压力容器设计复习知识点及基本概念

压力容器设计复习知识点及基本概念第1页/共144页23.美国压力容器设计规范中的常规设计在ASME锅炉与压力容器设计规范第______卷，第_____分册。名称为_________________________。

分析设计规范在第_____卷，第___分册。名称为__________________________。2

1

RulesforConstructionofPressureVesselsAlternativeRulesforConstructionofPressureVesselsVIIIVIII第一章化工容器设计概论

第2页/共144页34．我国钢制压力容器设计规范《GB150-98》采用的强度理论为：（）

（A）Ⅰ；（B）Ⅱ；（C）Ⅲ；（D）Ⅳ。A第一章化工容器设计概论

GB压力容器标准中以第一强度理论为设计准则，将最大主应力限制在许用应力以内。p18第3页/共144页45．我国钢制压力容器设计规范GB150-1998《钢制压力容器》适用于设计压力不大于_______MPa:（）

（A）100；（B）64；（C）35；（D）16。C第一章化工容器设计概论

GB-150压力容器标准适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设计、制造、检验与验收。p17第4页/共144页56.按设计压力大小，容器分为四个等级：（1）低压容器：____≤p＜

MPa;（2）中压容器：____≤p＜

MPa;（3）高压容器：____≤p＜

MPa;（4）超高压容器：p≥MPa;

0.11.61.610.010.0100100第一章化工容器设计概论

p19第5页/共144页67．对压力容器用钢的综合要求是足够的

、良好的

、优良的

、以及良好的

。强度塑性韧性可焊性第一章化工容器设计概论综上所述，保证强度又要有良好的塑性、韧性和可焊性，以致低温韧性，这是对压力容器用钢的基本要求。p7第6页/共144页78.空气贮罐，操作压力为0.6MPa，操作温度为常温，若设计厚度超过10毫米，则下列碳素钢材中能够使用的为：（D

）

(A)Q235AF；(B)Q235B；

(C)Q235C；(D)20R。第一章化工容器设计概论Q235类钢是屈服强度为235MPa的碳素结构钢，强度不高，化学成分不满足“固定容规”要求。通常不作为压力容器标准中的容器专用钢。第7页/共144页89．我国“固定式压力容器安全技术监察规程”把容器分为三类：第Ⅰ类压力容器第Ⅱ类压力容器

第Ⅲ类压力容器

第一章化工容器设计概论第8页/共144页9第一章化工容器设计概论第9页/共144页10第10页/共144页11第11页/共144页12第12页/共144页13

在壳体上作用有两类内力，法向力N和N，及横向力Q、弯矩M和M。法向力来自中面的拉伸和压缩变形，横向力、弯矩是由中面的弯曲变形产生的，将法向力称为薄膜应力，而将横向力、弯矩称为弯曲应力。在壳体理论中，如果考虑上述全部内力，称为“有力矩理论”或“弯曲理论”。但对部分容器，在特定的壳体形状、载荷和支撑条件下，弯曲应力与薄膜应力相比很小，可以略去不计，使壳体计算大大简化，这时壳体的应力状态仅由法向力N和N确定，基于这一假设求解薄膜内力的理论，称为“无力矩理论”或“薄膜理论”。13．什么叫无力矩理论？什么叫有力矩理论？第二章中低压容器的规则设计

第13页/共144页1414．球形容器的第一曲率半径为_________，第二曲率半径为_________。球半径R第二章中低压容器的规则设计

15．圆柱形容器的第一曲率半径为________，第二曲率半径为____________。16．圆锥形容器的第一曲率半径为________，第二曲率半径为____________。p28球半径R无穷大圆柱体半径R无穷大R2=xtan第14页/共144页1517．受均匀内压作用的球形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为（）（A）

<；（B）

>；（C）＝＝pR/2t（D）＝＝pR/tC第二章中低压容器的规则设计

(2-12)p28第15页/共144页1618．受均匀内压作用的圆柱形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为（

）（A）=2＝pR/2t；（B）=2＝pR/t；（C）＝2=pR/t；（D）＝2＝pR/2tB第二章中低压容器的规则设计

(2-13)p28第16页/共144页1719．均匀内压作用椭圆形封头的顶点处，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为

()（A）＝；（B）

<；（C）

>；（D）

>1/2A第二章中低压容器的规则设计

(2-16)p29第17页/共144页1820．无力矩理论使用的条件是什么？第二章中低压容器的规则设计

(1)壳体的厚度、曲率没有突变，构成同一壳体的材料物理性能相同(如E,m等)，对于集中载荷区域附近无力矩理论不能适用。(2)壳体边界处不能有垂直于壳面法向力和力矩的作用。(3)壳体边界处只可有沿经线切线方向的约束，边界处转角与扰度不应受到约束。p34第18页/共144页1921．承受均匀内压时，椭圆形封头是否会失稳？第二章中低压容器的规则设计

在椭圆形封头的长短轴之比大于2时，在封头的转角处和赤道处的周向应力成为负值，会产生局部失稳。p30第19页/共144页20横截面（即垂直于轴线的截面）为椭圆形的容器可以用薄膜理论分析应力。（）由于结构不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的应力增大现象，称为“不连续效应”或“边缘效应”。22.由边缘力和弯矩产生的边缘应力具有_______、________等基本特性。局部性自限性23．由边缘力和弯矩产生的边缘应力，影响的范围为（）（A）（B）（C）（D）A第20页/共144页21p47设计中的考虑：可在结构上作局部处理，如：改变连接边缘的刚性结构；边缘应力区局部加强；保证边缘焊缝的质量；降低边缘区的残余应力；避免边缘区附加局部应力、开孔等。只要是塑性材料，即使边缘区局部点的应力超出材料的屈服极限，周围尚未屈服的弹性区也能抑制塑性变形的发展，使容器处于安定状态。故多数有塑性较好材料制成的容器，除结构上做局部处理外，一般不对边缘应力作特殊考虑。然而，对于由于边缘应力较大，可能引起脆性破坏或疲劳破坏的容器，则需详细计算边缘应力，按分析设计。由于边缘应力的自限性，其危害不如薄膜应力，应力分析设计中可取较大需用应力值。不论设计中是否计算边缘应力，都要尽可能改进连接边缘结构，使边缘应力处于较低水平。第21页/共144页2224．圆筒形容器承受内压时，在筒体与封头连接处，除由内压引起的_________应力外，还存在满足______条件而产生的______应力，后者具有_______和_________的特性。薄膜应力连续性边缘局部性自限性第二章中低压容器的规则设计

