这些假说称之为强度理论。
7． 材料有几种失效形式？材料如何失效是否只与材料的性质有关？ 要点：材料的失效形式有断裂、过度变形、失稳、腐蚀疲劳等。 材料如何失效不仅与材料的性质有关，还与结构有关。 8． 什么是最大剪应力理论？最大剪应力理论的相当应力是什么？
要点：该理论认为不论是何种应力状态，最大剪应力是引起材料破坏的主要原因。与前述理论同理，这一理论通过最大剪应力将复杂应力状态折算为相当的单向应力状态。
直杆在轴向拉伸情况下，其强度条件用最大剪应力表示出来成为：
?max??12≤
[?] 2在复杂应力状态下,强度条件为：
?max??1??32 ≤
[?] 2当量应力为： σeq=σ1-σ3≤[σ] 式中[σ]仍为轴向拉伸时的许用应力。
9．一直杆所受拉力若不通过轴线，其变形属于何种变形？如此作用对杆的强度是否有利？ 要点：变形属于组合变形。不利。 10． 如何进行组合变形的强度计算？
要点：可以应用叠加原理进行组合变形的强度计算。计算的基本思路是：应用截面法，求出截面上的各种内力素，每种内力素对应一种基本变形，有相应的应力分布规律，叠加起来就得到了组合变形的应力分布。 第三种模式
（一）计算题
5． 若在正方形截面短柱的中间处开一切槽，其面积为原面积的一半（如图），问最大压应力增大几倍？ 解：
FF?2 A4aA切槽后危险截面变为开槽截面，其面积仅为，且该截面还受弯曲作用，弯矩使截面
2a左侧产生拉伸，截面右侧产生压缩，可与原先压应力叠加，弯矩 M?F?
2初始的压应力 ?1? 36
1FaFM2F2切槽后 ?2? ??2?1bWZ4aAh226F3F8F???8?1 ?2222a2a4a故压应力增大8倍。
第6章
第一种模式
（一）填空题
（1）A类难度
1． 钢和铸铁基本上是由铁、碳两种元素所组成的，一般含碳量≤2.11%的称为钢，含碳量大于_2.11%_的称为铸铁。
2． 材料代号16MnR的意义是：含碳量0.16%、含Mn量约为1%的压力容器用钢。 3． 材料的力学性能是指 在外力作用下 表现出来的性能。 4． 材料的机械强度是指 材料抵抗外力作用避免引起破坏的能力。
5． 材料常见的机械性质主要有机械强度、弹性、塑性、韧性 、硬度、耐腐蚀性能等。 6． 钢中的有害杂质主要是S、P_。 7． 20g的含义是含碳量0.2%的锅炉用钢 。
8． 高分子材料主要用于防腐设备、管道、管件、衬里、涂层及其他防腐元件。 9． Q235材料，钢号中235的含义为：材料的屈服极限 。
10． 写出五种化工设备常用的有色金属材料的名称铝、铜、铅、镍、钛。
11． 在优质碳素钢的基础上，少量加入一种或多种合金元素（合金元素总含量在3％以下），以提高钢的屈服强度和改善综合性能为主要目的的钢材称为合金钢。 （2）B类难度
1． Q235-A·F的含义是材料的屈服极限为235MPa、钢板质量等级为A级的普通碳素结构钢（沸腾钢）。
2． 金属材料能进行热处理的基本条件是材料具有 同素异构转变的功能 。 3． 钢材的机械性能除与化学成分有关外还与材料的 热处理方式有关。 4． 改变碳钢性能的主要途径有 合金化、热处理 等方法。 5． 可以使金属材料硬度减小的热处理方式有退火、回火、正火 。 6． 用合金钢代替普通碳素钢，能减轻装备自重，节省钢材 。 （二）判断题 （1）A类难度
1． 钢和铸铁基本上是由铁和碳两种元素所组成的。（A）
A 正确 B 错误
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2． 钢中的杂质元素Mn、Si、S、P都是有害元素。（B）
A 正确 B 错误
3． 1kg重量的钢和1kg重量的铝的体积是相同的。（B）
A 正确 B 错误 4． 甲类钢是优质碳素结构钢。（B）
A 正确 B 错误
5． 16MnR是容器专用的优质结构钢。（B）
A 正确 B 错误
6． 钢材中含有硫和磷等微量元素会降低材料的性能。（A）
A 正确 B 错误
7． 一般地说，高碳钢的质量优于低碳钢。（B）
A 正确 B 错误 （2）B类难度
1． 一般说晶粒越细小，则金属材料的力学性能越好。（A）
A 正确 B 错误
2． 可锻铸铁是通过锻造来获得毛坯的。（B）
A 正确 B 错误
3． 确切地说，碳钢和铸铁也是一种合金材料（A）
A 正确 B 错误 第二类模式
（一）简要回答下列问题：
1． 钢材进行热处理的目的是什么？常用的方法有哪些？
要点：钢材进行热处理的目的是为了改善材料的性能，常用的方法有整体热处理、局部热处理和化学热处理。
2． 金属材料机械强度的物理含义是什么？反映材料机械强度高低的指标主要有哪些？ 要点：材料的机械强度是材料抵抗外力作用避免引起破坏的能力，它是过程装备设计与选材的主要依据之一，是材料的重要机械性能指标。反映材料机械强度高低的指标主要有屈服极限（σs或σ0.2）、强度极限（σb），高温时还要考虑蠕变极限（σn），交变载荷作用时则要考虑疲劳极限σ-1。
3． 指出下列钢号代表什么钢、符号和数字的含义是什么？
（1）Q235；（2）16MnR；（3）15MnVR；（4）20R；（5）20g；（6）0Cr13。 要点：（1）普通碳素钢、材料屈服极限值为235MPa。
（2）平均含碳量为0.16%、含Mn量约为1%的压力容器用合金钢。
