第一章 1. 受压元件失效的主要方式有哪些？ 塑性破坏、因超温引起的短时塑性破坏或蠕变破坏、低周（塑性）疲劳破坏、高周（弹 性）疲劳破坏、脆性破坏、结构失稳、应力松弛、腐蚀 2. 受压元件强度计算的主要问题或狭义的强度问题是什么？ 根据计算选择适当的壁厚以防止塑性失效、蠕变失效及失稳 3. 静应力下材料的机械性能指标有哪些？如何测定？ 机械强度：通常指抗拉强度，由拉伸试验确定 硬度：在硬度计上测定 塑性：延伸率和断面收缩率，也通过拉伸试验确定 韧性：摆锤试验 疲劳断裂性能：疲劳试验机上试验 4. 温度对材料的力学性能指标有哪些影响？ 1）高温下材料机械性能指标对承载时间敏感：短时与长时（蠕变） 2）高温多数材料趋于强度下降、塑性上升 3）在某一温度范围内，钢材表现出一定的脆性冷脆性，以及低碳钢200~300℃： 蓝脆，热脆） 5. 什么是蠕变和应力松弛，蠕变极限和强度是如何确定的 蠕变是钢材在长时间恒定温度及恒定应力作用下， （即使应力小于屈服强度）发生的缓慢塑性变形现象 应力松弛是钢材在高温下承受应力作用时， 在保持总变形量不变的情况下， 元件内的应力逐渐降低的现象；实质是一部分弹性变形转变成了塑性变形。
蠕变极限： 钢材在某一温度条件下抵抗蠕变的性能指标称为钢材的蠕变极限 在一定温 度下，当应力小于某一数值时，稳定阶段的蠕变速率等于零，塑性应变不随时间而增长，此 应力值即为钢材的蠕变极限 持久强度极限： 一定温度下材料在规定时间内不断裂的最大应力 一般时间为105小时 （外推法，时间-温度参数法） 6. 常用的强度理论有哪些？ 第一强度理论：引起材料断裂破坏的主要因素是最大拉应力σ1 第三强度理论：最大剪应力是引起塑性破坏的主要因素单向应力时最大剪应力为2/s，发生在45°截面上；三向应力时最大剪应力为2/ )(31 7. 安定性主要针对构件的什么地方，安定条件是什么？ 主要针对大的管孔边缘、相邻元件的交汇处 当塑性变形量不大时，除第1次加载过程中出现塑性变形外，在以后的应力循环中不再 出现新的塑性变形，这种状况就是安定的 安定条件：ε ≤εs，或名义应力σ =Eε ≤2σs 第二章 1. 钢材的脆性有哪些？ 冷脆性（仅发生在体心立方晶格金属），热脆性（长时间维持在400~500℃后冷却至室温），氢脆（氢与渗碳体及碳反应生成甲烷），苛性脆化（金属在氢氧化钠溶液中发生电化 学腐蚀），应力腐蚀（低的拉应力与腐蚀介质联合作用）。
2. 什么是韧脆转变温度和无塑性温度？ 断裂抗力对温度不敏感，较稳定；切断抗力对温度很敏感，随温度增加而急剧降低两者关于温度的函数曲线交点为韧脆转变温度，其愈高，材料延性断裂的温度范围就愈小，而 脆性断裂的可能性增大 无塑性温度 （NDT） 是指含有小裂纹的钢材在动态加载屈服应力发生脆断的最高温度GB6803-1986）通过落锤试验进行测定 3. 钢材的断裂韧性参数有哪些？断裂条件是什么？应用条件是什么？ 应力强度因子：aYKI，a为裂纹半长，Y为修正因子；IcrIKK 时发生断裂 裂纹尖端张开位移（COD）：张开位移m时发生失稳，cr时发生断裂 其中D-B法： 适用条件： 平面应力情况， 无限大平板， 中心裂纹； 塑性区内假设材料为理想塑性；6 . 0/sJ积分：IcrIJJ 时发生断裂适用条件：平面，不允许卸载，只适用于开裂（从开裂到失稳还有承载能力，设计保守） 对于D-B法模型，skJ ，k=1.1~2.0 第五章（部分题目和前两章重复，故省略） 4.钢材的力学性能指标在高温下会发生哪些变化？什么是蠕变， 一般规律是什么？ 什么是应力松弛？与蠕变的区别和相似之处是什么？ 第（1）问见第一章第4题。