第22页/共144页23p51第二章中低压容器的规则设计

第23页/共144页24p52第二章中低压容器的规则设计

第24页/共144页25p53第二章中低压容器的规则设计

第25页/共144页2626．受轴对称横向均布载荷的圆形薄板，周边固定时，最大弯曲应力在______处，最大挠度在______处。当周边简支时，最大弯曲应力在_______处，最大挠度在_______处。板边缘板中心板中心板中心第二章中低压容器的规则设计

25.要使圆板在均布载荷下有较小的挠度和应力，应使圆板处于简支边界条件下。（

）第26页/共144页2727．受均布横向载荷作用的周边固支圆形薄平板，最大应力为周边径向弯曲应力，当载荷一定时，降低最大应力的方法有（）(A)增加厚度；(B)采用高强钢；(C)加固周边支撑；(D)增大圆板直径。A第二章中低压容器的规则设计

第27页/共144页2828．设计压力指设定的容器顶部的最高压力，其值不得低于容器的工作压力。第二章中低压容器的规则设计

在相同介质压力p、材料和相同直径D下，平板封头比凸形封头厚得多，这是因为（）。第28页/共144页2929．压力容器的设计压力通常取最高工作压力的__________倍。1.05~1.1030．容器的壁厚附加量包括：____________________。腐蚀裕量C2钢板负偏差C131．焊接接头系数是：________________的比值。焊缝金属与母材强度第二章中低压容器的规则设计

第29页/共144页3032．安全系数的选取方法，用抗拉强度b时，为_____；用屈服强度y时，为_____；用蠕变强度tn时，为_____；用持久强度tD时，为_____；33．承压容器材料的许用应力取_______、________或_______三者中最小值。p672.71.51.01.5第二章中低压容器的规则设计

第30页/共144页3134．液压试验的压力为设计压力的：（）(A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍Dp6735．气压试验的压力为设计压力的：（）(A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍B第二章中低压容器的规则设计

第31页/共144页3236．液压试验时的应力不得超过该试验温度下材料屈服强度的_______；气压试验，不得超过屈服强度的______。90%80%第二章中低压容器的规则设计

p68对液压试验，此应力值不得超过该试验温度下材料屈服强度的90%，对气压试验，则不得超过屈服强度的80%。第32页/共144页3337．按照我国压力容器标准，最小壁厚，对于碳钢和低合金钢容器不小于___mm，对高合金钢容器不小于___mm。32第二章中低压容器的规则设计

p67最小壁厚：(1)对碳钢和低合金钢容器不小于3mm。(2)对高合金钢容器不小于2mm。第33页/共144页3439．低合金钢容器，液压试验时液体温度不得低于(

)(A)0oC；(B)5oC；(C)10oC；(D)15oC38．碳素钢制容器，液压试验时液体温度不得低于()(A)0oC；(B)5oC；(C)10oC；(D)15oCDBp6740．液压试验用水应控制氯离子≤_______。25mg/L第二章中低压容器的规则设计

第34页/共144页3541．在进行容器压力试验时，需要考虑哪些问题？为什么？(1)压力试验一般用水，进行液压试验。液压试验压力为：其中：PT为内压试验的压力，p为试验内压，[s]为试验温度下的许用应力，[s]t为设计温度下的许用应力。第二章中低压容器的规则设计

第35页/共144页3641．在进行容器压力试验时，需要考虑哪些问题？为什么？

(2)奥氏体不锈钢为防止氯离子的腐蚀，应控制Cl—≤25mg/L(3)

为防止试验时发生低温脆性破坏，碳素钢、16MnR、正火15MnVR温度不能低于5oC，其他低合金钢，温度不低于15oC第二章中低压容器的规则设计

第36页/共144页3741．在进行容器压力试验时，需要考虑哪些问题？为什么？(5)气压试验时，介质温度不得低于15oC。(4)不宜作液压试验的容器，可用清洁的干空气、氮气或者其他惰性气体，气压试验的压力为：MPa。

第二章中低压容器的规则设计

第37页/共144页3841．在进行容器压力试验时，需要考虑哪些问题？为什么？(7)液压或者气压试验时，液压试验压力如果采用高于新《容规》规定的耐压试验压力时，应当按照GB150规定对壳体进行强度校核。须按下式校核圆筒的应力：，液压试验时，此应力值不得超过试验温度下材料屈服点的90%，气压试验不得超过80%。第二章中低压容器的规则设计

（6）也可采用气、液组合试验第38页/共144页39圆筒形容器球形容器椭圆形封头平板封头第二章中低压容器的规则设计

第39页/共144页4043．从设计角度，法兰可以分为以下三类：_____法兰、_____法兰和_______法兰。松式整体任意式44．螺栓－垫片法兰连接的密封中两个重要的工况是：_________、__________。预紧工况操作工况第二章中低压容器的规则设计

相同公称压力和公称直径的容器法兰和管法兰可以混用。（）第40页/共144页4145．请指出下列法兰的类型：松式法兰松式法兰松式法兰整体法兰整体法兰整体法兰任意式法兰任意式法兰任意式法兰第二章中低压容器的规则设计

第41页/共144页4246．法兰密封常用的压紧面型式有：______、______、______、_______四种型式。榫槽面梯形槽凹凸面突台面p80第二章中低压容器的规则设计

