〔〕51、椭圆形封头增加直边段的目的是为了起到局部加强的作用，并且制造加工容易。〔〕52、构件在大小相等、方向相反、且在同一直线上的两个力作用下处于平衡状态，则此构件为二力杆。〔〕53、Q235A属于普通质量的非合金钢，其强度极限为235MPa。〔〕54、低压容器在制成后投入生产前不需要进展压力试验。〔〕55、刚性圆筒其破坏是由于强度缺乏和稳定性缺乏共同造成的。〔〕56、高大塔设备广泛采用支承式支座。〔〕57、容器封头的构造中采用直边的目的是为了防止边缘应力与热应力叠加〔〕58、标号Q235A的碳钢为优质碳钢。〔〕59、因为半球形封头耐压性能最正确，因此实际化工生产中应用最为广泛。〔〕60、圆筒形容器的公称直径是指其筒体径。〔〕得分评卷人61、碳钢材料参加合金元素后其性能将更加优越。〔〕62、构件的强度是指构件抵抗变形的能力。〔〕63、构件假设只受两力，且大小相等方向相反，则构件处于平衡状态。〔〕64、轴向拉伸时其应力与应变成反比。〔〕65、梁承受载荷后发生断裂，其主要原因是弯矩过大。〔〕66、采用截面法对梁分析时规定，左逆右顺弯矩为正。〔〕67、受扭转的构件，采用实心比钢管更节约材料。〔〕68、搅拌器的搅拌轴在设计时选用空心轴比实心轴更节约材料。〔〕69、加设加强圈的筒体设备，其承压性能优于无加强圈的设备。〔〕70、三类压力容器比二类压力容器更具危险性〔〕71、圆轴扭转时，扭矩与极惯性矩越大，则相对扭转角越大。〔〕72、压力容器的设计厚度是经过圆整后的钢板的厚度值。〔〕73、碳钢与铸铁的本质区别是含碳量不同。〔〕74、合理安排梁的受力情况及截面形状可以提高梁弯曲时的强度。〔〕75、法兰连接是一种可拆式的连接，其失效主要表现为泄露。〔〕76、材料的延伸率是判断脆性材料与塑性材料的依据。〔〕77、回转形壳体经线上*一点的曲率半径为第二曲率半径。〔〕78、构件的刚度是指构件抵抗破坏的能力。〔〕79、封头处加设直边的作用是为了焊接方便。〔〕80、设备强度设计中，是以计算厚度作为最终的钢板选购依据。〔〕81、一般情况下脆性材料的抗拉能力较弱。〔〕82、压力容器法兰的公称直径是指与其连接的筒体径。〔〕83、构件在存在应力集中的情况下，其强度会受到严重影响。〔〕84、移动式压力容器、容积大于50立方米的球罐、高压容器均为三类压力容器。85、椭圆型封头越扁其承压性能越好。〔〕86、断面收缩率是反映材料的塑性指标之一。〔〕87、当梁上有集中力时，在集中力处弯矩图有突变。〔〕88、装有无毒、不燃性物料的移动式压力容器为二类压力容器。〔〕89、锥形容器根据受力情况，开孔位置应放在锥顶较适宜。〔〕90、圆筒形容器受压时，其径向应力与环向应力大小相等。〔〕91、容器的公称直径是指其外径。〔〕92、容器进展液压和气压实验时，其所有的程序及过程是一致的。〔〕93、容器进展强度设计时，计算压力采用最大操作压力。〔〕94、圆轴扭转时，其圆心处的剪应力为零。〔〕95、管法兰的公称直径是指与其连接的管道的公称直径。〔〕96、铸铁是指碳含量超过2.11%的铁碳合金。〔〕97、当梁同时作用几个载荷时，其挠度和转角应以产生最大影响的*一载荷来计算。〔〕98、采用截面法对梁分析时规定，左上右下剪力为正。〔〕99、含镍与含钛的合金钢通常归属于不锈钢。〔〕100、在梁的设计中，选择合理的截面可以有效提高粱的强度。〔〕101、可锻铸铁既可以锻造又可以铸造。〔〕102、平面型密封面的法兰与凹凸型相比，前者适用于压力比拟高的场合。〔〕四简答题1、解释以下所列表示的含义.