化工設備機械基礎試題含答案.doc

。題號一二三四總分總分10201060100得分一、填空題（共4小題，每空1分，共計10分）1已知桿件作用力如圖示，F(xiàn)1=8kN，F(xiàn)2=20kN，F(xiàn)3=8kN，F(xiàn)4=4kN，則AC段軸力為 8 kN，CD段軸力為 -12 kN，DB段軸力為 -4 kN。2提高梁抗彎強度的主要措施有（1） 合理安排梁的受力情況；（2） 選用合理截面 ；（3） 采用變截面梁 。3長圓筒失穩(wěn)后出現(xiàn) 2個 波，短圓筒失穩(wěn)后出現(xiàn) 3個及以上 的波數(shù)。4開孔補強的設計原則是 等面積補強法 的設計原則和 塑性失效補強 的設計原則。二、選擇題（共10小題，每題2分，共計20分）1左端固定的圓截面直桿受扭轉力偶作用，如圖1所示，桿中的最大扭矩|Tmax|為（ B ）。A6 B 7 C8 D92簡支梁受集中力作用，如圖2所示，以下結論中（ C ）是錯誤的。AAC段，剪力表達式為 AC段,彎矩表達式為；題2圖CB段，剪力表達式為 CB段,彎矩表達式為題1圖3鑄鐵拉伸試驗破壞由什么應力造成？破壞斷面在什么方向？以下結論哪一個是正確的？（ D ）A切應力造成，破壞斷面在與軸線夾角45方向；B切應力造成，破壞斷面在橫截面；C正應力造成，破壞斷面在與軸線夾角45方向；D正應力造成，破壞斷面在橫截面。4工作壓力為10Mpa，容積為2m3的乙烯貯罐屬于（ C ）。A類容器 B類容器 C類容器 D不上類5最終在圖紙上標注的厚度為（ A ）。A名義厚度 B計算厚度 C設計厚度 D毛坯厚度6目前國內外廣泛采用的中低壓容器封頭是（ D ）。A錐形 B蝶形 C半球形 D橢圓形7對于存儲有毒介質的法蘭密封面型式，一般不選用（ A ）。A平面型 B凹凸面型 C榫槽面型8對于薄壁圓筒內壓容器來說，理論上筒壁上環(huán)向壓力是經(jīng)向壓力的（ C ）倍。A1/2 B1 C2 D49下列不屬于工程上常采用的開孔補強結構的是（ B ）。A補強圈補強 B多層包扎補強 C厚壁管補強 D整體鍛件補強10壓力容器標準法蘭不包括（ D ）。A甲型平焊法蘭 B乙型平焊法蘭 C長頸對焊法蘭 D短頸對焊法蘭三、是非題（共10小題，每題1分，共計10分）1若要構件在外力作用下能夠安全可靠地進行工作，則構件需要滿足強度條件、剛度條件和穩(wěn)定性條件。（）2胡克定律指出在拉伸和壓縮過程中，應力和應變成正比關系。（）3應力集中因數(shù)反應的是應力集中的程度。（）4因為從受力分析角度來說，半球形封頭最好，所以不論在任何情況下，都必須首先考慮采用半球形封頭。（）5圓筒形容器上開橢圓孔時，為降低開孔邊緣的應力集中程度，應使橢圓的長軸橢圓孔之長軸平行于筒體軸線。（）6介質與壓力一定，壁厚越大，薄膜應力就越小。（）7容器法蘭與管法蘭的PN、DN相同時可以相互代用。（）8外壓和真空容器不應以內壓進行壓力試驗。（）9壓力容器孔邊應力集中的程度與孔徑大小、器壁厚度及容器直徑等因素有關。（）10輪齒折斷是輪齒失效的主要形式之一。（）四、分析、計算題（共60分）1圖示結構，分別畫出受力圖分析AB、BC桿的受力。（6分） （3分） （3分）2變截面直桿受力如圖，已知A1=400mm2，A2=300mm2，s=100Mpa，試校核桿件的強度。（7分） 解：（1）畫軸力圖（2分）（2）求最大應力（1分）（1分）（1分）（3）強度校核強度滿足。（2分）3圖示傳動軸，A輪輸入功率PA=50kW，B、C輪輸出功率PB=30kW，PC=20kW，軸的轉速n=300r/min。1）畫軸的扭矩圖，并求Tmax。2）若將輪A置于B、C輪之間，哪種布置較合理？