《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。（ ） 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 。
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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Ф= 。
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σθ＞0,σθ＝0,σθ＜0。
7、有一容器，其最高工作压力1.6MPa, 工作温度t≤150℃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、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。
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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
?Q?x???1kN.m0?x?0.5m?2?2x0.5m?x?1m ?max?224MPa
?x?2.750?x?0.5mM?x??? 22x?x?10.5m?x?1m?2、悬臂吊车如图所示。横梁用20a工字钢制成。其抗弯刚度 Wz = 237cm3,横截面面积 A=35.5cm2，总荷载F= 34kN，横梁材料的许用应力为[?]=125MPa。校核横梁AB的强度。
（附图在后）
答案
?cmax?94.37MPa?[?]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Φ=0.85， 〔σ〕t=148.8Mpa，σS=345MPa，〔σ〕=170Mpa ） 答案 ?n?14mm液压强度满足
18004、确定一外压圆筒的壁厚。已知：设计压力 ， p ? 0 . 2 MPa ， D i ? mm 设0.2MPa250计温度t ? C，取壁厚附加量 C ? C 1 ? C 2 ? ，材料16MnR。取 p c ? p ? 。 2 mm?(附图在后) 答案 12mm
5、一蒸汽锅炉承受最大压强为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，[?]=160MPa. 答案
?r4?155MPa?[σ]2KN·m 2KN/m 第 3 页 /共 9 页 0.5m 0.5m （第1题图）
C
（第2题图） hiA 1.2 D F 1.2 B hi/3L
L10350hi/3L （第4题图）
6、一个低合金钢内压反应釜，内径Di?1000mm，工作压力2.0MPa（装有安全阀），工作温度，全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，（1）试3000C，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板）
t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。（????144MPa ????170MPa ?s?345MPa，?T?
7.低碳钢外压圆筒，外径D0?1040mm，测量壁厚为20mm，内部介质无腐蚀性，钢板负偏差
pT?Di??e??0.9??s）
2?eC1?0.8mm，筒体长5000mm，两侧为椭圆封头，凸面高度300mm，求该筒体的许用外压。（弹
性模量为2?10MPa）（6分）
5
8.已知
E?200GPa，梁的直径为50mm，M?2kN.m，a?0.2m，L?0.3m，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）
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t y p z D a
b
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=15kN,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=8.293×10-6m4许用拉应力[σt]为30MPa,许用压应力[σc]为60MPa，试校核此梁的正应力强度。
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