《過程裝備基礎(chǔ)》試題庫總匯

PAGEPAGE3第一種模式（一）填空題（1）A

《過程裝備基礎(chǔ)》試題緒 論的工業(yè)部門的總稱。等形態(tài)為主的材料。和兩類。4 過程裝備中，常見的設(shè)備種類有塔類、爐類、 釜類、機(jī)類、泵類、儲罐和各種換熱設(shè)備。5．隨著過程工業(yè)的發(fā)展，過程裝備也不斷向裝置大型化 、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、性能高級化和技術(shù)綜合化的方向發(fā)展。第二種模式（一）簡要回答下列問題：何謂過程工業(yè)？它是處理什么類型物料的產(chǎn)業(yè)？要點(diǎn)：過程工業(yè)是涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的工業(yè)部門的總稱，它是加工制造流程型物料的產(chǎn)業(yè)。什么叫做過程裝備？要點(diǎn)：過程裝備主要是指過程工業(yè)生產(chǎn)工藝過程中所涉及的典型裝置和設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)過程工業(yè)生產(chǎn)的硬件設(shè)施。過程裝備的基本要求是什么？過程裝備的基本要求是（）安全可靠）滿足生產(chǎn)過程的要求3））優(yōu)良的環(huán)境性能。第1章第一種模式（一）填空題（1）A類難度桿兩端兩個力沿此二力作用點(diǎn)的連線作用構(gòu)件。對所研究物體的位移起限制作用的周圍物體稱為約束。稱為約束反力。。。。。。。是使柔索被拉直的方向。（2）B類難度只限制被約束物體使柔索被拉直方向的位移。。。解除約束是指。。。力在坐標(biāo)軸上的投影是指F的始端Ａ和末端B分別向xaabF在x。（二）判斷題（1）A類難度力偶與力矩一樣都使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，但力偶與矩心無關(guān)（A）A正確 B錯誤力偶可以用力來平衡（B）A正確 B錯誤可動鉸鏈的約束垂直向上指向被約束物體（A）A正確 B錯誤固定端約束限制物體的移動不限制物體的轉(zhuǎn)動）A正確 B錯誤力偶與力矩的作用是完全相同的）A正確 B錯誤光滑鉸鏈約束與光滑面約束本質(zhì)是一樣的（A）A正確 B錯誤受力圖是反映物體受約束反力的圖A正確 B錯誤（2）B類難度柔性物體的受力和二力桿的受力是完全一樣的（B）A正確 B錯誤固定鉸鏈的約束反力的方向是不確定的（A）A正確 B錯誤可動鉸鏈的約束與光滑面本質(zhì)是一樣的（A）A正確 B錯誤固定端約束與鉸鏈約束不同的是固定端約束限制物體的轉(zhuǎn)動（A）A正確 B錯誤力在坐標(biāo)軸上的投影是標(biāo)量，只反映力的大?。˙）A正確 B錯第二種模式（一）簡要回答下列問題：二力桿須滿足什么條件？桿兩端作用的兩個力沿此二力作用點(diǎn)的連線。什么叫約束？約束反力如何確定？要點(diǎn)：對非自由體的位移起限制作用的周圍物體稱為約束。運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的方向相反，約束反力的作用點(diǎn)就在約束與被約束物體的接觸點(diǎn)。鉸鏈約束和固定端約束的區(qū)別是什么？要點(diǎn)：鉸鏈約束只限制移動不限制轉(zhuǎn)動，而固定端約束即限制移動又限制物體的轉(zhuǎn)動。力偶與力矩是否一樣？為什么？要點(diǎn)：不一樣。力矩是力對平面內(nèi)某一點(diǎn)的矩，力偶的作用與位置無關(guān)?？梢院铣蔀橐粋€合力平面平行力系是否都可以合成為一個合力？生力偶矩，不能合成為一個合力。什么是力偶？力偶能否合成為一個合力？力偶能否被一個單獨(dú)的力來平衡？要點(diǎn)：兩個大小相等、方向相反、作用線平行但不重合的力組成的力系，稱為力偶。力矩和力偶矩有什么相同？有什么不同？要點(diǎn)：相同：力矩和力偶矩都會使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)，不同：力矩是力對平面內(nèi)某一點(diǎn)的矩，力偶的作用與位置無關(guān)。力偶具有如下兩個重要性質(zhì)：（l）力偶可以在其作用平面內(nèi)任意移轉(zhuǎn)，而不改變它對剛體的作用效果。（2）只要保持力偶矩不變，可以同時(shí)改變力偶中力的大小和力偶臂的長短而不改變力偶對剛體的作用效果。力偶等效的條件是力偶矩彼此相等。平面力偶系的合成結(jié)果是什么？要點(diǎn)：平面力偶系的合成結(jié)果是作用在平面內(nèi)的一個合力偶。12．平面一般力系向平面內(nèi)一點(diǎn)簡化的結(jié)果是什么？要點(diǎn)：可以得到一個原力系等效的平面匯交力系和平面力偶系。（二）畫圖題畫出BC桿件的受力圖。NACNAB桿作為分離體并標(biāo)出主動力和約束反力。ABPN第三種模式（一）計(jì)算題 A圖示一管道支架ABABC處均為理想的鉸鏈約束圖中尺寸單位均為。試求管架中梁AB和桿BC所受的力。4解：畫受力圖G GNAXNN BCNAY求解約束反力F0 Nx AX

