压力容器技术-2013冬季

第 1 页 共 7 页 东北石油大学研究生期末考试试卷 2013 2014 学年第 1 学期 B 卷 闭卷 考试课程 压力容器技术 课程编号 S041511 考生姓名 考生学号 题号分数阅卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 十三 十四 总分 装 订 线 第 2 页 共 7 页 4 一 简答题 一 简答题 3030 分 分 1 1 简述边缘应力产生的原因 并说明边缘应力为什么具有自限性 简述边缘应力产生的原因 并说明边缘应力为什么具有自限性 1010 分 分 答 边缘应力是由于变形不协调造成的 答 边缘应力是由于变形不协调造成的 因为边缘应力的产生是由于边缘两侧壳体薄膜形的不相同以及它们的变形有相互受到的约束因为边缘应力的产生是由于边缘两侧壳体薄膜形的不相同以及它们的变形有相互受到的约束 得结果 当边缘区的局部材料发生屈服进入塑性状态时 壳体间原来变形的弹性约束得到缓得结果 当边缘区的局部材料发生屈服进入塑性状态时 壳体间原来变形的弹性约束得到缓 解 同时材料的塑性流动还受到周围弹性区的限制 这种弹性的约束得缓解以及应变的限制解 同时材料的塑性流动还受到周围弹性区的限制 这种弹性的约束得缓解以及应变的限制 是边缘应力不可能不限制的增长 当满足了新的变形协调关系时 边缘应力就被限制起来 是边缘应力不可能不限制的增长 当满足了新的变形协调关系时 边缘应力就被限制起来 停留在屈服极限 而靠增大局部塑性区的范围来承担边缘应力 这就是边缘应力的自限性 停留在屈服极限 而靠增大局部塑性区的范围来承担边缘应力 这就是边缘应力的自限性 2 2 简述双层热套压力容器的热套机理和效果 简述双层热套压力容器的热套机理和效果 1010 分分 答 热套之间具有过盈量 制造是利用加热外筒 使外筒膨胀超过过盈量后进行套入内筒 答 热套之间具有过盈量 制造是利用加热外筒 使外筒膨胀超过过盈量后进行套入内筒 外筒冷至室温后 由于外筒收缩受到内筒的限制 在内外筒界面产生一个套合压力 由于套外筒冷至室温后 由于外筒收缩受到内筒的限制 在内外筒界面产生一个套合压力 由于套 合压力的作用内筒受外压 外筒受内压 使内外壁上产生不同的应力情况 合压力的作用内筒受外压 外筒受内压 使内外壁上产生不同的应力情况 3 什么叫结构的安定性 丧失安定性结构的破坏特点 什么叫结构的安定性 丧失安定性结构的破坏特点 1010 分 分 答 所谓安定性是指结构在载荷温度等反复变化工况下 不发生塑性损伤的累积循环 也就答 所谓安定性是指结构在载荷温度等反复变化工况下 不发生塑性损伤的累积循环 也就 是说 如果一个结构只在施加载荷的最初几次循环中 出现一定量的塑性变形 而在以后的是说 如果一个结构只在施加载荷的最初几次循环中 出现一定量的塑性变形 而在以后的 各次循环中 除了蠕变效应外 不再出现新的塑性 变形及呈弹性行为 则认为此结构是安各次循环中 除了蠕变效应外 不再出现新的塑性 变形及呈弹性行为 则认为此结构是安 定的 丧失安定性的结构并非立即破坏 而是在反复加载卸载中 因塑性损伤的不断累积致定的 丧失安定性的结构并非立即破坏 而是在反复加载卸载中 因塑性损伤的不断累积致 使材料延性丧失而破坏 使材料延性丧失而破坏 二 求图中半径为求图中半径为 R R 厚度为 厚度为 t t 之球形盖 因自身质量作用在容器中引起的薄膜应力 假设之球形盖 因自身质量作用在容器中引起的薄膜应力 假设 该壳体材料之密度为该壳体材料之密度为 并根据结果分析在薄膜应力分析过程中忽略壳体自重影响的原 并根据结果分析在薄膜应力分析过程中忽略壳体自重影响的原 因 因 2020 分 分 第 3 页 共 7 页 4 第 4 页 共 7 页 4 3 3 有一双层热套容器 内筒半径有一双层热套容器 内筒半径 接触界面半径 接触界面半径 外筒半径 外筒半径mmri400 mmr440 1 操作内压 操作内压 内 外筒取相同材料 内 外筒取相同材料 Q345RQ345R E E 2 1 102 1 105 5MPaMPa 取过 取过mmro480 MPapi32 盈量盈量 按 按取 取 试求套合后筒壁上的应力 试求套合后筒壁上的应力 2020 分 分 mm5 0 1 11 0 r 解 首先计算套合压力为解 首先计算套合压力为 a83 10 400 4804402 400 480400 440 440 5 0101 2 2r 222 22226 2 i 2 0 2 11 2 1 2 0 2 i 2 1 MP rrr rrrrE pf 内筒壁的应力为内筒壁的应力为 第 5 页 共 7 页 4 四 分析题 四 分析题 3030 分 分 1 1 试分析厚壁圆筒热应力的特点及影响因素 试分析厚壁圆筒热应力的特点及影响因素 1010 分 分 答 答 1 1 热应力随约束的增大而增大 由于材料的热膨胀系数 弹性模量与泊松比随温度的变 热应力随约束的增大而增大 由于材料的热膨胀系数 弹性模量与泊松比随温度的变 化而变化 热应力不仅与温度变化量有关 而且受初始温度的影响化而变化 热应力不仅与温度变化量有关 而且受初始温度的影响 2 2 热应力与零外载相平衡 是由热变形受约束引起的自平衡应力 在温度高处发生压缩 温热应力与零外载相平衡 是由热变形受约束引起的自平衡应力 在温度高处发生压缩 温 度低发生拉伸变形 由于温度场不同 热应力既有可能在整台容器中出现 也有可能只是在度低发生拉伸变形 由于温度场不同 热应力既有可能在整台容器中出现 也有可能只是在 局部区域产生 局部区域产生 3 3 热应力具有自限性屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 对于塑性材料 热应力不会导致热应力具有自限性屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 对于塑性材料 热应力不会导致 构件断裂 但交变热应力有可能导致构件发生疲劳失效或塑性变形积累 构件断裂 但交变热应力有可能导致构件发生疲劳失效或塑性变形积累 在厚壁圆筒中 温差应力与温差成正比 而与温度本身的绝对值无关 在厚壁圆筒中 温差应力与温差成正比 而与温度本身的绝对值无关 2 2 试分析疲劳寿命的影响因素 试分析疲劳寿命的影响因素 2020 分 分 答 答 1 1 一般不为一般不为 0 0 在非对称循环交变应力下 对高周疲劳平均应力 在非对称循环交变应力下 对高周疲劳平均应力 持久极限持久极限 m 对低周疲劳引起破坏的应力往往高于屈服强度 平均应力产生对低周疲劳引起破坏的应力往往高于屈服强度 平均应力产生 滑移滑移 因此要将交变应力转 因此要将交变应力转 换成相当于平均应力时产生同样破坏的应力换成相当于平均应力时产生同样破坏