第42页/共144页4347．螺栓－垫片法兰连接的密封中两个重要的垫片性能参数是：__________________、__________。垫片压紧力(比压力)y垫片系数m第二章中低压容器的规则设计

为了避免法兰连接中螺栓与螺母咬死，螺母的硬度一般比螺栓低HB30~20。（√）第43页/共144页44对用钢板卷制的筒体和成型封头来说，公称直径是指它的内径，对钢管来说，公称直径是指与钢管内外径接近的某个规定值。法兰选用的两个重要参数：公称压力和公称直径公称压力：公称压力是压力容器或管道的标准化压力等级。指规定温度下的最大工作压力，并经过标准化后的压力数值。公称直径：公称直径（公称通径）是容器和管道标准化后的尺寸系列，按国家标准规定的系列选用。第44页/共144页45(1)必须在预紧时，使螺栓力在压紧面与垫片之间建立起不低于y值的比压力；(2)当设备工作时，螺栓力应能够抵抗内压的作用，并且在垫片表面上维持m倍内压的比压力。48．保证法兰连接紧密不漏的条件是什么？

第二章中低压容器的规则设计

p85第45页/共144页46法兰选用中，为什么要先查“最高允许工作压力表”（俗称“升温降压表”）？标准法兰是以16Mn材料在200℃时的机械性能为依据制定的。即当采用16Mn材料时，其在200℃时可以承受的最大工作压力为其公称压力值。如果采用的法兰材料非16Mn，而是机械性能低于16Mn的材料，或者法兰的工作温度超过200℃时，此时法兰可以承受的最大工作压力将低于其公称压力值，即“升温降压”。第46页/共144页47(1)开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中；(2)接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力；(3)壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡(即小圆角)而引起应力集中。这三种因素均使开孔或开孔接管部位的应力比壳体中的膜应力为大，统称开孔或接管部位的应力集中。49．压力容器开孔接管后对应力分布和强度带来什么影响？第三章压力容器的整体设计问题

p101第47页/共144页4850．应力集中系数是指_______和_______的比值。容器开孔接管，除了______________加上____________________________，及___________________________________等因素的综合作用，其附近就成为压力容器的破坏源。应力峰值薄膜应力开孔引起的应力集中容器壳体与接管形成的结构不连续应力壳体与接管连接处因不等截面过渡引起的应力集中第三章压力容器的整体设计问题

第48页/共144页4951．在均匀内压作用的竖直的薄壁圆筒上开孔时，孔周边的的最大应力出现在：（

）（A）孔周边任一点；（B）孔周边与水平线成45夹角处；（C）孔周边与水平线成60夹角处；（D）孔周边与水平线成90夹角处；D第三章压力容器的整体设计问题

p102第49页/共144页5052．平板开孔的应力集中系数为：（）(A)2；(B)

2.5；(C)3；(D)0.5Cp102第三章压力容器的整体设计问题

第50页/共144页5153．球壳开孔的应力集中系数为：（）(A)2；(B)

2.5；(C)3；(D)0.5第三章压力容器的整体设计问题

Ap102第51页/共144页5254．圆筒开孔的应力集中系数为：（）(A)2；(B)

2.5；(C)3；(D)0.5第三章压力容器的整体设计问题

Bp102第52页/共144页5355．应力指数I与应力集中系数Kt的区别？第三章压力容器的整体设计问题

应力指数I指考虑点(可以多个点)的应力分量(、t、r)与容器无开孔接管时的周向薄膜应力之比。应力集中系数Kt指最大应力分量的点(只有一个点)与无应力集中时的计算应力(对容器来说也是无开孔接管时的周向计算薄膜应力)之比。一个区域只有一个Kt值。Kt的大小可以衡量结构应力集中的优劣。结构的应力指数I可以有多个(如拐角的内侧、外侧不同方向)，而且不一定是最大的。p104第53页/共144页5456．目前我国容器设计中开孔补强的设计准则是__________、分析法补强。等面积补强的原则是：等面积补强在有效的补强范围内，壳体除本身承受内压所需截面积外的多余截面积不应少于开孔所减少的有效截面积第三章压力容器的整体设计问题

p108第54页/共144页5557．容器开孔后，局部补强结构形式有：_________、________、__________。补强圈补强整锻件补强接管补强第三章压力容器的整体设计问题

补强圈补强结构简单，制造方便，使用经验丰富，可用于任何场合。（

）第55页/共144页56wXYZtn+++≥p109第三章压力容器的整体设计问题

开孔削弱的截面积A0壳体计算壁厚外多余的金属面积A1

有效补强区内另外增加的补强元件的金属截面积接管计算厚度外的多余金属截面积有效补强区内焊缝金属截面积第56页/共144页5758．有效补强范围有多大？p110第三章压力容器的整体设计问题

第57页/共144页5859．为了使跨中截面弯矩与支座截面弯矩数值上相近，对卧式容器鞍座的位置宜取(

)(A)A≤0.2L；(B)A≤0.5R；(C)A≥0.2L；(D)A=L/3Ap111第三章压力容器的整体设计问题

第58页/共144页59分析卧式容器鞍座的位置安放在何处时（设筒体总长为L；梁外伸长为A；筒体内半径为Ri），卧式容器受力较好？（1）.按照材料力学的分析，可将卧式容器看成承受均布载荷的外伸梁，在支座和跨中截面弯矩绝对值相等时，为该梁的最佳支座位置，即A≤0.2L。（2）.封头的刚性较大，为利用封头的刚性支撑作用，应尽量使支座靠近封头，有A≤0.5Ri。第59页/共144页60卧式容器除了考虑由操作压力引起的薄膜应力外，还要考虑容器总重导致筒体横截面上的纵向弯矩和剪力，而且跨中截面和支座截面是容器可能发生失效的危险截面。为了进行强度或稳定性校核，需要确定危险截面上的最大应力的位置与大小。60．卧式容器中________和________是需校核的危险截面。支座截面跨中截面第三章压力容器的整体设计问题

p116第60页/共144页61p11761．支承在双鞍座上正压操作的卧式容器，器壁中出现最大轴向拉伸应力的工况是：（）装满物料而未升压；(B)装满物料已升压(C)未装物料而升压；A第三章压力容器的整体设计问题

