化工设备机械基础试题含答案.doc

精品文档题号一二三四总分总分10201060100得分一、填空题（共4小题，每空1分，共计10分）1已知杆件作用力如图示，F1=8kN，F2=20kN，F3=8kN，F4=4kN，则AC段轴力为 8 kN，CD段轴力为 -12 kN，DB段轴力为 -4 kN。2提高梁抗弯强度的主要措施有（1） 合理安排梁的受力情况；（2） 选用合理截面 ；（3） 采用变截面梁 。3长圆筒失稳后出现 2个 波，短圆筒失稳后出现 3个及以上 的波数。4开孔补强的设计原则是 等面积补强法 的设计原则和 塑性失效补强 的设计原则。二、选择题（共10小题，每题2分，共计20分）1左端固定的圆截面直杆受扭转力偶作用，如图1所示，杆中的最大扭矩|Tmax|为（ B ）。A6 B 7 C8 D92简支梁受集中力作用，如图2所示，以下结论中（ C ）是错误的。AAC段，剪力表达式为 AC段,弯矩表达式为；题2图CB段，剪力表达式为 CB段,弯矩表达式为题1图3铸铁拉伸试验破坏由什么应力造成？破坏断面在什么方向？以下结论哪一个是正确的？（ D ）A切应力造成，破坏断面在与轴线夹角45方向；B切应力造成，破坏断面在横截面；C正应力造成，破坏断面在与轴线夹角45方向；D正应力造成，破坏断面在横截面。4工作压力为10Mpa，容积为2m3的乙烯贮罐属于（ C ）。A类容器 B类容器 C类容器 D不上类5最终在图纸上标注的厚度为（ A ）。A名义厚度 B计算厚度 C设计厚度 D毛坯厚度6目前国内外广泛采用的中低压容器封头是（ D ）。A锥形 B蝶形 C半球形 D椭圆形7对于存储有毒介质的法兰密封面型式，一般不选用（ A ）。A平面型 B凹凸面型 C榫槽面型8对于薄壁圆筒内压容器来说，理论上筒壁上环向压力是经向压力的（ C ）倍。A1/2 B1 C2 D49下列不属于工程上常采用的开孔补强结构的是（ B ）。A补强圈补强 B多层包扎补强 C厚壁管补强 D整体锻件补强10压力容器标准法兰不包括（ D ）。A甲型平焊法兰 B乙型平焊法兰 C长颈对焊法兰 D短颈对焊法兰三、是非题（共10小题，每题1分，共计10分）1若要构件在外力作用下能够安全可靠地进行工作，则构件需要满足强度条件、刚度条件和稳定性条件。（）2胡克定律指出在拉伸和压缩过程中，应力和应变成正比关系。（）3应力集中因数反应的是应力集中的程度。（）4因为从受力分析角度来说，半球形封头最好，所以不论在任何情况下，都必须首先考虑采用半球形封头。（）5圆筒形容器上开椭圆孔时，为降低开孔边缘的应力集中程度，应使椭圆的长轴椭圆孔之长轴平行于筒体轴线。（）6介质与压力一定，壁厚越大，薄膜应力就越小。（）7容器法兰与管法兰的PN、DN相同时可以相互代用。（）8外压和真空容器不应以内压进行压力试验。（）9压力容器孔边应力集中的程度与孔径大小、器壁厚度及容器直径等因素有关。（）10轮齿折断是轮齿失效的主要形式之一。（）四、分析、计算题（共60分）1图示结构，分别画出受力图分析AB、BC杆的受力。（6分） （3分） （3分）2变截面直杆受力如图，已知A1=400mm2，A2=300mm2，s=100Mpa，试校核杆件的强度。（7分） 解：（1）画轴力图（2分）（2）求最大应力（1分）（1分）（1分）（3）强度校核强度满足。（2分）3图示传动轴，A轮输入功率PA=50kW，B、C轮输出功率PB=30kW，PC=20kW，轴的转速n=300r/min。1）画轴的扭矩图，并求Tmax。2）若将轮A置于B、C轮之间，哪种布置较合理？