N cos450 （1）BCF0 2GNy

sin45NAY

0 （2）M 0 400G1120GNA

sin45112004004.51120NBC sin451120

8.64(kN)N NAy BC

sin452.89(kN)N NAX BC

cos458.64

26.11(kN)(與假設(shè)方向相反)2某塔側(cè)操作平臺梁AB上，作用著分布力q=0.7kN/m.橫梁AB及撐桿CD示，求撐桿CD所受的力。解：取橫梁ADB為研究對象，畫出其受力圖如下：NAX力F0AYx

NDCN N cos300 （1）AX CDF0 0.5)Ny

sin30NAY

0 （2）5M 0 q(10.5)10.5NA 2

sin3010N 0.7(10.5)2/21.575(kN)CD sin301N 0.5)NAY

sin30262.5(N)N NAX BC

cos301.575

21.364(kN)2圖示支架ABC由均質(zhì)等長桿ABBCGABC處的約束反力。解：BAN GAX

45 C

CX

NBYNBXAX GNAYNN CY NAY AY（a） NAY （b）其中，圖（a）ABC作為研究對象的受力圖，而圖AB究對象的受力圖。l，取整個支架ABC作為研究對象，則有：F0 N NAX

0 （1）由方程（1）解得 N NAX CXF0 NAY2GNCY

0 （2）M 0Al G cos45G(lcos45 cos45)l 2 2 由方程（3）解得 N GCY代入方程（2）得 N GAY

(lcos45lcos45)0（3）6PAGEPAGE9取AB桿為研究對象：lM 0 G cos45l

lcos45N

lsin450B 2GlGlN2

AY AXl0AXGlGlN 2GAX l 2F0 N N 0x AX BXN N GAX BX 2F0 Ny AY

GN 0BYN 0BY7．力偶不能用單獨(dú)的一個力來平衡，為什么圖中的輪子又能平衡呢？解：固定鉸鏈給予輪子一個大小為P方向向上的約束反力，與輪邊緣作用的向下的力P形成一個力偶，這樣才能與輪子所受的力偶相平衡。第2章第一種模式（一）填空題（1）A類難度的效應(yīng)。內(nèi)力是指力。的特性。。稱為內(nèi)力。材料的許用應(yīng)力是指值。公式=E*叫做虎克定律 ，它表示的是 應(yīng)力與應(yīng)變 之間的關(guān)系。稱為應(yīng)力。低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試件在拉伸試驗(yàn)中共經(jīng)4個 變形階段。（2）B類難度0的平面。。截面上任一點(diǎn)應(yīng)力的大小、方向、類型等因素，稱為該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 。材料的強(qiáng)度是指材料在外力的作用下抵抗破壞的能力 。等四個階段。（二）判斷題（1）A類難度力偶與力矩一樣都使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，但力偶與矩心無關(guān)（A）A正確 B錯誤力偶可以用力來平衡（B）A正確 B錯誤膨脹節(jié)是一種可以完全消除軸向應(yīng)力的結(jié)構(gòu)（B）A正確 B錯誤內(nèi)力是指物體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間本身存在的相互作用力（A）A正確 B錯誤由靜力平衡方程不能確定結(jié)構(gòu)的全部約束反力，這種情況稱為超靜定問題（A）A正確 B錯誤分離體所受的外力主要是指主動力（B）A正確 B錯誤（2）B類難度截面法求內(nèi)力的方法與解除約束的方法實(shí)質(zhì)上是一樣的（A）A正確 B錯誤材料的強(qiáng)度高，剛度就一定大（B）A正確 B錯誤材料在彈性變形時(shí)都滿足虎克定律（B）A正確 B錯誤如果構(gòu)件所受外力處于平衡狀態(tài)，構(gòu)件中就沒有內(nèi)力（B）A正確 B錯誤通過構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力分析可以了解物體內(nèi)各點(diǎn)的危險(xiǎn)程度（A）A正確 B錯第二種模式（一）簡要回答下列問題：強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的意義是什么？