第61页/共144页62第三章压力容器的整体设计问题

62．卧式容器鞍座跨中截面上筒体的最大轴向应力发生在__________和__________。截面最高点截面最低点1234p116第62页/共144页63支座截面上：123463．卧式容器鞍座支座截面上筒体的最大轴向应力发生在__________和__________。截面最高点截面最低点第三章压力容器的整体设计问题p117第63页/共144页6464．卧式容器筒体上的最大切向应力在筒体有加强圈时发生在__________，筒体无加强圈但是被封头加强时，及筒体未被加强时分别在___________________________________。水平中心线处p118第三章压力容器的整体设计问题第64页/共144页6565．卧式容器筒体上最大周向压缩应力发生在（）跨中截面最高处；（B）跨中截面最低处(C)支座截面最高处；(D)支座截面最低处；D第三章压力容器的整体设计问题第65页/共144页6666．压力容器在结构设计中减少局部应力的措施是____________________________________；____________________________________。局部载荷作用处加强，垫衬板减小局部应力在结构不连续处尽可能圆滑过渡并避开焊缝p136第三章压力容器的整体设计问题第66页/共144页67p13667．压力封头和筒体连接处，为什么要直边段？第三章压力容器的整体设计问题第67页/共144页68p136×√68．怎样把角焊缝变成对接焊缝？第三章压力容器的整体设计问题第68页/共144页69第三章压力容器的整体设计问题69．怎样把变径段的角焊缝变成对接焊缝？p137上下连接部位的结构不连续应力过大30o<α≤45o时大端应采用带过渡区的折边锥壳

α＞45o时小端也应采用带过渡区的折边锥壳最好采用反向曲线形式的回转壳第69页/共144页70第三章压力容器的整体设计问题70．容器支座为什么最好要加垫板？p137第70页/共144页7171．焊缝可以分为几类？ABCD第三章压力容器的整体设计问题容器壳体的纵向焊缝及凸形封头的拼接焊缝承受最大主应力，均属于A类焊缝。第71页/共144页7271．焊缝可以分为几类？ABCD第三章压力容器的整体设计问题壳体的环向焊缝受的主应力仅为纵焊缝应力的一半，将其分类为B类焊缝。第72页/共144页7371．焊缝可以分为几类？ABCD第三章压力容器的整体设计问题球形封头与圆筒壳的连接环缝不属于B类而属于A类，因这条环缝相当于凸形封头上的拼接焊缝。A类及B类焊缝全部应为对接焊缝。第73页/共144页7471．焊缝可以分为几类？ABCD第三章压力容器的整体设计问题法兰、平封头、管板等厚截面部件与壳体及管道的连接焊缝属C类焊缝，C类焊缝是填角焊缝第74页/共144页7571．焊缝可以分为几类？ABCD第三章压力容器的整体设计问题接管、人孔或集液槽等与壳体或封头的连接焊缝属于D类焊缝，这基本上是不同尺寸的回转壳体相贯处的填角焊缝。第75页/共144页7672．压力容器焊接结构设计有哪些基本原则？p139第三章压力容器的整体设计问题第76页/共144页7772．压力容器焊接结构设计有哪些基本原则？第三章压力容器的整体设计问题p140第77页/共144页7872．压力容器焊接结构设计有哪些基本原则？第三章压力容器的整体设计问题第78页/共144页79焊接接头是焊肉、熔合区、热影响区

三部分的总称。一般的讲，要尽量避免在焊缝上开孔，为什么？压力容器的焊缝往往存在如气孔、夹渣、未焊透、裂纹等焊接缺陷，焊缝热影响区往往由于存在焊接残余应力以及晶粒粗大，材料性能劣化，故焊缝为薄弱环节。而开孔使得强度削弱，引起应力集中。故要尽量避免在焊缝上开孔。对压力容器焊接接头的余高加以限制的主要原因是（

）。（A）减小应力集中；（B）表面光滑好看（C）方便安装、运输；（D）便于焊缝检验；第79页/共144页8073．外压容器除了强度外，还应考虑____问题。请举两个不同类型外压容器的例子：________________________________、________________________________。失稳真空操作的冷凝器、结晶器、蒸馏塔的外壳带有加热或冷却夹套的反应器内壳p148第四章外压容器设计第80页/共144页8174．怎样区分长圆筒和短圆筒？它们的的临界长度为

_______________。p154第四章外压容器设计第81页/共144页82真空容器按外压容器计算，装有安全控制装置时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的较小值；无安全装置时，取0.1MPa。带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。带夹套的真空容器，按上述真空容器选取的设计外压力加上夹套内的设计内压力一起作为设计外压。p16275．真空容器的设计压力：当装有安全控制装置时，取__________________，或_______两者中的较小值；无安全装置时，取_______。带夹套的真空容器，则按__________________________加上________________________________。1.25倍最大内外压力差0.1MPa0.1MPa上述真空容器选取的设计外压力夹套内的设计内压力一起作为设计外压第四章外压容器设计第82页/共144页83

真空容器按外压容器计算，装有安全控制装置时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的较小值；无安全装置时，取0.1MPa。带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。带夹套的真空容器，按上述真空容器选取的设计外压力加上夹套内的设计内压力一起作为设计外压。p16276．现需设计一个在常温下操作的夹套冷却容器，内筒为真空，无安全控制装置，夹套内为0.8MPa(表压)冷却水，则校核内筒稳定性时的设计压力应取（

