化工机械基础试题及答案.docx

一、名词说明（10分）1、无力矩理论：布旋转薄壳的受力分析中忽视了弯矩的作用，该状况下的应力状态和承受内压的薄膜相像，又称薄膜理论.2、法兰的公称压力：以16VnR在20（C时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该尺寸法兰的公称压力。3、泊松比：弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的肯定值，称为横向变形系数或泊松比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。v=4、同素异构转变：在固态卜晶体构造随温度发生变更的现象，称同素异构转变。5、热脆:硫以FeS的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点（9850C）化合物，而钢材的热加工温度一般在1150oC-1200"C以上，当钢材热加工时由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，称为“热脆”。二作图题（共10分）依据受力图画出剪力图和弯矩图（10分）三、问答题（共26分）1 .Q235-AF代表一般碳素钢（钢种）,其中Q为屈服强度的头一个拼音字母，235为屈服强度俏，A表示质量:等级，F表示沸腾钢：OCrI8Ni9代表格银不锈钢（钢种）,18表示含珞18%,9表示含银9%；Z1.7代表铸铝（钢种）；H80代表黄铜（钢种），80表示平均含铜80%0（5分）2 .埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采纳何种方法与其特点是什么？（5分）埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊健质量高；3）劳动条件好缺点：不与手工电弧焊敏捷，工件边缘打算和装配质量要求高、费工时,，必需严格限制焊接规范。不锈钢焊接可采纳氨弧焊，用氢气为爱护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避开焊接缺陷，获得高质量的焊缝。3 .什么是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势推断外压容器的类型？（8分）容器强度足够，却突然失去原有的形态，筒壁被压瘪或发生褶皱,筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆筒；n2时，为短圆筒：如只发生强度破坏，无失稔则为刚性简。4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（8分）（1） 直径为2000mm,设计压力为IOMPa的废热锅炉（2>设计压力为0.6Mpa的斌化氢气体储罐（3）设计压力为1.OMpa的搪玻璃压力容器（1>P为4Vpa的剧毒介质容器（1）为三类容器：（2）为二类容器：（3）为二类容器：（4）为三类容器。四、计算题（共54分）1、一个低合金钢内压反应釜,内径R=100On工作压力2OfP（装有平安阀），工作温度300七，釜体采纳单面手工电弧焊（有垫板）,全部无损探伤，内部介质有稍微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚,并校核水压试验强度。（,=144MPa2×1.05×1(X)02440.9-2x1.05.=ITOMR1.,=345MPa,r=必空.，0.9叩，）（10分）表钢板负偏差G（mm）钢板厚度6-782526-303234364042505260负偏差0.60.80.911.11.21.3解：设壁厚1nm»C1=0.8wz,C2=v1.8=9.97WM圆整为为格钢板,取511=IOznm厚O水压试验校核:1.25×2.O5×-(1.0+8.2)144=190.5"“2×8.20.9<s=0.9×0.9×345=279.5P,r<0.9x5,所以水压试验时强度足够。