要點(diǎn)：所謂強(qiáng)度，是指構(gòu)件在外力的作用下抵抗破壞的能力。所謂剛度，是指構(gòu)件在外力的作用下抵抗變形的能力。所謂穩(wěn)定性，是指構(gòu)件保持其原有平衡形態(tài)的能力。能否說材料的強(qiáng)度高，剛度就一定大？要點(diǎn)：不能。材料的強(qiáng)度是構(gòu)件抵抗破壞的能力，與構(gòu)件的結(jié)構(gòu)無關(guān)。剛度是構(gòu)件抵抗變形的能力，與構(gòu)件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。要點(diǎn)：應(yīng)力矢量定義所取的面積是非常微小的,所以可認(rèn)為反映的是一個點(diǎn)的內(nèi)力情況，所以說應(yīng)力能夠表示截面上內(nèi)力的分布。當(dāng)應(yīng)力增大到一定限度時(shí)就會導(dǎo)致構(gòu)件破壞，因而某一點(diǎn)的大小可以表示物體內(nèi)各點(diǎn)的危險(xiǎn)程度。桿件的軸線是如何定義的？軸向拉（壓）桿件的軸線定義為橫截面形心的連線。作用在直桿兩端的外力的作用線與直桿的軸線重合。軸向拉（壓）的變形特點(diǎn)是什么？要點(diǎn)：直桿的拉伸或壓縮變形都是沿軸線的方向。軸向拉（壓）軸向拉（壓）時(shí)橫截面上的內(nèi)力是垂直于軸線的拉力和壓力。應(yīng)力沿橫截面呈均勻分布。軸力和正應(yīng)力的正負(fù)是如何規(guī)定的？定為正，把壓縮時(shí)的軸力規(guī)定為負(fù)?？梢越鉀Q如下三方面的工程計(jì)算問題：（1）強(qiáng)度校核。（2）設(shè)計(jì)截面尺寸。（3）確定許用載荷。什么是絕對變形、相對變形、應(yīng)變？絕對變形是指試件在變形前后長度或角度的變化量。低碳鋼的拉伸試驗(yàn)要經(jīng)歷彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮四個階段虎克定律成立于彈性階段中的線彈性區(qū)域。通過材料的拉伸試驗(yàn)得出材料的強(qiáng)度、剛度和塑性指標(biāo)各是什么？為什么說這些指標(biāo)就能夠表示材料的這些性質(zhì)？要點(diǎn)：強(qiáng)度指標(biāo)為強(qiáng)度極限σb、屈服極限σs。剛度指標(biāo)為彈性模量E。塑性指標(biāo)為材料延伸率δ和斷面收縮率ψ。由于強(qiáng)度指標(biāo)表示材料抵抗外力作用避免引起破壞的能力14．為什么說壓縮試驗(yàn)對脆性材料來說更重要？要點(diǎn)：脆性材料的特點(diǎn)是抗壓能力強(qiáng)，抗拉能力低，塑性性能差，壓縮時(shí)的變形比受拉伸時(shí)要大許多，抗壓強(qiáng)度極限比拉伸時(shí)高約3～6倍，由于其強(qiáng)度極限低，一般脆性材料不作為受拉構(gòu)件。（二）畫圖題1．試求圖示各桿橫截面上的軸力（圖中虛線表示力的作用位置，并作軸力圖。3 2 1 1 2 33 2 1 1 2 3（1）從右到左取3段，分別為1-2-3-3截面，則根據(jù)軸力的平衡，得N=0 N=-2F N=-F1 2 3于是，其軸力圖為：Nx-F –-2F（2）從左到右取3段，分別為1-1、2-2、3-3截面，則根據(jù)軸力的平衡，得N=2F1N=2F-F=F2N=2F-F+2F=3F310于是，其軸力圖為：N3F2F F第三種模式（一）計(jì)算題．圖示鋼桿，已知：桿的橫截面面積等于100mm2，鋼的彈性模量E=2×105MPa，F(xiàn)=10kN，Q=4kN，要求：計(jì)算鋼桿的總變形；畫出鋼桿的軸力圖。（1）形和應(yīng)變31-12-23-3根據(jù)軸力的平衡，得（左N=F=10kN（中）N2=F-Q=10-4=6kN（右）N3=F=10=10kN各段內(nèi)的應(yīng)力：