）(A)0.1MPa(B)0.8MPa(C)0.9MPa(D)1.0MPaC第四章外压容器设计第83页/共144页84

真空容器按外压容器计算，装有安全控制装置时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的较小值；无安全装置时，取0.1MPa。带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。带夹套的真空容器，按上述真空容器选取的设计外压力加上夹套内的设计内压力一起作为设计外压。p16277．若将上述在常温夹套冷却容器，内筒为真空，改为有安全控制装置，夹套内为0.8MPa(表压)冷却水，则校核内筒稳定性时的设计压力应取（

）(A)0.1MPa(B)0.8MPa(C)0.9MPa(D)1.0MPaC第四章外压容器设计第84页/共144页85

由上式可知，在既定直径与材料下，提高外压容器的临界压力，可增加筒体厚度或减小计算长度，从减轻容器重量、节约贵重金属出发，减小计算长度更有利。在结构上即是在圆筒的内部或外部相隔一定的距离焊接用型钢做的加强圈。p15478．现设计一不锈钢制真空精馏塔，经稳定性校核发现其壁厚不够，合理的处理办法是：（）(A)减小直径(保持容器体积不变)；(B)增加壁厚；(C)改用强度高的材料；(D)设置加强圈。D第四章外压容器设计第85页/共144页8679．带夹套的压力容器，最危险的状况为()（A）内筒承受压力，而夹套尚未升压；

（B）内筒承受压力，而夹套已经升压；（C）内筒突然泄压，而夹套仍有压力；（D）内筒已经泄压，而夹套没有压力；C第四章外压容器设计

带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。p162第86页/共144页8780．均匀内压作用的厚壁圆筒中，径向应力r和周向应力沿壁厚的分布为()(A)均匀分布；(B)线性分布；(C)非线性分布C第五章高压及超容器设计p181rZ三向应力：第87页/共144页8881．厚壁圆筒中，外加热时最大拉伸温差应力在_______，内加热时在________。内壁面p183外壁面第五章高压及超容器设计第88页/共144页8982．厚壁圆筒的内壁温度较外壁温度低，在外壁产生的周向温度应力为()(A)拉伸应力；(B)压缩应力；(C)弯曲应力；(D)扭转应力Bp183第五章高压及超容器设计第89页/共144页9083．厚壁圆筒既受内压又受温差作用时，内加热下______综合应力得到改善，而______有所恶化。外加热时则相反，_______的综合应力恶化，_______应力得到改善（）外壁，内壁，外壁，内壁；(B)外壁，内壁，内壁，外壁(C)内壁，外壁，内壁，外壁；(D)内壁，外壁，外壁，内壁p184C内壁外壁内壁外壁第五章高压及超容器设计第90页/共144页9184．内压与温差同时作用的厚壁圆筒的内壁周向应力∑θ出现最大值的工况是：（）(A)外部加热；(B)内部加热；(C)内外均不加热。Ap184第五章高压及超容器设计第91页/共144页9285．请概述高压容器常用的三个失效准则：________________、________________和________________。1．弹性失效设计准则为防止筒体内壁发生屈服，以内壁相当应力达到屈服状态时发生弹性失效。将内壁的应力状态限制在弹性范围以内，为弹性失效设计准则。p186弹性失效设计准则第五章高压及超容器设计这是目前世界各国使用得最多的设计准则，我国高压容器设计也习惯采用此准则。第92页/共144页9385．请概述高压容器常用的三个失效准则：________________、________________和________________。p186弹性失效设计准则塑性失效设计准则第五章高压及超容器设计2．塑性失效设计准则当筒体内壁开始屈服时除内表面外的其他部分均处于弹性状态，筒体仍可提高承载能力。只有当载荷增大到筒壁的塑性层扩展至外壁，达到整体屈服时才认为达到失效状态，就是塑性失效。筒体整体发生塑性失效时的载荷即为极限载荷。按塑性失效的极限载荷作为高压筒体设计的基准再给予适当的安全系数便可确定筒体的壁厚，这就是塑性失效设计准则。前苏联的设计规范曾采用了这种方法。第93页/共144页9485．请概述高压容器常用的三个失效准则：________________、________________和________________。p186弹性失效设计准则塑性失效设计准则第五章高压及超容器设计3．爆破失效设计准则非理想塑性材料在筒体整体屈服后仍有继续承载的能力。随压力增加筒体屈服变形增大，筒体屈服强化。若材料强化使承载能力上升的因素与塑性大变形造成壁厚减薄承载能力下降的因素抵消，筒体无法增加承载能力，即将爆破，此时压力为筒体最大承载压力，称爆破压力。以容器爆破作失效状态，爆破压力作设计基准，考虑安全系数确定安全使用的压力或筒体设计壁厚，称为爆破失效设计准则。爆破失效设计准则第94页/共144页9586．高压容器由于操作压力高，因此为了增加泄漏阻力，平垫密封的垫片应选用(

)(A)宽面；(B)窄面；(C)螺栓园内外都有的全平面B第五章高压及超容器设计

采用窄面密封采用窄面密封代替中低压容器中常用的宽面密封有利于提高密封面比压，而且可大大减少总的密封力，减小密封螺栓的直径，也有利于减小整个法兰与封头的结构尺寸。有时甚至将窄面密封演变成线接触密封。p190第95页/共144页9687．请简述自增强的基本原理。第五章高压及超容器设计自增强处理就是将厚壁筒在使用前进行大于工作压力的超压处理，以形成预应力使工作时壁内应力趋于均匀。

超压形成塑性层和弹性层。卸压后塑性层有残余应变，弹性层受到该残余应变的阻挡恢复不到原来的位置，塑性层中形成残余压应力，弹性层中形成残余拉应力，筒壁中形成了预应力p210加载时的应力分布卸载后的残余应力自增强处理后的筒体与工作应力叠加第96页/共144页97

(1)弹性变形阶段OA段，随着进液量(即体积膨胀量)的增加，容器的变形增大，内压上升。这一阶段的基本特征是内压与容器变形量成正比，呈现弹性行为。A点表示内壁应力开始屈服，或表示容器的局部区域出现屈服，整个容器的整体弹性行为到此终止。88．容器的超压爆破过程可分为几个阶段？第六章化工容器设计技术进展p216第97页/共144页9888．容器的超压爆破过程可分为几个阶段？第六章化工容器设计技术进展p216