椭圆封头DN2500×20-16MnR4702-92法兰-PI1200-0.64701-922Cr13Q235A-F15MnVR0Cr18Ni9Ti45HT20020gQT400-18RuT30016MnDR09MnNiDR00Cr17Ni14Mo216MnHP2、试分析选用矩形截面梁时，为什么截面采用竖放而不是横放.3、简述将力从一点平行移动到另一点(即力平移)的方法，并用图表示出来。4、简述轴向拉伸或压缩时的虎克定律，并写出其两种表达式。5、简述薄膜应力与边缘应力有何区别.6、试分析面积一样的矩形、圆形、圆环形截面，哪种截面抗弯能力强.(1)b:h=1:2(2)(3)D:d=5:37、化工设备按照在生产过程中的作用原理可分为哪几类.其主要功能是什么.8、试分析比拟图中两种齿轮的布局，哪一种布局对提高传动轴强度有利.9、简述容器机械设计根本要求。10、简要说明约束的几种形式并出实例.11、容器进展液压试验，其过程如何进展.12、简述低碳钢材料的杆在轴向拉伸时外表出现滑移线的原因.13、简述椭圆形封头增加直边的目的是什么"14、简述在压圆筒上开椭圆形孔时椭圆的长轴应如何布置，为什么.15、指出容器设计中，四个厚度δ、δn、δd、δe的名称及其相互关系，并指出设备在使用过程中，真正作为依靠来承当介质压力的厚度是哪个.16、以以下图中受均布载荷作用的悬臂梁来分析弯矩方程、剪力方程及载荷集度间的相互关系。17、简述提高粱弯曲强度和刚度的措施。18、以下图为低碳钢材料的拉伸曲线图，在图中标出各特征点及对应的变形阶段，并且根据卸载定律绘出从M点逐渐卸除拉力后的应力应变曲线。19、简述压力试验的种类及其目的。20、简述椭圆形封头、半球形封头、锥形封头的优缺点。21、简单说明容器、封头、钢管、法兰的公称直径分别是如何规定的。22、指出以下回转壳体上诸点的第一曲率半径R1和第二曲率半径R2：〔如图〕〔1〕球壳上任一点图1〔2〕圆锥壳上之M点图223、简述法兰的构造及密封原理.24、试做出以下图示杆AB的受力图〔杆不考虑自重〕。25、材料力学中常见的几种变形形式是什么.试例举相对应的化工实例。26、简述按照承压性质和承压能力容器的分类。27、主要的强度理论有哪些.例举各理论的适用材料.28、简要说明影响法兰密封的因素有哪些.29、试做出以下图示杆的受力图〔杆忽略自重〕。30、简单说明设计厚度、名义厚度、有效厚度、计算厚度的含义及其相互关系。31、试做出以下图示杆AB的力图〔杆忽略自重〕。32、简述外压圆筒的种类及其特点。33、容器按照承压性质可以分为哪两类.在同等的压力差下实际化工生产中哪一类更容易出现问题.为什么.34、简述静定梁的几种形式并用简图或化工容器实例表示。35、试做出以下图示杆的受力图〔杆忽略自重〕。36、容器进展气压试验，其过程如何进展。37、试用图形表示低碳钢拉伸过程的几个阶段并简要说明各阶段特点。38、简述外压容器是失稳临界压力的含义及其影响因素。39、边缘应力与薄膜应力的区别是什么.40、简述边缘应力的特点及处理措施。41、梁的挠曲线微分方程及其转角方程和挠度方程42、什么是主应力、主平面.五计算题1、一单梁吊车，简图如下，跨度长10米，由45a工字钢制成。梁自重不计，电动葫芦重量G=15kN,起吊重物Q=70kN，梁的材料为Q235A钢，试校核梁的强度。Q235A钢的许用应力[σ]=140MPa，45a工字钢的抗弯截面模量Wz=1430cm3。2、矩形截面的简支梁CD，其截面尺寸和所受载荷如下图。求：〔1〕梁的剪力方程和弯矩方程，并绘出剪力图和弯矩图，确定危险截面上的最大正应力σma*；〔2〕确定梁上A、B点的正应力。〔未注单位尺寸均为mm〕3、有一平均直径为10000mm的球形容器，其工作压力为0.4MPa，平均厚度为20mm，试求该球形容器壁的工作应力。