2、低碳钢外压圆筒,外径a=1刖”,测量壁厚为2面皿,内部介质无腐蚀性，钢板负偏差G=0.8,加，筒体长500（WW,两侧为椭圆封头，凸面高度300所，求该筒体的许用外压。（弹性模量为2×1O5MP）（6分）解：1.f,=1.17X向,瞿=8955，阳属短圆筒,P=2.592XIO5X-=4.80,WP"，H=&=1.6fP"I5200IMI1()40J3、截面直杆如图，已知：A=2c,;A2=4cmi,A,=6cm1,E=2(K)CiNm1,20*11三求出各截面的轴力，画出轴力图，并求杆的总伸长。（10分）-20x1.0x10'201.5XIO32×109×2×104200x10、X4x10”-5Ox1.2x1.O3+200×10,×6×10-'=-6.25x1.1.m=-0.625mmUi；4、己知£=2(XJG,w,梁的直径为50mm,M=2kN.ni,IA=0.2w,1.=03nt,求危急横做面上最大正应力,并求悬臂梁的挠曲线方程和F1.由端的挠度和转角。（12分）解：m:ix'A'ma»Jz21.O3O.O52i7wn=163MPaO.O51NEf=-M,枳分：EJJ'=Mx+D,Ez=-1.,W.+D.V+F边界条件：X=O时，=0J,=0,解得：F=O.D=O悬臂梁的挠曲线方程为：=-x2=-1.63×IO5X2,(0x)2ejzf=。M-a，-(x-=-(X-；)=F52×IO(x-O.I),ax1.2夕ZEJZEJz2自由端的转角：盘=C=-粤=-6.52×1()5rad口7自由端的挠度：fs-fc-ec(1.-a>=-r7-(-)-1.30×10,wEJz25、如图所示，扭矩此=2AM加，轴向力P=Ioa1.N,作用在直径D=5Omm的钢轴上若M=A”,求圆轴外圆周的危急点A处（1）主应力的大小；（2）主平面位置；（3）最大剪应力；（4）分别用笫三、Nn第四强度理论计算该点的相当应力。（125»解：=-=-50.93MPa,1=0r=3-=-8.49MPaA二D,16"x=/+%±-%Y+r2=5992Pato22)*'-WOMMPag2a,=-一叫一=-3.2an=-36.32"或53.68”因为<%，Ia1.h1.J>45°,所以为a,=53.68"1.=59.92MPa2=0j=-WOMMPaG,=巧2=8538MPa,5=i-3=ITO.8MFa<%=(,-2)'+(2-y)"+(,-,)?=150AMPa<6、一设备法兰的操作温度为280,工作压力为04MPa,当材料为Q235-A和15VnVR时应分别按何种公称压力级别确定法兰的几何尺«4-17中型、乙型早绰送兰的大九杵工作压力MI公*适力PN法竺利科Mt>-2»一如IXf双350Q5-A.Be.160130.150.25材ISMnVB0.270.27。30.25O.tf«Q23SA,B0.400.360.33U.3O材ISMnVR«Q.640630.6。IXK1.*Q23SA.B,.660.61O.SSo.soI制ISMa1.VK1.001.«71.05.0o1.W«QMSB1.ot0.97O.U90.S0“MWR51.721.68t.«0解：Q235-A应按公称压力1.OMPa级别确定法兰的几何尺寸。15MnVR应按公称压力0.6MPa级别确定法兰的几何尺寸。选择题1、材料的刚度条件是指构件反抗（B）的实力。A.破坏B.变形C.稳定性D.韧性2、一梁截面上剪力左上右下，弯矩左顺右逆，描述正确的是（）。A.剪力弯矩均为正B.剪力弯矩均为负C.剪力为正弯矩为负D.剪力为负弯矩为正3、内压容器封头直边的作用是（B）。.制造加工简单B.防止热应力与边缘应力叠加C.局部加强D.节约材料4、构件的强度、刚度和稳定性（C）A.只与材料的力学性质有关：B.只与构件的形态尺寸有关;C.与和B都有关：D.与A和B都无关。5、为保证整个机器设备在外力作用下平安牢嵬地工作，它们的每个构件必需满意三个基本条件，即要有足够的（C）A.强度、刚度、塑性B.塑性、韧性、稳定性C.强度、刚度、稳定性D.理性、韧性、强度6、下述类型设备中，承压性能最好的是（A）»A.球形容器氏圆筒形容器C.方形容器D.椭圆形容器7、平面一般力系的平衡条件为（B）A.K="%=oB.Z=oZ=°Z""）=oC.f-0）.>=W"D=o8、受外压的圆筒壳体其破坏形式为失稳的是（C）A.