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1、化工设备机械基础练习题一、判断题1、在所有封头中，平板封头的承压能力最差，球形封头的承压能力最好。（ ）2、弹性模量和泊讼比是材料重要的力学性能，二者均不随着温度的变化而变化。（ ）3、内压薄壁圆筒的薄膜应力与壁厚成反比，当容器材质和内部介质压力一定时，厚度大的容器壁内应力总小于壁厚小的容器。（ ）4、根据弹性失效理论，容器器壁内某一处的最大应力达到材料设计温度下的屈服极限时，容器即宣告失效。（ ）5、安全系数是一个不断发展变化的数据，随着科学技术的发展，其值将逐渐减小。（ ）6、从承压角度考虑，半球型封头最理想，并且用料最省，在对封头选择时应优先考虑。（ ）7、按无力矩理论求得的应力称为薄膜
2、应力，薄膜应力沿壁厚均匀分布。（ ）8、金属垫圈的材料一般并不要求强度高，而是要求其软韧。（ ）9、无缝钢管用做容器的筒身时，其公称直径指的是外径。（ ）10、梁上如果只有集中力偶作用，则截面上的内力只有弯矩没有剪力。（ ）11.由钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径指的是它们的内径。（ ）12、在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆孔的长轴与筒体轴线平行。（ ）13、法兰密封中，法兰的强度和刚度具有同等重要的意义。（ ）14、法兰联接中，预紧密封比压越大，则工作时可有较大的工作密封比压，有利于保证密封。（ ）15、外压长圆筒在长径比一定的情况下，设置的加强圈数量越多，其临界压力越高。（ ）
3、16、材料的弹性模量和泊讼比一般随着温度的变化而变化。（ ）二、填空题1、组成机器、设备的构件在外力作用下若能够安全可靠地进行工作，则需要满足的力学条件是： 、 和 。2、法兰联接结构一般是由 、 、 三部分组成。在制定法兰标准尺寸系列时，是以 材料，在 时的机械性能为基础的。3、外压圆筒加工制造时，要求其椭圆度e ，设计外压圆筒时现行的稳定安全系数m= ，外压圆筒中设加强圈的目的是将 圆筒转化为 圆筒，在设计计算时外压容器的焊缝系数= 。4、边缘应力又叫 ，其产生的原因是 ，它具有 和 两个性质。5、在椭圆形封头和碟形封头上开孔时，应尽量开在封头的 部位附近，并且要求孔边与封头边缘之间的投影
4、距离不小于封头内径的 。6、常温工作的压力容器在投入生产之前进行压力试验的目的是 ，根据试验中所采用介质的不同可分为 和 。椭圆形封头的长短轴之比a/b依次为 、 、 时，其赤道圆上的环向应力分别为0,0,0。7、有一容器，其最高工作压力1.6MPa, 工作温度t150且装有安全阀，则该容器的设计压力Pd= MPa;水压试验压力PT= MPa。8、常用的压力容器开孔补强设计的原则是 ，通常采用的补强结构有 、 、 。9、容器设计参数中，设计温度尽管不直接反映在强度计算公式中，但它是 . 和 一个不可缺少的参数。三、解释名词1、薄壁容器 2、疲劳强度 3、泊松比 4、无力矩理论（薄膜理论） 5、
5、第二曲率半径 6、轴向失稳7、边缘应力 8、弹性压缩失稳 9、塑性失效补强原则 10、临界长度11、计算长度12、名义厚度 13、第一曲率半径14、名义屈服极限 15、垫片密封比压力16、蠕变 17、低碳素钢18、第三强度理论19、第四强度理论20、切应力互等定理四、试分析拉伸试验时低碳素钢试件出现滑移线的原因。五、简述提高梁的弯曲强度和刚度的措施。六、计算题1、如图所示，直径为50mm的实心梁上受到一均布载荷和一力偶的作用。（1）列出剪力方程和弯距方程，（2）画出剪力图和弯矩图，（3）求危险横截面上最大正应力（附图在后）答案 2、悬臂吊车如图所示。横梁用20a工字钢制成。其抗弯刚度 Wz =
6、 237cm3,横截面面积 A=35.5cm2，总荷载F= 34kN，横梁材料的许用应力为s=125MPa。校核横梁AB的强度。（附图在后）答案3、设计一台圆筒形受压容器，內径di=1400mm，长度为3000mm两端为标准椭圆形封头，容器材质为16MnR，取C2=2 mm，工作温度t=280，设计压力P=1.76Mpa。试对筒体和封头进行设计。（取=0.85， t=148.8Mpa，S=345MPa，=170Mpa ） 答案 液压强度满足4、确定一外压圆筒的壁厚。已知：设计压力 ， ， 设计温度 ，取壁厚附加量 ，材料16MnR。取 。 (附图在后) 答案 12mm5、一蒸汽锅炉承受最大压强