(2)屈服变形阶段AB段，容器从局部屈服到整体屈服的阶段，以内壁屈服到外壁也进入屈服的阶段。B点表示容器已进入整体屈服状态。如果容器钢材具有屈服平台，这阶段也是包含塑性变形逐步越过屈服平台的阶段。

这是一个包含复杂过程的阶段，不同的容器不同的材料这一阶段的形状与长短不同。第98页/共144页9988．容器的超压爆破过程可分为几个阶段？第六章化工容器设计技术进展p216

变形强化是本阶段主要特征。强化的变化率逐渐降低，到达C点时这两种影响相等，达到“塑性失稳”状态，承载能力达到最大即将爆破，容器已充分膨胀。

(3)变形强化阶段BC段塑性变形不断强化，容器承载能力不断提高。又因体积膨胀使壁厚不断减薄，承载能力下降。两者中强化影响大于减薄影响，强化提高承载能力的行为变成主要的。第99页/共144页10088．容器的超压爆破过程可分为几个阶段？第六章化工容器设计技术进展p216

正常的韧性爆破的容器，体积膨胀量(即进液量)在容器体积的10％以上，这一量值越高，表示容器的韧性越好，在设计压力下越是安全。(4)爆破阶段在CD段是减薄的影响大于强化的影响，容器的承载能力随着容器的大量膨胀而明显下降，壁厚迅速减薄，直至D点而爆裂。C点所对应的内压力即为爆破压力。第100页/共144页10189．容器中产生应力的原因是什么？

(1)_________________；

(2)_________________；

(3)_________________；

(4)_________________；

(5)_________________。由压力载荷引起的应力第六章化工容器设计技术进展(1)由压力载荷引起的应力这是指由内外介质均布压力载荷在回转壳体中产生的应力。可依靠外载荷与内力的平衡关系求解。在薄壁壳体中这种应力即为沿壁厚均匀分布的薄膜应力，并在容器的总体范围内存在。厚壁容器中的应力是沿壁厚呈非线性分布状态，其中可以分解为均布分量和非均布分量。p224第101页/共144页10289．容器中产生应力的原因是什么？

(1)_________________；

(2)_________________；

(3)_________________；

(4)_________________；

(5)_________________。由压力载荷引起的应力第六章化工容器设计技术进展由机械载荷引起的应力(2)由机械载荷引起的应力指压力以外的其他机械载荷(如重力、支座反力、管道的推力)产生的应力。虽求解复杂，但符合外载荷与内力平衡关系。往往仅存在于容器的局部，可称为局部应力。但风载与地震载荷作用范围不是局部的，而且与时间有关，作为静载荷处理时遍及容器整体，是非均布非轴对称的载荷。第102页/共144页10389．容器中产生应力的原因是什么？

(1)_________________；

(2)_________________；

(3)_________________；

(4)_________________；

(5)_________________。由压力载荷引起的应力由机械载荷引起的应力第六章化工容器设计技术进展

(3)由不连续效应引起的不连续应力以下三种情况均会产生不连续应力：①几何不连续(如曲率半径有突变)；②载荷不连续；③材质不连续。例如夹套反应釜内筒在与夹套焊接的地方同时存在几何不连续与载荷不连续(实际上还有轴向温度的不连续)。请注意，结构不连续应力不是由压力载荷直接引起的，而是由结构的变形协调引起的，在壳体上的分布范围较大，称为总体不连续应力。沿壁厚的分布有的是线性分布有的也呈均布的。由不连续效应引起的应力第103页/共144页10489．容器中产生应力的原因是什么？

(1)_________________；

(2)_________________；

(3)_________________；

(4)_________________；

(5)_________________。由不连续效应引起的应力由压力载荷引起的应力由机械载荷引起的应力第六章化工容器设计技术进展(4)由温差产生的热应力由于壳壁温度沿经向(轴向)或径向(厚度方向)存在温差，引起热膨胀差，通过变形约束与协调便产生应力，这就是温差应力或称热应力。其“载荷”是温差，温差表明该类载荷的强弱，称为热载荷，以区别于机械载荷。热应力在壳体上的分布取决于温差在壳体上的作用范围，有的属于总体范围，有的是局部范围。温差应力沿壁厚方向的分布可能是线性的或非线性的，有些则可能是均布的。由温差产生的热应力第104页/共144页10589．容器中产生应力的原因是什么？

(1)_________________；

(2)_________________；

(3)_________________；

(4)_________________；

(5)_________________。由温差产生的热应力由不连续效应引起的应力由压力载荷引起的应力由机械载荷引起的应力第六章化工容器设计技术进展(5)由应力集中引起的集中应力容器上的开孔边缘、接管根部、小圆角过渡处因应力集中而形成的集中应力，其峰值可能比基本应力高出数倍。数值虽大，但分布范围很小。应力集中问题的求解一般不涉及壳体中性面的总体不连续问题，主要是局部结构不连续问题，依靠弹性力学方法求解。但实际很难求得理论的弹性解，常用实验方法测定或采用数值解求得。由应力集中引起的集中应力第105页/共144页10689．容器中产生应力的原因是什么？

(1)_________________；

(2)_________________；

(3)_________________；

(4)_________________；

(5)_________________。由温差产生的热应力由不连续效应引起的应力由压力载荷引起的应力由机械载荷引起的应力第六章化工容器设计技术进展由应力集中引起的集中应力第106页/共144页107

(3)由不连续效应引起的不连续应力以下三种情况均会产生不连续应力：①几何不连续(如曲率半径有突变)；②载荷不连续；③材质不连续。例如夹套反应釜内筒在与夹套焊接的地方同时存在几何不连续与载荷不连续(实际上还有轴向温度的不连续)。90．不连续效应引起的不连续应力有三种情况