长圆筒、刚性圆筒C.长圆筒、短圆筒9、单元体上的主平面是指（A.剪应力为零的平面C.正应力为零的平面面10、优质非合金钢20g表示（B.短圆筒、刚性圆筒D.长圆筒、短圆筒、刚性圆筒）B.既有正应力乂有剪应力的平面D.既没有正应力又没有剪应力的平D）.含碳量为千分之20的容器用钢B.含碳量为万分之20的容器用钢C.含碳量为分之20的锅炉用钢D.含碳量为万分之20的锅炉用钢11、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，正确的是（D）A.应力和阳性变形很快增加，因而认为材料失效；B.应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效；C.应力不增加，那性变形很快增加，因而认为材料失效；D.应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效12、在承受内压的圆柱形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴（B）A.与筒体轴线平行B.与简体轴线垂直C.与简体轴线成45度角D.任何方向均可13、下述材料中哪一个与其它材料不同类（C/D）A.低碳钢B.优质钢C.铜D,铸铁14、当采纳无缝钢管作为筒体时，其公称直径为（A）A.管子的外径B.管子的内径C.管子的平均宜径D.管子的公称宜径15、用三种不同材料制成尺寸相同的试件，在相同的试验条件下进行拉伸试验，得到的应力一应变曲线如图示。比较三条曲线，可知拉伸强度最高、弹性模量最大、理性最好的材料是（A）.a、b、cA.经向应力为环向应力的2倍B.经向应力等于环向应力C.环向应力为经向应力的2倍D.环向应力为经向应力的682、设备上接管的外伸长度应考虑（D）A.所设置的保温层厚度B.便于安装螺栓C.便于安装加固结构D.A和B83、在压力容器上开孔不会造成以下哪种现象（C）A.应力集中B.对设备的强度减弱C.容器设计厚度增加D.较大的局部应力84、下列钢材中不宜用来制作容器的是（C）.16MnRB.20RC.0Cr1.8Ni9TiD.4585、圆桶形容器的直径为D,则其其次曲率半径为（I）.DB.D/2C.8D.086、对椭圆形封头叙述错误的是（A）。.封头越扁承压性能越好B.标准型封头ab=2C.封头越扁冲压制造越简单D.封头的a/b增加会导致应力增加87、容器强度设计得到的名义厚度中不包括以下哪一项（D）。A,负偏差B.腐蚀余量C.圆整值D.最小厚度88、低碳钢拉伸过程中哪个阶段满意虎克定律（）»A.弹性阶段B.屈服阶段C.强化阶段D.局部变形阶段89、铸铁材料的拉伸和扭转破坏现象可以用下述哪个理论加以说明（）»A.最大拉应力理论B.最大伸长线应变理论C.最大剪应力理论D.形态变更比能理论90、下述容器中哪一个易发生失稳（DA.低压容器B.高压容器C.内压容器D.外压容器91、以下材料哪一个是压力容器专用钢（B）。.Q235B.20RC.20gD.1.Cr1392、圆轴扭转时，下述哪个部位承受的剪应力最大（C）oA.横截面圆心处B.各部位一样大C.横截面外表面D.横截面距圆心、外表面等距离处93、下述材料中哪一个归屈不锈钢（C）»A.1.Cr1.3B.20C.1.Cr25S,2D.16Mn）R94、交变应力使构件发生的破坏称为（）A.疲惫B.失稳C.破坏D.失效95、下述哪一项改进不能节约材料（C）,搅拌浆实心轴变为空心轴B.矩形梁变为工字钢梁C.圆形梁变为槽钢梁D.槽钢梁变为工字钢梁96、以下材料哪一个是锅炉专用钢（C）oA.Q235A-FB.20RC.20gD.1C1397、下列叙述正确的是（A）A.球形容器的经向应力与环向应力相等B.圆筒形容器的经向应力与环向应力相等C.球形容器的经向应力大于环向应力D.圆筒形容器的经向应力大于环向应力98、从经济性与抗压实力综合考虑，下述哪种封头应用最广（B）。A.锥形封头B.椭圆形封头C.平板封头D.球形封头99、下述哪一项不是影响法兰的密封因素（D）0A.螺栓预紧力B.密封面C.垫片D.介质温度100、下述材料中哪一个归属低温用钢（D）o.!Cr1.3B.20C.1.Cr25S12D.16MnDRIOk化工装置承受风压的精窗塔可视为（DA.