x1 2 31 2 3（左）

N 10103 1 100106Pa100MPa1 A 100106（中）

N 6103 2 60106Pa60MPa2 A 100106（右）

N 10103 3 100106Pa100MPa3 A 100106各段內(nèi)的絕對變形：NL

(10103)0.2（左）l 11 0.1103m1 EA (2105)106)（中）l

NL 2

(6103)0.2 0.06103m0.06mm2 EA (2105)106)11（右）l

NL 3

(10103)0.2 0.1103m3 EA (2105)106)各段內(nèi)的應(yīng)變：1（左）l11 L1l

51040.12000.10.06（中） 22 L2

2000.1

3104（右） 33 L3（2）計(jì)算鋼桿的總變形

5104200llll0.10.060.10.26mm1 2 3（3）畫出鋼桿的軸力圖鋼桿的軸力圖見下圖。N10kN6kNx試求圖示階梯鋼桿各段內(nèi)橫截面上的應(yīng)力，以及桿的總伸長。已知鋼的彈性模量E=2×105MPa，F(xiàn)=10kN，Q=2kN。211 2解：計(jì)算鋼桿各段內(nèi)的應(yīng)力從左到右取2段，分別為1-1、2-2截面，則各段內(nèi)的軸力和應(yīng)力分別為各段內(nèi)軸力： N1=F=10kNN2=F+Q=10+2=12kN各段內(nèi)應(yīng)力：

N 10103 1 127.4106Pa127.4MPa1 A 103)21412PAGEPAGE16N22 A

12103 38.2106Pa38.2MPa(20103)2計(jì)算鋼桿的總變形NL

24101031000各段內(nèi)應(yīng)力：l1

11EA1

2105

103)24

0.637103m0.637mmNl 11N2 EA1

12103500(20103)22105

0.096103m0.096mm4故鋼桿的總變形 lll0.6370.0960.733mm1 2AB及BCAB桿直徑d=20mBC桿直徑d2=40m，兩桿材料均為Q235鋼。設(shè)重物的重量G=20kN，[σ]=160MPa。問此支架是否安全？解：取B點(diǎn)作為研究對象，畫出其受力圖如下：B根據(jù)其力的平衡方程求未知力F0 Nx

N cos300BCF0 GNy 于是

sin300N G 2010340kNBC sin30 sin30N NAB 計(jì)算各桿應(yīng)力N

cos3040cos3034.64kN34.64103 ABAB A NBC

110.3106Pa110.3MPa[](20103)2440103 31.8106Pa31.8MPa[]BC ABC

(40103)24故構(gòu)件AB和BC均安全。一根直徑L=3mΔL=2.2mm。試求此桿橫截面上的應(yīng)力與此材料的彈性模量E。已知此材料的比例極限σp=210MPa。解：求材料的彈性模量E由于LNL，則EAENLLA