(1)_________；

(2)_________；

(3)_________。几何不连续载荷不连续材质不连续第六章化工容器设计技术进展p224第107页/共144页10891．应力分类法将容器中的应力分为三大类：(1)_______；(2)_______；(3)________。一次应力第六章化工容器设计技术进展

应力分类法将容器中的应力分为三大类：①一次应力；②二次应力；③峰值应力。(一)一次应力P(Primarystress)

一次应力P也称基本应力，是平衡压力和其他机械载荷所必需的法向应力或剪应力，可由外载荷的平衡关系求得，一次应力随外载荷的增加而增加。对于理想塑性材料，载荷达到极限状态时即使载荷不再增加，仍会产生不可限制的塑性流动，直至破坏，这就是一次应力的“非自限性”特征。p226第108页/共144页109

(二)二次应力Q(Secondarystress)

二次应力Q是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的法向应力或切应力，基本特征是具有自限性。筒体与端盖的连接部位存在“相邻部件”的约束，厚壁容器内外壁存在温差时就形成“自身约束”。二次应力不是由外载荷直接产生的，即不是为平衡外载荷所必需的，而是在受载时在变形协调中产生的。当约束部位发生局部的屈服和小量的塑性流动使变形得到协调，产生这种应力的原因(变形差)便得到满足与缓和。亦即应力和变形也受到结构自身的抑制而不发展，这就是自限性。91．应力分类法将容器中的应力分为三大类：(1)_______；(2)_______；(3)________。一次应力第六章化工容器设计技术进展二次应力第109页/共144页110

(三)峰值应力F(Peakstress)

峰值应力F是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量。峰值应力最主要的特点是高度的局部性，因而不引起任何明显的变形。其有害性仅是可能引起疲劳裂纹或脆性断裂。91．应力分类法将容器中的应力分为三大类：(1)_______；(2)_______；(3)________。一次应力第六章化工容器设计技术进展二次应力峰值应力第110页/共144页111一次总体薄膜应力Pm92．一次应力又可以分为如下三种：(1)_______________；(2)_______________(3)_______________

一次应力可再分为如下三种：1．一次总体薄膜应力Pm(Generalprimarymembranestress)

这是指在容器总体范围内存在的一次薄膜应力，在达到极限状态的塑性流动过程中不会发生重新分布。沿壁厚(截面)均匀分布的法向应力即薄膜应力，或者沿壁厚截面法向应力的平均值。第六章化工容器设计技术进展

一次总体薄膜应力的实例有：圆筒壳体及任何回转壳体的封头在远离结构不连续部位由压力引起的薄膜应力、厚壁圆筒由内压产生的轴向应力以及周向应力沿壁厚的平均值。第111页/共144页11292．一次应力又可以分为如下三种：(1)_______________；(2)_______________(3)_______________一次总体薄膜应力Pm第六章化工容器设计技术进展

2．——一次弯曲应力Pb(Primarybendingstress)

由内压或其他机械载荷作用产生的沿壁厚成线性分布的法向应力。例如平板封头远离结构不连续区的中央部位在压力作用下产生的弯曲应力。

一次弯曲应力与一次总体薄膜应力的不同之处仅在于沿壁厚的分布是线性的而不是均布的。对受弯的板，当两个表面的应力达到屈服强度时，内部材料仍处于弹性状态，可以继续承载，此时应力沿壁厚的分布将重新调整。因此这种应力不像总体薄膜应力那样容易使壳体失效，允许有较高的许用应力。对一次弯曲应力可以用极限分析方法作强度校核。一次弯曲应力Pb第112页/共144页11392．一次应力又可以分为如下三种：(1)_______________；(2)_______________(3)_______________一次总体薄膜应力Pm第六章化工容器设计技术进展

3．一次局部薄膜应力PL(Primarylocalmembranestress)

指由内压或其他机械载荷在结构不连续区产生的薄膜应力(一次的)和结构不连续效应产生的薄膜应力(二次的)的统称，从保守考虑将此种应力划为一次局部薄膜应力。

例如圆筒中由压力产生的薄膜应力在远离不连续区的地方称一次总体薄膜应力(Pm)，而在不连续区则称为一次局部薄膜应力(PL)。又如由总体不连续效应在壳体的边缘区域产生的周向薄膜应力，虽然具有二次应力的性质，但从方便和稳妥考虑仍保守地视为一次性质应力。永久性支座或接管给予壳体的局部力与力矩而产生的薄膜应力也是一次局部薄膜应力。一次弯曲应力Pb一次局部薄膜应力PLp226第113页/共144页11492．一次应力又可以分为如下三种：(1)_______________；(2)_______________(3)_______________一次总体薄膜应力Pm第六章化工容器设计技术进展一次弯曲应力Pb一次局部薄膜应力PLp226第114页/共144页115(二)二次应力Q(Secondarystress)

二次应力Q是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的法向应力或切应力，基本特征是具有自限性。93．二次应力的特点是具有

________性。自限性第六章化工容器设计技术进展p226第115页/共144页116

(三)峰值应力F(Peakstress)

峰值应力F是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量。峰值应力最主要的特点是高度的局部性，因而不引起任何明显的变形。其有害性仅是可能引起疲劳裂纹或脆性断裂。94．峰值应力的特点是___________________________叠加到一次加二次应力之上第六章化工容器设计技术进展的应力增量p227第116页/共144页117峰值应力F是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量。p22795．峰值应力是不是最大应力？p229第六章化工容器设计技术进展第117页/共144页118p22996．请指出各部分的应力分类第六章化工容器设计技术进展

(1)部位A属远离结构不连续区域，受内压及径向温差载荷。由内压产生的应力分两种情况：当筒体尚属薄壁容器时其应力为一次总体薄膜应力(Pm)；当属厚壁容器时，内外壁应力的平均值为一次总体薄膜应力(Pm)，而沿壁厚的应力梯度划为二次应力(Q)。线性与非线性间的差值，应分类为峰值应力F。第118页/共144页119p22996．请指出各部分的应力分类第六章化工容器设计技术进展