（8分）解：（1）計算外力偶矩 （1分）（1分）（1分）畫傳動軸的扭矩圖（1分） 得：| Tmax|1=1592kNm（1分）（2）將輪A置于B、C輪之間,畫扭矩圖（1分）得：| Tmax|2 = 955kNm | Tmax|1 （1分）可見，后一種布置較前種布置合理。（1分）4圖示外伸梁，F(xiàn)=500N，a=0.4m,材料的 s=120MPa。試畫出彎矩圖，并按彎曲正應力強度準則設計圓截面直徑d。（7分）解：（1）畫梁的彎矩圖求最大彎矩（3分）（1分）（2）強度計算由正應力強度準則（2分）（1分） 所以，梁的直徑取d=26mm。5圖示為一廠房的牛腿柱，設由房頂傳來的壓力P1=100KN，由吊車梁傳來壓力P2=30KN，已知e=0.2m，b=0.18m，問截面邊h為多少時，截面不出現(xiàn)拉應力。并求出這時的最大壓應力。（7分）解：（1）求內力： M=P2 e=6KN.m （1分）N=P1+P2=100+30=130KN（1分）（2）求應力：（2分） h=276.9mm，取h=280mm（1分）（2分）6有一圓筒形乙烯罐，內徑Di=1600mm，壁厚n=16mm，計算壓力為pc=2.5MPa，工作溫度為-3.5，材質為Q345R，采用雙面焊對接接頭，該材料常溫和設計溫度下的許用應力為170Mpa，常溫屈服強度為345Mpa，厚度附加量C=3mm，試校核貯罐強度。（6分）解（1）確定參數(shù)：Di =1600mm；n =16mm；tw=-3.5；pc=2.5MPa；=0.85（雙面焊對接接頭, 局部探傷） Q345R： 常溫下的許用應力：s = 170 MPa設計溫度下的許用應力：st = 170 MPa常溫度下的屈服點：ss = 345 MPa有效壁厚：e = nC = 163 = 13 mm （參數(shù)確定總計2分）（2）強度校核最大允許工作壓力Pw （2分） PcPw 該貯罐強度不足（2分）7某化工廠反應釜，內直徑1400mm，設計溫度170、工作壓力1.5MPa，釜體上裝有安全閥，其開啟壓力1.6 MPa。釜體材料0Cr18Ni10Ti鋼板，雙面對接焊、全部無損檢測，厚度負偏差0.8mm，腐蝕裕量0，該材料常溫許用應力為137Mpa，設計溫度下的許用應力為134.2Mpa。試確定反應釜筒體和該反應釜標準橢圓形封頭的厚度。（12分）解：（1）設計參數(shù)確定設計壓力p=1.6 MPa (取安全閥的開啟壓力)，計算壓力pc= p=1.6 MPa (題中未給出確定液拄靜壓力的條件，故取其為零)；（2分）0Cr18Ni10Ti鋼在20時、=137 MPa，在170時、t=134.2 MPa；厚度附加量C=C1+C2=0.8mm （1分）焊接接頭系數(shù)（對接雙面焊、全部無損檢測）；（1分）（2）筒體厚度確定；（2分）8.4+0.8=9.2mm，按鋼板厚度規(guī)格向上圓整得名義厚度（1分）（3）封頭厚度確定采用標準橢圓形封頭，計算厚度為：（2分），按鋼板厚度規(guī)格向上圓整得。（1分）有效厚度 （1分）；9.2mm2.1mm，滿足標準橢圓封頭有效厚度不得小于其內直徑0.15%的要求。（1分）8如圖，是一個原料混合罐，介質為醋酸甲酯、甲醇、醋酸、苯，設備總重為2540Kg，充水重10480kg，設備總長約4930，筒體長度4000，公稱直徑15002焊對接接頭，筒體材料022Cr17Ni12Mo2，若選擇B帶墊板鞍式支座是否合適（該鞍座最大允許載荷272kN），如果合適正確標記出此對鞍式支座，并設計位置。（7分）解：（1）根據(jù)設備公稱直徑1500mm，及實際承載能力約100KN，確定選擇重型B、包角為120帶墊板的鞍式支座合適，Q遠小于Q；（2分）（2）鞍座標記為 JB/4712.1-2007 鞍座 B1500-F（1分）JB/4712.1-2007 鞍座 B1500-F（1分）鞍座材