7、为p , 圆筒部分的内径为D ，厚度为 t , 且 t 远小于D . 试用第四强度理论校核圆筒部分内壁的强度. 已知 p=3.6MPa，t=10mm，D=1m，s=160MPa.答案 0.5m0.5m2KNm2KN/m（第1题图）DABCF1.21.2（第2题图） （第4题图）6、一个低合金钢内压反应釜，内径，工作压力（装有安全阀），工作温度，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，（1）试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（2）设计封头壁厚。（ ，） 7.低碳钢外压圆筒，外径，测量壁厚为，内部介质无腐蚀性，钢板负偏差，筒体长，两侧为椭圆封头，凸面高度，求该
8、筒体的许用外压。（弹性模量为）（6分）8.已知，梁的直径为50mm，求危险横截面上最大正应力，并求悬臂梁的挠曲线方程和自由端的挠度和转角。（12分）paDyztb第5题9、设计常压蒸发干燥器。干燥器内径为500mm，筒身长为3000mm。其外装夹套的内径为600mm，夹套内通以0.6MPa的蒸汽，蒸汽温度为160。材质均选用Q235-C.设计筒身及夹套的壁厚。 课件10、一起重量原为50kN的单梁吊车，其跨度为10.5m，由45a号工字钢制成。为发挥其潜力，现将其起重量提高到Q=70kN,试校核梁的强度。若强度不够，再计算其可能承载的起重量。已知梁的材料许用应力为140MPa,电葫芦重G=15
9、kN,梁自重不计。 课件11、一T形截面外伸梁受力如图所示，已知横截面上yc=48mm，IZ=8.29310-6m4许用拉应力t为30MPa,许用压应力c为60MPa，试校核此梁的正应力强度。5kN9kNABCD1m1m0.8m2012020100ZyycNANB12、如图所示的简支梁在 C点处受矩为m的集中力偶作用，试作此梁的的剪力图和弯矩图，求出Qmax和Mmax。（附图在后） Qmax=m/l Mmax=mb/l lABCabRARBm13、有一库存很久的氧气瓶，其材质为16MnR,圆筒体外径为Do=219mm,系无缝钢管收口而成，实测其最小壁厚为6.5mm,已知材料的b=540 MPa
10、,s=260 MPa,设计温度为常温。今欲充15MPa的压力使用,问强度是否够？如果强度不够，该氧气瓶的最大允许工作压力是多少？（nb=3.0, ns=1.6 取C2=1mm）解：（1）确定参数.5分=15MPa =219mm =6.5mm =180MPa =162.5MPa 取许用应力为=162.5MPa=1(无缝钢管) ,取腐蚀裕量 C2=1mmC= C1 +C2=0+1=1(mm)(因为已知最小壁厚为6.5mm,故不再计入负偏差C1)=Sn-C=6.5-1=5.5mm （2）强度校核.5分=291.1MPa可见=291.1Mpa=162.5Mpa,所以该氧气瓶用于15Mpa的压力下强度不
11、够,不安全,须改变用途降压使用。 (3)确定最高允许工作压力5分=8.37MPa该氧气瓶的最大安全使用压力为8.37MPa=291.1Mpa=162.5Mpa,所以该氧气瓶用于15Mpa的压力下强度不够, 该氧气瓶的最大安全使用压力为8.37MPa14、如图所示，直径为40mm的实心梁上受到一均布载荷和一力偶的作用。（1）列出剪力方程和弯距方程，（2）画出剪力图和弯矩图，（3）求危险横截面上最大正应力（附图在后）1mAC2m2KN/m2KNmB15、有一台液氮罐，直径为Di=800mm，整个罐体计算长度L=1500mm，有效厚度e=2mm，材质为0Cr18Ni10Ti，由于其密闭性能要求较高，
12、故须进行真空试漏，试验条件为绝对压力10-3mmHg，问不设置加强圈能否被抽瘪？如果需要加强圈，则需要几个？壁厚附加量C=2mm，Et=1.95105MPa (附图在后) 不设置加强圈会被抽瘪 至少需设三个加强圈16、某厂库存一台内径为1000mm、长为26000mm的圆筒形容器，实测该容器的筒体厚度为10mm，两端为标准椭圆形封头，焊缝采用双面对接焊，材料为0Cr18Ni10Ti。由于该设备出厂说明书不全，试问该容器是否可作为计算压力为2MPa、温度为250、介质无腐蚀的分离器？ 课件课本上的例题及课后题：例题2-6 例题2-7 课后题 2-7 例题3-4 例题4-6 例题4-9 课后题 4-1（b）（g）（h）（m），4-8 例题5-2 例题5-5 例题8-1 例题8-2 课后题 8-6 例题9-1 例题9-2 例题9-3 例题10-1例题11-1 例题11-2 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量组钢号种类含碳量%合金元素含量（%）符号意义Q235-AF普通碳素甲类钢F：沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-A普通碳素甲类钢A:甲类钢20g优质碳素结构钢0.2%g:锅炉钢16Mn R普通低合金钢0.16%1