(30103)3(16103)2(2.2103)

203465106Pa203465MPa203.5GPa4求材料的應(yīng)力EEL2034652.2103L 3說明材料的應(yīng)力仍小于比例極限，在彈性范圍內(nèi)。

149.2MPaP

210MPa一根直徑為d=10mm的圓截面桿，在軸向拉力P作用下，直徑減小0.0025mm料的彈性模量E=2×105MPaμ=0.3P。解：求出縱向應(yīng)變d0.00250.00025d 10求應(yīng)力

0.3

8.33104E21058.33104166.7MPa求軸力NNA

103)24

(166.7106)13092N13.1kN軸向拉力P=N=13.1kN第3章第一種模式（一）填空題（1）A類難度受剪構(gòu)件的剪切強(qiáng)度條件是Q[]。AEG、μ三者之間存在著的關(guān)系為G

E。)。圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件是τ ≤[τ] 。max圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度條件是θmax≤[θ] 。nMx=T。n（2）B類難度。在桿件的兩端與桿軸線相垂直的平面內(nèi)作用有兩個大小相等，方向相反的外力偶矩，使桿件的各橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的變形。（二）判斷題（1）A類難度擠壓變形實(shí)際上是壓縮變形（A）A正確 B錯誤Ajy與剪切面的面積A（B）A正確 B錯誤對于任何材料，材料的的許用擠壓應(yīng)力值與該材料的拉伸許用應(yīng)力相等（B）A正確 B錯誤τpτ（A）A正確 B錯誤（2）B類難度在計(jì)算構(gòu)件剪切或扭轉(zhuǎn)中的內(nèi)力時(shí)，均是通過采用截面法來進(jìn)行的（A）A正確 B錯誤在校核材料的剪切和擠壓強(qiáng)度時(shí)，當(dāng)其中一個超過許用值時(shí)，強(qiáng)度就不夠(A正確 B錯誤B)A正確 B錯誤對于承受轉(zhuǎn)矩的軸，如果僅從強(qiáng)度方面考慮，選擇空心軸比實(shí)心軸合理（A）A正確 B錯第二種模式（一）簡要回答下列問題：[τ][σ]之間存在如下近似關(guān)系：塑性材料： [τ]=（0.6～0.8）[σ]脆性材料： [τ]=（0.8～1.0）[σ]什么叫做擠壓應(yīng)力？要點(diǎn)：鉚釘、鍵等聯(lián)接件，除了承受剪切外，在聯(lián)接件與被聯(lián)接件的接觸面上還存在著相互擠壓作用，擠壓處的壓力稱為擠壓力。由擠壓所引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力。圓軸扭轉(zhuǎn)內(nèi)力分析時(shí)，為了保證同一截面上的轉(zhuǎn)矩符號一致，轉(zhuǎn)矩的符號如何規(guī)定？I實(shí)心圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的剪應(yīng)力分布規(guī)律如何？心圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上剪應(yīng)力在橫截面上的分布情況為：中心處為零，最外端為最大。扭轉(zhuǎn)變形用什么量來度量？要點(diǎn)：扭轉(zhuǎn)變形用任意兩個截面間繞軸線的相對轉(zhuǎn)角來度量。第三種模式（一）計(jì)算題沖床的最大沖力F=420kN[jy]=450MPa，被沖剪的鋼板剪切b=350MPd和鋼板的最大厚度δ解：按擠壓強(qiáng)度考慮若對沖頭考慮擠壓強(qiáng)度，其擠壓力Pjy條件式有：

F，擠壓計(jì)算面積Ajy

d2。據(jù)擠壓強(qiáng)度4P jy FPjy A jy d24

[]jy4F[]jy44201034F[]jy4420103(450106)按剪切強(qiáng)度考慮沖頭對被沖剪的鋼板作用，剪切面上的剪力大小QF，則剪切應(yīng)力為QFA 要使沖頭能沖剪鋼板，則應(yīng)有：