第 （2） 问： 蠕变定义见第一章第5题， 一般规律是分为不稳定蠕变阶段、 稳定蠕变阶段、 破坏阶段三个阶段 第（3）问见第一章第5题 第（4）问：相似之处：都能在高温下承受应力时发生区别：蠕变：应力不变，应变逐渐增大；失稳后的最后结果是断裂应力松弛：应变不变，应力逐渐减小至趋于恒定，实质是部分弹性变形转化为塑性变形；最后结果是垫片承压降低，连接密封性减弱，但本身不 断裂 6.疲劳破坏有哪些主要类型，疲劳曲线是怎样的？ 高周疲劳和低周疲劳冲击疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳、微动磨损疲劳 疲劳曲线有ε -N曲线，σ -N曲线当应力水平比疲劳极限大得多的时候，σ -N曲线近似 成对数正态分布 7.受压元件用钢的主要特点有哪些？ 室温至中温（蠕变温度以下）用钢： 1）较高的强度（抗拉强度和屈服强度，确定基本许用应力） 2）较高塑性性能（容易加工、不易产生裂纹、对应力集中和热应力不敏感） 3）良好的韧性性能（断裂前吸收塑性变形能量、不易发生脆裂） 4）较小的应变时效敏感性（200-350度应变时效剧烈） 5）较低的缺口敏感性（大量管孔，焊接出现应力集中） 6）良好的焊接性能（焊接热循环降低材料的塑性和韧性） 7）良好的冶金质量（纯洁度影响脆性转变温度） 高温元件用钢： 1）足够高的蠕变强度、持久强度和持久塑性（许用应力取决于持久强度） 2）良好的高温组织稳定性 3）良好的热化学稳定性 4）良好的加工工艺性 8.受压元件常用的碳素钢有哪些？如何命名的？ 普通碳素结构钢。
命名：Q(屈)-屈服强度(MPa)-等级-脱氧方法 优质碳素结构钢命名：含碳量万分数 碳素结构钢派生出来的专用锅炉钢命名：含碳量万分数-g(板)/G(管)/R(容器钢板) 9.常用的低合金结构钢有哪些?,热强钢有哪些？ 低合金结构钢：12Mng,16Mng,16MnR,19Mn5,19Mn6,BMW35,A299 热强钢：低合金热强钢(如12CrMoG)，奥氏体耐热不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)，马氏体热强 钢(如10Cr9Mo1VNb) 10.锅炉受压元件失效的主要方式有那些？元件强度的基本问题是什么？ 受压元件材料的塑性失效，以及管孔、焊缝处因强度减弱而发生的脆性？破坏 元件强度的基本问题：元件抵抗塑性失效的强度 11.什么是安定的？什么是不安定的？安定条件是什么？ 仅在第一次加载时发生少量塑性变形， 以后各次加载均不发生新的塑性变形， 则称为安定的；如在升压过程中塑性变形过大，在卸载过程中残余压应力将超过-σs,每一次应力循 环都反复出现塑性变形，材料将发生塑性疲劳而破坏，这种情况称为不安定安定条件见第一章第7题 12.什么是回转壳体，经线、纬线？经线和纬线各有何特点？常见回转壳体的母 线分别是什么？ 回转壳体：有一定厚度的回转面。
经线：母线在任一位置的迹线纬线：母线上人一点 绕回转轴旋转一周所形成的轨迹 13.一般回转壳体的应力计算公式是什么？什么是第一主曲率半径和第二主曲率 半径？ sphm///21第一主曲率半径为母线的曲率半径，第二曲率半径为从圆锥顶点至壳体平均壁厚所在曲面的圆锥母线长度 14.分别写出圆筒、球壳和椭球形分头的各向应力及当量应力计算式 圆筒：周向应力spDh2/，轴向应力spDz4/，当量应力spDd4/ 球壳：经向应力、纬向应力、当量应力均为spD 4/ 椭球形封头：经向应力2222/)/1 (14axabba spD m， 纬向应力 22222222/)/1 (1/)/1 (21 4axabaxab ba spD h 15.厚壁圆筒的各向应力计算式及内壁实际当量应力计算式 轴向应力：)/(222 nwnzrrpr，周向应力：)/()/1 (22222 nwwnrrrrrpr 经向应力：)/()/1 (22222 nwwnhrrrrpr 内壁实际当量应力：) 1/(/22222nwnw ndrrrrp 16.[σ ]J是怎样确定的？试述安全系数的作用和实质，并讨论影响安全系数的因 素。
