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1、装订线东北石油大学研究生期末考试试卷2013 -2014 学年第 1 学期 B卷 (闭卷) 考试课程： 压力容器技术 课程编号： S041511 考生姓名：_ 考生学号：_题号分数阅卷人一二三四五六七八九十十一十二十三十四总分第 2 页 共 6 页4一、简答题（30分）（1）简述边缘应力产生的原因，并说明边缘应力为什么具有自限性？（10分）答：边缘应力是由于变形不协调造成的。 因为边缘应力的产生是由于边缘两侧壳体薄膜形的不相同以及它们的变形有相互受到的约束得结果，当边缘区的局部材料发生屈服进入塑性状态时，壳体间原来变形的弹性约束得到缓解，同时材料的塑性流动还受到周围弹性区的限制。这种弹性的约束
2、得缓解以及应变的限制是边缘应力不可能不限制的增长。当满足了新的变形协调关系时，边缘应力就被限制起来。停留在屈服极限，而靠增大局部塑性区的范围来承担边缘应力。这就是边缘应力的自限性。（2） 简述双层热套压力容器的热套机理和效果。（10分答：热套之间具有过盈量，制造是利用加热外筒，使外筒膨胀超过过盈量后进行套入内筒。外筒冷至室温后，由于外筒收缩受到内筒的限制，在内外筒界面产生一个套合压力，由于套合压力的作用内筒受外压，外筒受内压，使内外壁上产生不同的应力情况。（3） 什么叫结构的安定性？丧失安定性结构的破坏特点？（10分）答：所谓安定性是指结构在载荷温度等反复变化工况下，不发生塑性损伤的累积循环。
3、也就是说，如果一个结构只在施加载荷的最初几次循环中，出现一定量的塑性变形，而在以后的各次循环中，除了蠕变效应外，不再出现新的塑性，变形及呈弹性行为，则认为此结构是安定的。丧失安定性的结构并非立即破坏，而是在反复加载卸载中，因塑性损伤的不断累积致使材料延性丧失而破坏。、二、求图中半径为R，厚度为t之球形盖，因自身质量作用在容器中引起的薄膜应力。假设该壳体材料之密度为。并根据结果分析在薄膜应力分析过程中忽略壳体自重影响的原因。（20分）三、 有一双层热套容器，内筒半径；接触界面半径；外筒半径，操作内压。内、外筒取相同材料Q345R，E = 2.1105MPa，取过盈量（按取）。试求套合后筒壁上的应
4、力。（20分）解：首先计算套合压力为内筒壁的应力为四、分析题（30分）（1）试分析厚壁圆筒热应力的特点及影响因素。（10分）答：1）热应力随约束的增大而增大，由于材料的热膨胀系数，弹性模量与泊松比随温度的变化而变化，热应力不仅与温度变化量有关，而且受初始温度的影响2） 热应力与零外载相平衡，是由热变形受约束引起的自平衡应力，在温度高处发生压缩，温度低发生拉伸变形，由于温度场不同，热应力既有可能在整台容器中出现，也有可能只是在局部区域产生。3） 热应力具有自限性屈服流动或高温蠕变可使热应力降低。对于塑性材料，热应力不会导致构件断裂，但交变热应力有可能导致构件发生疲劳失效或塑性变形积累。在厚壁圆筒
5、中，温差应力与温差成正比，而与温度本身的绝对值无关。（2） 试分析疲劳寿命的影响因素。（20分） 答：（1）一般不为0，在非对称循环交变应力下，对高周疲劳平均应力持久极限，对低周疲劳引起破坏的应力往往高于屈服强度，平均应力产生“滑移”，因此要将交变应力转换成相当于平均应力时产生同样破坏的应力，对理想塑性材料，为循环载荷计算的平均应力。其中 当 ，即时，当 但时， 当时，（2） 平均应变对疲劳寿命的影响作为疲劳强度，平均应力对疲劳寿命的影响取决于平均应力水平，作为应变值小于等于应变量。平均应力值没有明显的影响，疲劳寿命值取决于总的应变范围，平均应变值较大时，永久应变成为断裂延时的一个重要部分，疲
6、劳寿命显著下降。（3） 变应力幅情况下的累积计算A 已知各交变应力的强度从疲劳设计曲线上确定各应力强度平均作用下的疲劳破坏循环次数而同样应力值只作用了次循环，即作用了次，作用了 则认为材料的损伤度以达。总寿命的分数表示损伤程度，这比值叫用度系数。B 用度系数叠加=C叠加用度系数时，容器就产生破坏（4） 缺口疲劳强度的影响所有疲劳曲线来自无缺口实验绘制而成，解决缺口的影响就是采用应力集中系数的概念静载下 理论应力集中系数对已知几何形状的缺口可由弹性理论计算或光弹法测得之后乘上名义应力所得值在疲劳曲线上求得破坏循环次数，对于有侧孔的圆角为侧孔的椭圆率，。（5） 很显然应力集中将使疲劳极限大为降低，动载下交変载荷时，引入疲劳缺口系数或疲劳强度减低系数“有效应力集中系数”静载下：局部应力增加了倍， 交变应力增加了倍称为缺口敏感度 工程中 A材料常数 r 缺口半径当时，可取 。