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（3）平均含碳量为0.15%、含Mn量约为1%、含V量约为1%的压力容器用合金钢。 （4）平均含碳量为0.2%的压力容器用钢。 （5）平均含碳量0.2%的锅炉用钢。
（6）含碳量为0.03～0.08%、含Cr量为13%的铬不锈钢。
4． 金属材料的力学性能指标主要有哪几项？用什么符号表示？它们的物理含义是什么？ 要点：金属材料的力学性能指标主要有：（1）强度指标为强度极限σb、屈服极限σs；（2）弹性指标为弹性模量E、剪切弹性模量G，塑性指标为延伸率δ和断面收缩率ψ；（3）韧性指标为冲击韧度和断裂韧度；（4）硬度指标为布氏硬度（HBS）和洛氏硬度（HRC）。
材料的机械强度是材料抵抗外力作用避免引起破坏的能力，它是过程装备设计与选材的主要依据之一，是材料的重要机械性能指标；材料的弹性是指材料抵抗弹性变形的能力，材料的塑性是材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力；韧性是材料在断裂前吸收变形能量的能力；硬度是指材料抵抗其它物体压入的能力，它是衡量材料软硬的判据。 5． 简要叙述下列热处理方法的工艺过程及所能达到的目的：
要点：（1）退火：把钢件放入炉中加热至一定温度以上，保温一段时间随炉冷却。 退火后能达到强度、刚度下降、而塑性、韧性提高的目的。
（2）正火：把钢件放入炉中加热至一定温度以上，保温一段时间后取出在空气中冷却。正火处理具有减少钢件内应力、均匀组织细化晶粒、为最终热处理做好准备的作用。
（3）淬火：把钢件放入炉中加热至一定温度以上，保温一段时间用水或油快速冷却。淬火得到一种过饱和的固溶体，硬度极高且脆、塑性很差、极不稳定，淬火的目的是为了得到高硬度、强度和耐磨性。
（4）调质：把经过淬火钢件放入炉中加热并进行高温回火的工艺。其目的是在保证高强度的基础上达到细化晶粒的目的。 6． 合金钢与碳钢相比有哪些优越性能？
要点：强度高、通过热处理可以大幅度提高钢的屈服强度和改善其综合性能。 7． 过程装备常常用的非金属材料有哪些？各有什么用途？
要点：高分子材料：主要用于防腐设备、管道、管件、衬里、涂层及其他防腐元件。
陶瓷材料：主要用于防腐蚀零部件如管道、离心泵、换热器等。 复合材料：大部分也是用于防腐蚀零部件或设备。 8． 解释下列牌号的含义
（1） Q235-B： 普通碳素钢、屈服极限值为235MPa、钢板质量等级为B级。 （2） 45： 平均含碳量为0.45%的优质碳素钢。
（3） 16MnR： 平均含碳量为0.16%、含Mn量约为1%的压力容器用钢。
（4） 1Cr18Ni9Ti： 含碳量大于0.08%、含Cr量18%、含Ni量9%、含Ti量约为1%的
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铬镍不锈钢。
（5）20g ： 平均含碳量0.2%的压力容器用钢 。
11． 什么叫钢的热处理？为什么热处理能够改变钢的性能？
要点：把钢件放入炉中加热至一定温度以上，保温一段时间后通过不同方法冷却，以期获得不同的材料性能的方法称为钢的热处理。
因为钢在温度变化使有同素异构转变的功能，把钢件加热至一定温度（如A氏体转变温度）以上，通过不同方法冷却，就可以改变钢的性能。
12． 为什么合金元素能提高钢的强度？哪些元素的强化作用最显著？
要点：在碳钢中人为的加入某些合金元素后，由于微观组织发生晶格畸变，晶粒细化，晶界增多，是材料变形变难，从而能提高钢的强度。 Mn、 Si、P、Ni等元素的强化作用最显著。 13． 简述改变碳钢性能的主要途径。
要点：（1）合金化，在碳钢中人为的加入某些合金元素，使其性能发生改变；
（2）热处理，通过热处理增加或减少强度、塑性等性能，达到细化晶粒的目的。
第13章
第一种模式 （一）填空题 （1）A类难度
1． 压力容器设计的基本要求是足够的强度、足够的刚度、足够的使用寿命和合理的结构。 2． 压力容器按壁厚可以分为薄壁容器和厚壁容器，通常是径比K≤1.2时为薄壁容器。 3． 内压容器根据其设计压力大小可以分为常压容器、低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器。
4． 根据受压容器的压力高低、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，将压力容器分为第三类容器、第二类容器、第一类容器。
5． 压力容器在运行过程中，其失效形式一般有四种情况：强度失效、刚度失效、失稳失效、泄漏失效。
6． 压力容器封头常见的形状有凸形（包括半球形、椭圆形、碟形、无折边球形）、锥形和平板等。
7． 标准椭圆封头的长短半轴之比a/b= 2 。
8． 工程计算中常采用无力矩理论来解决各种形状薄壁容器的应力分析与计算问题。 9． 容器的壁厚附加量一般由钢板厚度负偏差、腐蚀裕量两部分组成。 10． 对于无安全泄放装置的容器，其设计压力取为p=(1.0～1.10) pw。 11． 对于装有安全泄放装置的容器，其设计压力一般可取p=(1.05～1.10) pw。 （2）B类难度
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