(2)部位B包括Bl,B2及B3几何不连续处，有内压产生的应力，处于不连续区，该应力沿壁厚的平均值划为一次局部薄膜应力(PL)，应力沿壁厚的梯度为二次应力(Q)。总体不连续效应产生的弯曲应力也为二次应力(Q)，不连续效应的周向薄膜应力应偏保守地划为一次局部薄膜应力(PL)。由径向温差产生的温差应力如部位A，作线性化处理后分为二次应力和峰值应力(Q+F)。Bl,B2和B3各部位的应力分类为PL+Q+F)。第119页/共144页120p22996．请指出各部分的应力分类第六章化工容器设计技术进展

(3)部位C既有内压在球壳与接管中产生的应力(PL+Q)；也有球壳与接管总体不连续效应应力(PL+Q)；还有因径向温差产生的温差应力(Q+F)；再有因小圆角(局部不连续)应力集中产生的峰值应力(F)。总计应为PL+Q+F)。由于部位C未涉及管端的外加弯矩，管子横截面中的一次弯曲应力Pb便不存在。又由于部位C为拐角处，内压引起的薄膜应力不应划分总体薄膜应力Pm，应分类为一次局部薄膜应力PL。第120页/共144页12197．基本许用应力强度的定义是：

______________________________。p230材料的短时拉伸性能除以相应的安全系数第六章化工容器设计技术进展第121页/共144页12298．基本许用应力强度的安全系数：（）对常温下最低抗拉强度b为：（）对常温下最低抗拉强度y为：（）对设计温度下最低抗拉强度yt为：（）

(A)3.0，1.5，1.5；(B)2.6，1.5，1.5(C)4.0，2.0，2.0；(D)2.0，1.5，1.5材料碳素钢,低合金钢奥氏体不锈钢nb=2.6nb=2.6常温下抗拉强度b常温下屈服强度y高温下屈服强度ytny=1.5ny=1.5ny=1.5ny=1.5基本许用应力强度极限的安全系数B2.61.51.5第六章化工容器设计技术进展第122页/共144页123

一次总体薄膜应力(Pm)在容器内呈总体分布，无自限性，只要一点屈服即意味着整个截面以至总体范围屈服并引起显著的总体变形。因此应与规则设计一样采用弹性失效设计准则，即以基本许用应力强度Sm作为一次总体薄膜应力强度的限制条件：Pm≤Sm

99．请写出各种应力的应力强度限制条件：

Pm≤______Sm；PL≤______Sm；

PL+Pb≤____Sm；PL+Pb+Q≤_____SmPL+Pb+Q+F≤______Sa；1第六章化工容器设计技术进展p231第123页/共144页124

一次局部薄膜应力(PL)，有一次应力成分(总体不连续区内由压力直接引起的薄膜应力)也有二次应力成分(不连续效应引起的周向薄膜应力)。既有局部性，还有二次应力的自限性，不应限制过严，可比Pm放宽。但另一方面局部薄膜应力过大，会使局部材料发生塑性流动，引起局部薄膜应力重新分布，把载荷从结构的高应力区向低应力区转移。若不加限制将导致过量的塑性变形。ASEMⅧ-2认为要满足：PL≤1.5Sm99．请写出各种应力的应力强度限制条件：

Pm≤______Sm；PL≤______Sm；

PL+Pb≤____Sm；PL+Pb+Q≤_____SmPL+Pb+Q+F≤______Sa；1第六章化工容器设计技术进展1.5第124页/共144页12599．请写出各种应力的应力强度限制条件：

Pm≤______Sm；PL≤______Sm；

PL+Pb≤____Sm；PL+Pb+Q≤_____SmPL+Pb+Q+F≤______Sa；1第六章化工容器设计技术进展p2311.5

除Pm及PL应单独作应力强度校核外，压力容器的二次应力(Q)和峰值应力(F)及一次弯曲应力(Pb)一般不单独存在，而是常与Pm(或PL)组合存在。组合应力完全可能大到使材料局部屈服，即使如此也不一定导致破坏。此时仍按弹性失效设计准则加以限制必定过于保守，故改用塑性失效等其他设计准则来导出限制条件。这便是分析设计的主要特点。对组合应力强度的限制条件计有：第125页/共144页126p23199．请写出各种应力的应力强度限制条件：

Pm≤______Sm；PL≤______Sm；

PL+Pb≤____Sm；PL+Pb+Q≤_____SmPL+Pb+Q+F≤______Sa；1第六章化工容器设计技术进展1.51.532第126页/共144页127p234100．请简述安定性准则。

“安定性”Shakedown的含义是，结构在初始阶段少数几个载荷循环中产生一定的塑性变形外，在继续施加的循环外载荷作用下不再发生新的塑性变形，即不会发生塑性疲劳，此时结构处于安定状态。第二次加载卸载循环沿BC线变化，不再发生新的塑性变形，结构表现出新的弹性行为，亦即进入安定状态。第六章化工容器设计技术进展第127页/共144页128p234100．请简述安定性准则。

“安定性”Shakedown的含义是，结构在初始阶段少数几个载荷循环中产生一定的塑性变形外，在继续施加的循环外载荷作用下不再发生新的塑性变形，即不会发生塑性疲劳，此时结构处于安定状态。第六章化工容器设计技术进展第二次加载卸载沿回线变化。反复拉伸屈服和压缩屈服，引起塑性疲劳，结构呈不安定状态第128页/共144页129p234100．请简述安定性准则。第六章化工容器设计技术进展

“安定性”Shakedown的含义是，结构在初始阶段少数几个载荷循环中产生一定的塑性变形外，在继续施加的循环外载荷作用下不再发生新的塑性变形，即不会发生塑性疲劳，此时结构处于安定状态。不出现反向屈服的最大回线，应力应变沿BC线变