[σ ]J取以下三者中的最小者：Dt Dst sbbnnn/,/,/20℃5 . 1, 5 . 1, 7 . 2Dsbnnn 安全系数的作用：限制许用应力的大小，实质是用来考虑影响强度的其他不确定因素 影响安全系数的因素有：计算公式的误差，材料性能的偏差，加工工艺的偏差，运行水平， 壁温及负荷确定的偏差；另外和国家工业发展的历史和传统有关 17.什么是计算压力P、工作压力Pg、额定工作压力Pe、最高允许计算压力[P]，其 大小是如何分别计算的？ 计算压力：元件强度计算中所采用的压力，原则上取运行中可能出现的最高压力agppp工作压力：元件正常工作时的压力额定工作压力：锅炉出于额定工作状态下的压力szzegpppp最高允许计算压力（其定义课本上与PPT上都没有给出）)/(][ 2)/(][ 2][YwYYnYsDssDsp或 18.什么是理论计算壁厚SL、有效壁厚SY、名义壁厚S、最小需要壁厚Smin和附加壁 厚C，其大小是如何分别计算的？ 理论壁厚：， 附加壁厚C=C1+C2+C3， 最小需要壁厚Smin=SL+C，名义壁厚S=SY+C理论壁厚和有效壁厚都是强度意义上的承载壁厚，是在任何情况下都必须保证或有效的壁厚。
19.圆筒体上的单孔孔边的最大应力是多大？筒体上的椭圆孔应如何开？ 圆筒体上的单孔孔边的最大应力是3σ（单向应力σ 作用） ， 2.5σ（相互垂直的σ 与0.5 σ 两向应力作用）椭圆孔的合理开法是：长轴平行于σ 方向，在圆筒体上对应于垂直筒体轴线 20.孔边附加弯矩是如何衰减的？ sDxxeMMpx/818. 1),sin(cos0 将sDWp视为筒体上局部载荷的显著作用距离 21.相邻两孔构成孔排的临界节距t0是如何计算的？什么是孔排、单孔和孔桥？ sDddtp2221 0 单孔：相邻孔之间的节距大于或等于t0，两孔之见的附加应力互不影响，这样的孔称为单孔 孔排： 相邻孔之间的节距小于t0， 孔边附加应力相互重叠， 这样的孔称为孔排 孔桥： 构成孔排的相邻孔之见的桥形地带 22.纵向和横向孔桥上的各向应力及当量应力分别是什么？纵向、横向和斜向孔 桥的当量减弱系数如何计算？分别写出锅筒、 集箱和凸形封头的理论壁厚计算式 和附加壁厚计算式 纵向孔桥：spDspDzdh4/,2/，减弱系数tdt/ )( 横向孔桥：'4/,2/spDspDdzh，减弱系数'/ )'('tdt 斜向孔桥：“/ )“(“tdt 其中d为孔径，t为节距。
理论壁厚：YppDsn L][2（椭球形封头） 或YppDsn L5 . 0][2（GB/T16508-1996） ，其中形状修正系数])2(2[612nn hDY，附加壁厚计算式同18题 23.单孔在那些情况下可以不加强？不加强的含义是什么？[d]是怎样确定的？ 应力因开孔而升高后的数值仍低于许用应力，即存在“富余”壁厚，可以不加强不加强的含义有：不采用加强元件，或采用加强元件但未采用加强结构连接，或采用了加强原件 与结构，但不满足全部加强条件 YnYnsppDKKsDd)][ 2/(, )1 (·1 . 8][3 24.有效加强范围是什么？加强条件是什么？适用条件是什么？ 纵向：从孔边起向外一个孔半径dn/2，有效加强宽度b=2dn 横向： 高度方向自筒体内壁向内或外的垂直高度h 当s1/dn0.19时h=[(dn+s1)s1]1/2 加强条件：（1）F1+F2+F3+F4>=F；（2）加强所需面积的三分之二应分布在离孔边四分之 一孔径的范围内 25.孔桥加强的前提条件是什么？加强条件是什么？ 前提条件：（1）必须采用加强结构；（2）筒体减弱系数。