4、图示梯子在A点铰接，B、C在光滑面上，DE处用绳子联接，一重W的人站在G点上，l、a、h、α，不计梯重，求绳子的力。5、悬臂梁AB，在自由端受集中力P的作用，如下图。求出梁的剪力方程和弯矩方程，并作出剪力图和弯矩图。6、悬臂梁AB，在自由端受集中力P作用，如下图。E、I为常数，试求此梁的挠曲线方程和转角方程，并求最大挠度和最大转角。7、欲设计一台径为1200mm的圆柱形容器，工作温度为20℃，最高工作压力为1.6MPa，筒体采用双面对接焊，局部探伤，端盖为标准椭圆形封头，采用整板冲压成型，容器装有平安阀，材质为Q235A。常温σs=235MPa，σb＝370MPa，ns=1.6，nb=3.0。容器为单面腐蚀，腐蚀速度为0.2mm/a。设计使用年限为10年，试设计该容器筒体及封头厚度。钢板厚度负偏差〔mm〕钢板厚度负偏差C13.8～4.04.5～5.56.0～7.08.0～2526～300.300.500.60.80.98、*球形压薄壁容器，径为Di＝2800mm，壁厚为δn＝22mm，假设令焊接接头系数φ＝1.0，厚度附加量C＝2mm，试计算该球形容器的最大允许工作压力。钢材的许用应力[σ]t＝147MPa。9、*化工厂反响釜，径Di＝2000mm，工作温度为5～105℃，计算压力pc＝1.6MPa，釜体材料选用0Cr18Ni10Ti，采用双面焊对接接头，局部无损探伤，厚度附加量为C=2mm，材料的许用应力[σ]t＝137MPa，σs＝205MPa，试设计釜体厚度。10、一圆筒形锅炉汽包，径Di=1200mm，操作压力4MPa〔表压〕，蒸汽温度250℃，汽包上装有平安阀，材料20R，筒体采用带垫板的对接焊，全部探伤，试设计该汽包的厚度。上述条件下可查得材料许用应力为[σ]t=104MPa，Ф=0.9，腐蚀余量及负偏差均取1mm。11、三铰刚架如下图，A、B、C三处均为圆柱铰链连接，尺寸如图，刚架自重不计，试求在水平力P作用下刚架A、B两处所受的约束反力。12、计算以下各种承受气体均匀压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力σθ和σm。〔1〕球壳上任一点，p＝2.5MPa，Di＝1000mm，δ＝8mm；圆柱壳上任一点，p＝1MPa，Di＝2000mm，δ＝20mm。13、一圆截面钢杆的形状见右图，钢的弹性模量E=200GPa,P=40KN.试求：①杆各段截面的轴力并做出轴力图。②杆产生的变形。14、一长为L的钢制阶梯杆，其受力情况如下图。杆AC、CD、DB各段横截面积分别为A1、A2、A3，材料的弹性模量均为E，试求：〔1〕AC、CD、DB各段的应力和变形；〔2〕AB杆的总变形。15、传动轴如下图，转速n=300r/min,主动轮A输入的功率NA=36.7kW,从动轮B、C、D的输出功率分别为ND=11kW,NC=11kW,NB=14.7kW,材料的[τ]=50MPa。按强度条件设计轴的直径。16、今欲设计一反响釜，径Di=1200mm,工作压力1.0MPa〔表压〕，釜体材料选用16MnR，工作温度5-105℃，采用双面对接焊缝，做局部探伤，封头上装有平安阀，试对其厚度进展设计，上述条件下可查得许用应力为[σ]=133MPa，Ф=0.9，腐蚀裕量及负偏差均以1mm设计。17、试列出以下图梁的剪力和弯矩方程，并作出剪力图与弯矩图。18、一受均布载荷q=10kN/m的简支梁，跨长为4m，材料的[σ]=160MPa，梁的截面分别取〔1〕圆形，〔2〕矩形〔b:h=1:2〕，试确定两种截面的尺寸，并比拟哪种截面更节省材料。〔要求绘出受力简图及弯矩图〕19、乙烯贮槽，径1600mm，厚度δn=16mm，设计压力p=2.5MPa，工作温度t=－35℃，材料为16MnR，其许用应力[σ]t＝170MPa，σs＝345MPa双面对接焊，局部探伤，厚度附加量C=1.5mm，试校核强度。