化工机械基础试题及答案

1、2003.6化工机械基础试题答案（48学时）一、名词解释（10分）1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受内压的薄膜相似，又称薄膜理论。2、法兰的公称压力：以 16MnR在200 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绝对值，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 =-34、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，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（985°C）化合物，

2、而钢材的热加工温度一般在1150OC-1200OC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）根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分）qa2q1 r 1'三、问答题（共26分）1. Q235-A F代表普通碳素钢（钢种），其中Q为_屈服强度的头一个拼音字母 _, 235为_屈服强度值 A表示_质量等级_,F表示_沸腾钢;0Cr18Ni9代表 铬镍不锈钢_ （钢种），18表示 含铬18% , 9表示 含镍9% ; ZL7代表 铸铝 （钢种）；H80代表 黄铜_ （钢种），80表示平均含铜80%。（ 5分）2 埋弧自动焊的优缺点是什么？

3、不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？（5分）埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制 焊接规范。不锈钢焊接可采用氩弧焊，用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也 不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，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判断外压容器的类型？（8分）容器强度足够，却突然失去原有的形状，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

4、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；n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。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10Mpa的废热锅炉（2）设计压力为0.6Mpa的氟化氢气体储罐（3）设计压力为1.0Mpa的搪玻璃压力容器（4）p为4Mpa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Dj = 1000mm，工作压力2.0MPa （装有安全阀），工作温度3000C，釜体采用

5、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，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（J =144MPa» l-170MPa j =345MPa，二T =卩丁 Die 乞 0.9 七 s） （10 分）26表钢板负偏差C （mr）钢板厚度6782526 3032 3436 4042 5052 60负偏差0.60.80.911.11.21.3解：设壁厚 11mm, C1 = 0.8mm, C2 =1mm.c-ceo："c"m:."e.*f；:oOh. ""“odHw.:,沁*"*:.»*0&quo

6、t;-""*.” .:ag"oc;pq=” to：. 8pDi2 1.05 10001.8 二 9.97mm圆整为规格钢板,水压试验校核:-T2 144 0.9-2 1.05、.n = 10mm 厚。Pt Di e1.25 2 1.051701441000 8.22e2 8.2= 190.5MPa096=0.9 0.9 345 =279.5MPa ,-T0.9二s，所以水压试验时强度足够。2、低碳钢外压圆筒，外径 D。= 1040mm,测量壁厚为20mm，内部介质无腐蚀性，钢板300mm，求该筒负偏差C0.8mm，筒体长5000mm，两侧为椭圆封头，凸面高度体的许

7、用外压。（弹性模量为2 105MPa）（ 6 分）'/a2.519.2、pcr =2.59 2 e50404.80M P a，5200 'pcr= 1.6MPa1040 解：Lcr -1.17 10408955mm 属短圆筒,19.211040 丿3、截面直杆如图，已知:2 2A 二 2cm ， A2 二 4cm，Ai解:A3 二 6cm2，E =200GN /m，求出各截面的轴20kN力，画出轴力图，并求杆的总伸长。(10 分)Im1. Bra20kH(-)50kNR L1 P2 L2 P3 L3L 2 233EA1EAEA3-20 1.0 10320 1.5 103+200

8、 109 2 10°200 109 4 10*-50灯.2 灯03+200 109 6 10*_4-6.25 10 m - -0.625mm臂梁的挠曲线方程和自由端的挠度和转角。 解：（12 分）M max y max32 100.05/2= 163MPamaxJ Z兀40.054644、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EJzf ： = -M，积分:EJz f = -Mx D，EJz f -Mx2 Dx F2边界条件：x = 0时,f -0, r-0，解得：F =0, D =0

9、悬臂梁的挠曲线方程为：f x -1.63 10x2,( 0X a)2EJ ZM 2# Ma Ma aa”fa-x-a(x ) - -6.52 10 (x-0.1), a_x_l2EJZEJZEJZ2自由端的转角： -C= -6.52 10 radEJZ自由端的挠度：fB 二 fc-c(L-a)(L-旦)=-1.30 10mEJZ25、如图所示，扭矩M n =2kN.m，轴向力P =100kN，作用在直径D二50mm的钢轴上Mn.c-ceo："c"m:."e.*f；:oOh. ""“odHw.:,沁*"*:.»*0"

10、-""*.” .:ag"oc;pq=” "” 8若卜I -170MPa，求圆轴外圆周的危险点A处(1)主应力的大小;(2)主平面位置;解:6、(3)最大剪应力;max二 mintg2：因为maxr3(4)分别用第三、第四强度理论计算该点的相当应力。二-50.93MPa，+ CT-0xy二-81.49MPa（12 分）1659.92M P axy-110.84M P a2 xy-y，= 59.92MPa-1»3.20max450=0-85.38MPa3 =170.8MPa <2 +9二 4设备法兰的操作温度为-36.320 或53.680所以0 max二 53.68°=110.84MPa21= 150.1MPa <280°C,工作压力为 0.4MPa，当材料为 Q235-A和15MnVR 时应分别按何种公称压力级别确定法兰的几何尺寸。（4分）':dig.："： .：.：；：.；：；：» 447甲S.Zffi平黑送兰的录女允许工作质力皿FrPN工作at璧e250w350Q235-A hBt) 15fl，M0 13 :U.S15MnVRo,y II W| D.M |。必C.60*Q2?5-A?B0*驢0.33ttISMnVR0.649