F b故

Fb

4201030.0345(350106

0.011m11mm也即最大沖力作用下所能沖剪的圓孔的最小直徑d為34.5mm，鋼板的最大厚度δ為11mm。圖示銷釘聯(lián)接，已知P=18kN，板厚t1=8mm，t2=5mm應(yīng)力[τ]=60MPa[σjy]=200MPad。解：按剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)銷釘具有兩個剪切面，即m-m和n-n截面，各剪切面上的剪力均為QP/2，則剪切應(yīng)力為

Q

P/

2PA 2/4 22P根據(jù)剪切強(qiáng)度條件式有：d

]故 d按擠壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)

2P 218103 13.82103m13.82mm] (60106)若按銷釘中段考慮擠壓強(qiáng)度，其擠壓力Pjy

P，擠壓計(jì)算面積按銷釘圓柱面正投影面積計(jì)算，Ajy

dt1

；若按照銷釘側(cè)段考慮擠壓強(qiáng)度，其擠壓力 P

P/2，擠壓面積A dtjy 2

。因t1

2t2

，所以銷釘中段受到的擠壓應(yīng)力更大，需對此段進(jìn)行強(qiáng)度核算。據(jù)擠壓強(qiáng)度條件式有： jyjy jy

P]dt jy1P 18103故 d 11.25103m11.25mm]tjy 1

(200106)0.00817綜合考慮銷釘?shù)募羟袕?qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，按銷釘直徑d≥13.82mm，取d=14mm。[τ]=80MPa，許用擠壓[σjy]=200MPa[τ]=60MPa[σjy]=200MPa。。解：鍵受到的剪切力如 下圖所示。P mmP可將剪切力近似看作集中作用在剪切面m-m上，則其傳遞的力偶矩為TPd222000所以 P 57142.9Nd 70103校核鍵的剪切強(qiáng)度，易知剪切面上剪力Q=PAbl，則剪切應(yīng)力Q P 57142.9 28.6106Pa28.6MPaA bl 0.0200.1由于[]80MPa，剪切強(qiáng)度足夠。校核鍵的擠壓強(qiáng)度因?yàn)殒I與軸，鍵與齒輪接觸的面積相等，故任取一擠壓面校核即可。由力的平衡條件知：擠壓力Pjy

P，擠壓計(jì)算面積Ajy

hl，則擠壓應(yīng)力2P jy

P 2P 257142.9 95.24106Pa95.2MPajy A

h2

hl 0.0120.118由于jy

]200MPa，擠壓強(qiáng)度也足夠。jy所以，鍵的強(qiáng)度足夠。6．試分析比較圖中兩種齒輪的布局，哪一種布局對提高傳動軸強(qiáng)度有利？解 ：將三個齒輪從左到右分別標(biāo)為ABC輪，分別用截面法分析）軸的轉(zhuǎn)矩，各截面的轉(zhuǎn)矩均按正值假設(shè)，用靜力平衡條件可求各段的轉(zhuǎn)矩。對（a）圖布局：AB段：T Tn1 1

0 T Tn1 1BC段：Tn2

TT2

0 Tn2

TTT1 2 3對（b）圖布局：AB段：T Tn1

0 Tn1

T2BC段：Tn2

TT2

0 Tn2

TTT1 2 3AB布局時(shí)受扭矩為T1

（b）布局時(shí)受扭矩為T。2又知T1

TT2

，顯然T2

T，故（b）布局對提高傳動軸強(qiáng)度有利。13kW85%5r/min，d=75mm，材料為45[τ]=60MP的扭矩圖（假設(shè)T=T=2D。解：傳遞到攪拌軸上的實(shí)際功率19

試校核攪拌軸的強(qiáng)度，并作出攪拌軸PP 385%2.55kW電機(jī)故作用于攪拌軸上的外力矩為T9.55P9.552.554.870kNmA n 5T、T、