得分评卷人20、支架ABC由均质等长杆AB和BC组成，杆重为G，杆长度为L，A、B、C三处均用平面铰链连接，试求A、B、C处的约束反力。21、一长为30cm的钢杆，其受力情况如下图。杆横截面积A=100cm2，材料的弹性模量E=200GPa，〔1〕求出各段轴力，绘出轴力图；〔2〕求出各段的应力。22、一使用假设干年的气瓶，材质为16Mn，圆筒筒体外径Do＝219mm，其实测最小厚度为6.5mm，气瓶两端为半球形状，现欲充压10MPa，常温使用并考虑腐蚀裕量C2=1mm，问强度是否足够.如果不够，最大允许工作压力为多少〔：[σ]t＝163MPa，σs＝320MPa〕23、一吸收塔，径Di=1400mm，操作压力3MPa〔表压〕，操作温度250℃，塔顶上装有平安阀，材料20R，筒体采用带垫板的对接焊，全部探伤，试设计该塔的厚度。上述条件下可查得材料许用应力[σ]t=104MPa，Ф=0.9，腐蚀余量及负偏差均取1mm。24、圆柱杆受力如下图，材料的弹性模量E=200GPa,P=40KN.试求：①杆各段截面的轴力并做出轴力图。②杆产生的变形。25、试列出以下图所示梁的剪力和弯矩方程，并作剪力和弯矩图。26、化工厂乙烯圆筒形储槽，径1800mm,操作压力2MPa〔表压〕，顶部装有平安阀，材料为16MnR,双面对接焊，局部探伤，腐蚀余量及负偏差均以1mm设计，在该条件下查得许用应力为[σ]=125MPa，Ф=0.9，试设计该储槽的容器厚度。27、有一圆筒形容器，其外径为426mm，厚度=5mm，工作压力10MPa，试求圆桶所受的经向应力与环向应力.28．一管道支架ABC。A、B、C均为理想的圆柱形铰链约束。该支架承受的两管道的重量均为G=4.5kN，图中尺寸mm。试求梁AB和杆BC所受的力。29、：p=0.5MPa，D=1000mm，δ=10mm，α=30°，承受均匀压作用的圆锥形壳体上A点和B点的薄膜应力。30、化工装置的氮气球形储罐，其径为2500mm,操作压力3MPa〔表压〕，温度25℃，顶部装有平安阀，材料20R，筒体采用带垫板的对接焊，全部探伤，试设计球罐的厚度。上述条件下可查得许用应力为[σ]=133MPa，Ф=0.9，腐蚀裕量及负偏差均以1mm设计。31、重物W由铝丝CD悬挂在钢丝AB的中点C。铝丝的直径d1=2mm，许用应力[σ]1=100MPa，钢丝的直径d2=1mm，许用应力[σ]2=240MPa，α=30°，试求：(1)重物的许可重量；(2)α为何值时，许可的重量最大。32.、图示传动轴，主动轮B输入功率P2=368kW，从动轮A、C输出功率分别为P1=147kW，P3=221kW，轴的转速n=500r/min，材料的G=80GPa，许用切应力[τ]=70MPa，许用单位长度扭转角[θ]=1.0°/m。〔1〕画出轴的扭矩图；(2)设计轴的直径。34、长度相等的两根受扭圆轴，一为空心圆轴，一为实心圆轴，它们的材料一样，受力情况也一样。实心轴直径为d；空心轴外径为D，径为d0，且。试求当空心轴与实心轴具有相等强度时，它们的刚度比。35、一受均布载荷q=15kN/m的简支梁，跨长为4m，材料的[σ]=160MPa，梁的截面分别取〔1〕圆形，〔2〕矩形〔b:h=1:2〕，试确定两种截面的尺寸，并比拟哪种截面更节省材料。〔要求绘出受力简图及弯矩图〕36、矩形截面的简支梁CD，其截面尺寸和所受载荷如下图。求：〔1〕梁的剪力方程和弯矩方程，并绘出剪力图和弯矩图，确定危险截面上的最大正应力σma*；〔2〕确定梁上A、B点的正应力。〔未注单位尺寸均为mm〕