简支梁B.外伸梁C.非静定梁D.悬臂梁102、构件的强度、刚度和稳定性（C）。A.只与材料的力学性质有关：B.只与构件的形态尺寸有关；C.与A和B都有关；D.与A和B都无关。103、.各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的（D）。A.外力：B.变形；C位移；D.力学性质。104、关于内力与应力的关系中，说法（D）是正确的。A.内力是应力的矢量和；B.内力是应力的代数和；C.应力是内力的平均值：D.应力是内力的分布集度。105、若轴向拉伸等直杆选用同种材料，三种不同的截面形态：圆形、正方形、空心圆，比较三种状况的材料用量，则（D）oA.正方形截面最省料；B,圆形截面最省料：C.空心圆截面最省料；D.三者用料相同。106、一受扭圆棒如图所示，其m-m截面上的扭矩等于.Tn-o=M+M=2M：B.T.-o=M-M=0；C.Tn.n=2M-M=M；D.T.n=-2M+M=-M。107、平面汇交力系的平衡条件为（A）。a.f*=ofv=ob.Z=QZ=Q>,（E）=°c.5=od,e,=O此（中=o108、表面光滑的低碳钢杆被拉伸时，在屈服阶段（B）。A.沿与轴线成45°角截面断裂B.表面出现与轴线成45°的滑移线C.沿横截面断裂D.丢失稳定性109、单元体上的主平面是指（A）。.切应力为零的平面B.正应力为零的平面C.既有正应力乂有切应力的平面D.既没有正应力乂没有切应力的平面二填空题1、化工容器中卧式容器可视为（外伸）梁,塔器可视为（悬臂）梁。2、构件在外力的作用下能够平安工作,需满意（强度）、（刚度）和（稳定性）三个力学条件。3、一个构件只受三个力的作用处于平衡状态时，这三个力必（汇交于一点）。4、EA是材料的（抗拉刚度）：GI.是材料的（抗担刚度）；E1.是材料的（抗弯刚度）.5、在外力作用下的梁截面上既有弯矩，又有剪力的弯曲，称为（横力弯曲或剪切弯曲）6、对于没有明显屈服极限的潮性材料，工程上规定采纳。”,代替其屈服极限，。心称为（名义屈服极限1产生0.2%塑性应变所对应的应力7、规定轴力在（离开横截面）时为正，而力矩顺时针为（负）。8、法兰密封面形式主要有三种，分别是（平面型压紧面）、（凹凸型压紧面）、（榨槽型压紧面）。9、一长为1.,截面积为A的宜杆，两端受拉力F作用，弹性模量为E,则杆的轴力为（）,相对伸长量为（）o10、材料的力学性能是指材料在外力作用下表现出的（变形）、（破坏等方面的特性。11、二力杆事实上就是构件在两个力的作用卜处于（平衡）状态。12、塑性材料在拉伸到屈服阶段的时候，材料丢失了（反抗变形）的实力，（应力）增加，而（应变）不增加，并且表面出现（滑移线）。13、内部压力小于一个大气压（0.IMPa）的外压容器，乂叫（真空容器）o14、当容器各部位或受压元件所承受的液体静压力达到（5%）设计压力时，则需在计算压力中计入液体静压力。15、延长率和断面收缩率是衡量材料（塑性）的两个指标。16、某传动轴所传递的功率为N,轴的转速为n,则作用于轴上的外力偶矩为m=（）«17、塑性材料的失效形式为（断裂），脆性材料的失效形式为（屈服），法兰的失效形式主要表现为（翘曲）。18、作用在梁上的外力可简化（集中力）、（集中力偶）和（均布载荷）o19、容器一般是由几种壳体组合而成，再加上（人孔）、（手孔）、（液位计）、（视镜和（法兰>等20、反应釜中的搅拌轴在搅拌过程中，产生的主要是（扭转）变形，立式的塔器在风力作用下主要产生（弯曲）变形。21、6、敏是金属材料的（塑性）指标：入、%是材料的（强度）指标；4是材料的（韧性）指标。22、名义屈服极限。标表示试件产生（0.2%塑性变形）所对应的应力。23、不锈钢能够反抗腐蚀，主要在于该钢中含有（Cr）元素。24、作用在同一物体上（大小相同）、（方向相反）、（不在同一作用线上）的一对平行力称为力偶。25、脆性材料轴在受到扭转时，其横截面上分布有（剪）应力，随着扭矩增大轴被扭断，断面大约是沿着45°角的斜面，这一现象可以用（第一）强度理论来说明。26、容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于等于（0.1）的称为薄壁容器，超过这一范围的为厚壁容器。