相平衡，且TT

，于是TTTTA B C D

B C DTD D

5TD

B C D故B、C、D形成的阻力偶矩分別為T1T14.8700.974kNmD 5A 5TTC B

2TD

20.9741.948kNm利用截面法，可求得AB、BC、CD段截面上的轉(zhuǎn)矩分別為T Tn1 A

0，T Tn1

4.870kNmT TTn2 A B

0，Tn2

TTA

2.922kNmT T 0，T T 0.974kNmn3 D n3 D畫出轉(zhuǎn)矩圖如下圖所示。4.870kNm2.922kNm

可見，最大轉(zhuǎn)矩在ABT T 4.870kNmmax n1實(shí)心軸直徑d=75mm，其抗扭截面模量為W16d3得到最大切應(yīng)力0.974kNm

max

TW

Tmax

4.870103Pa MPa 58.8106 58.8 [Pa MPa d316

(75103)3故此軸強(qiáng)度校核合格。，d2=70mm。已知由輪3輸入的功率P3=30kW，輪1輸出的功率P1=13kW，軸作勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n=200r/min[τ]=60MPa切彈性模量G=8×104MPa[θ]=2°/m。試校核軸的強(qiáng)度和剛度。解：校核軸的強(qiáng)度20PAGEPAGE23輪3傳遞的主動力矩為3T 9.55P3

9.5530 1.433kNm3輪1產(chǎn)生的阻力偶矩為P 13

n 200T9.5519.55 0.621kNm1 n 200由于軸做勻速傳動，力矩T、T、T應(yīng)平衡，1 2 3所以 T2

TT3

1.4330.6210.812kNm用截面法可求出各段軸截面上的轉(zhuǎn)矩分別為（各截面的轉(zhuǎn)矩均按正值假設(shè)：、2輪之間：T Tn1 、3輪之間：T T

0，Tn10 T

T1T

0.621kNm1.433kNmn2 3 n2 3可見最大的轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)在2、3輪之間，但1、2輪之間前半段軸直徑較小，故需分別對兩段截面的切應(yīng)力進(jìn)行校核1、2輪前段：

max1

n1 Td3T

0.621103(40103)3

49.4106Pa49.4MPa161 162、3輪之間：Tmax2

n2 Td3T

1.433103(70103)3

21.3106Pa21.3MPa162 16比較知，最大切應(yīng)力出現(xiàn)在1、2輪之間的前段，且max

49.4MPa[]60MPa，強(qiáng)度足夠。校核軸的剛度因軸的抗扭剛度GI校核1、2

n1

180

T 180n1Tmax1T

GI

d4 G 1320.621103 180 1.77o/m(40103)4 (81010)32、3

n2

180

T 180n2Tmax2T

GI

d4 G2321.433103 180 0.435o/m(70103)4 (81010)32最大扭轉(zhuǎn)角依然出現(xiàn)在1、2輪間前段，且max

1.77o/m[]2o/m，剛度足夠。第4章第一種模式（一）填空題（1）A類難度變形稱為彎曲。稱為梁。三種類型。梁。以橫坐標(biāo)x。指以橫坐標(biāo)x。。。（2）B類難度。（z軸的成反比。進(jìn)行度量。。（二）判斷題（1）A類難度梁的內(nèi)力和變形情況不僅和梁所受載荷有關(guān)，而且與梁的支座條件有關(guān)（A）A正確 B錯誤靜定梁根據(jù)其所受外載荷運(yùn)用靜力平衡條件可以完全確定未知的約束反力（A）A正確 B錯誤梁的彎曲應(yīng)力仍然可用截面法來求解（A）A正確 B錯誤橫截面形狀不同的梁，只要有一個對稱軸且橫截面積相等則其抗彎截面模量是相同的。（B）A正確 B錯誤

（A）maxA正確 B錯誤壓桿失穩(wěn)與壓桿的抗彎剛度不足沒有關(guān)系（B）A正確 B錯誤（2）B類難度靜定梁根據(jù)其所受外載荷運(yùn)用靜力平衡條件可以完全確定未知的約束反力（A）A正確 B錯誤彎矩圖上某點(diǎn)切線的斜率等于剪力圖上相應(yīng)截面處的剪力值（A）A正確 B錯誤剪力圖上某點(diǎn)切線的斜率等于梁上相應(yīng)點(diǎn)處的載荷集度值（A）A正確 B錯誤對于承受彎矩的梁來講，彎矩M愈大，梁的曲率愈小，彎曲變形愈不嚴(yán)重（B）A正確 B錯誤超靜定梁約束反力的求解，關(guān)鍵在于建立反映變形協(xié)調(diào)關(guān)系的補(bǔ)充方程（A）A正確 B錯第二種模式（一）簡要回答下列問題：1．什么是平面彎曲？縱向?qū)ΨQ面內(nèi)的一條平面曲線，因此將這種彎曲稱為平面彎曲。平面彎曲梁的強(qiáng)度條件是什么？