（8分）解：（1）计算外力偶矩 （1分）（1分）（1分）画传动轴的扭矩图（1分） 得：| Tmax|1=1592kNm（1分）（2）将轮A置于B、C轮之间,画扭矩图（1分）得：| Tmax|2 = 955kNm | Tmax|1 （1分）可见，后一种布置较前种布置合理。（1分）4图示外伸梁，F=500N，a=0.4m,材料的 s=120MPa。试画出弯矩图，并按弯曲正应力强度准则设计圆截面直径d。（7分）解：（1）画梁的弯矩图求最大弯矩（3分）（1分）（2）强度计算由正应力强度准则（2分）（1分） 所以，梁的直径取d=26mm。5图示为一厂房的牛腿柱，设由房顶传来的压力P1=100KN，由吊车梁传来压力P2=30KN，已知e=0.2m，b=0.18m，问截面边h为多少时，截面不出现拉应力。并求出这时的最大压应力。（7分）解：（1）求内力： M=P2 e=6KN.m （1分）N=P1+P2=100+30=130KN（1分）（2）求应力：（2分） h=276.9mm，取h=280mm（1分）（2分）6有一圆筒形乙烯罐，内径Di=1600mm，壁厚n=16mm，计算压力为pc=2.5MPa，工作温度为-3.5，材质为Q345R，采用双面焊对接接头，该材料常温和设计温度下的许用应力为170Mpa，常温屈服强度为345Mpa，厚度附加量C=3mm，试校核贮罐强度。（6分）解（1）确定参数：Di =1600mm；n =16mm；tw=-3.5；pc=2.5MPa；=0.85（双面焊对接接头, 局部探伤） Q345R： 常温下的许用应力：s = 170 MPa设计温度下的许用应力：st = 170 MPa常温度下的屈服点：ss = 345 MPa有效壁厚：e = nC = 163 = 13 mm （参数确定总计2分）（2）强度校核最大允许工作压力Pw （2分） PcPw 该贮罐强度不足（2分）7某化工厂反应釜，内直径1400mm，设计温度170、工作压力1.5MPa，釜体上装有安全阀，其开启压力1.6 MPa。釜体材料0Cr18Ni10Ti钢板，双面对接焊、全部无损检测，厚度负偏差0.8mm，腐蚀裕量0，该材料常温许用应力为137Mpa，设计温度下的许用应力为134.2Mpa。试确定反应釜筒体和该反应釜标准椭圆形封头的厚度。（12分）解：（1）设计参数确定设计压力p=1.6 MPa (取安全阀的开启压力)，计算压力pc= p=1.6 MPa (题中未给出确定液拄静压力的条件，故取其为零)；（2分）0Cr18Ni10Ti钢在20时、=137 MPa，在170时、t=134.2 MPa；厚度附加量C=C1+C2=0.8mm （1分）焊接接头系数（对接双面焊、全部无损检测）；（1分）（2）筒体厚度确定；（2分）8.4+0.8=9.2mm，按钢板厚度规格向上圆整得名义厚度（1分）（3）封头厚度确定采用标准椭圆形封头，计算厚度为：（2分），按钢板厚度规格向上圆整得。（1分）有效厚度 （1分）；9.2mm2.1mm，满足标准椭圆封头有效厚度不得小于其内直径0.15%的要求。（1分）8如图，是一个原料混合罐，介质为醋酸甲酯、甲醇、醋酸、苯，设备总重为2540Kg，充水重10480kg，设备总长约4930，筒体长度4000，公称直径15002焊对接接头，筒体材料022Cr17Ni12Mo2，若选择B带垫板鞍式支座是否合适（该鞍座最大允许载荷272kN），如果合适正确标记出此对鞍式支座，并设计位置。（7分）解：（1）根据设备公称直径1500mm，及实际承载能力约100KN，确定选择重型B、包角为120带垫板的鞍式支座合适，Q远小于Q；（2分）（2）鞍座标记为 JB/4712.1-20