[σ]力。按照梁彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件可以對梁進(jìn)行哪三個方面的強(qiáng)度計(jì)算？按照梁彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件可以對梁進(jìn)行三個方面的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度校核（）確定許用載荷。提高梁的彎曲強(qiáng)度可采用哪些措施？提高梁的彎曲強(qiáng)度可采用的措施為（合理布置支座（2（合理布置載荷合理選擇梁的橫截面形狀。平面彎曲梁的剛度條件是什么？其意義是什么？要點(diǎn)：平面彎曲梁的剛度條件，可表示為：maxy ≤[y]max[θ]θ≤[θ]θmaxx式中[y]和[θ]分別稱為梁的許可撓度和許可轉(zhuǎn)角，由構(gòu)件的具體工作要求來確定。過大，否則會影響正常工作。什么叫做壓桿穩(wěn)定性？表示壓桿穩(wěn)定性的一個重要參數(shù)是什么？要點(diǎn)：所謂壓桿的穩(wěn)定性，就是指壓桿在受到橫向干擾力而發(fā)生彎曲，在干擾力消失之后，壓桿能否恢復(fù)到原來的直線狀態(tài)的問題。表示壓桿穩(wěn)定性的一個重要參數(shù)是臨界壓力Fcr。提高壓桿的穩(wěn)定性的措施有哪些？提高壓桿穩(wěn)定性的措施包括（）提高壓桿的抗彎剛度E2）（）減小壓桿的長度。（二）畫圖題1．畫出圖示梁的剪力圖及彎矩圖解:該梁的的剪力圖及彎矩圖分別為：24-Q主g二 ”`Q主g3.5P

M伙～－2P

-P-25P

X—Pa，" 2．畫出示的力圖。 －f，p6Pp＂勹＂" ＂解:該梁的的剪力圖及P=皈.為：三 g30kN/m- 'I f=30kN/m遼933P9

3.6Pa 丈6P}—· 丈6P}—·．X土4土43．試列出圖示各梁的剪力方程和彎矩方程,并作剪力圖和彎矩圖，求出Qmax和M

。max25題4-1圖解：以下所有求解均以梁最左端為坐標(biāo)原點(diǎn)，以軸中心線為x軸，建立坐標(biāo)系，利用靜力平衡方程求解。求支座B的約束反力，由靜力平衡方程得：RPql2qlB取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：Q(Pqx)q(lx) (0xl)1MPx1qx2 qx2qlx (0xl)12 2作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（，從圖中可知：剪力最大值為Q 2qlmax3彎矩最大值為M

max

ql22262727先求支座A、B約束反力，由靜力平衡方程得：PaR （負(fù)號表示方向向下）A lP(al)RB l取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：PaAB段：QRA

(0xl)lMRA

xPax (0xl)lBC段：QP (lxla)MP(lax) (lxla)作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-b，從圖中可知：剪力最大值為 彎矩最大值為M

maxmax

PPa先求支座A的約束反力，由靜力平衡方程得：R0，MA A

Pa取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：AC段：Q0MPaCB段：QP

(0xa)(0xa)(ax2a)MP(2ax) (ax2a)作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（，從圖中可知：Qmax

P，

max

Pa求支座AB的約束反力，由靜力平衡方程得：1 1R2aqaA

a , R2 A

qa4Rqa1qa3qaB 4 4取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：1ACQRA

qa4

(0xa)1M qax (0x41PAGEPAGE31CBQRA

q(xa)

qaq(xa) qaqx1 4 41 1MRA

xq(xa) (xa)21 qax q(xa)21 4 251 即 Q qaqx (ax451 M qax q(xa)24 2

(ax2a)作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（，從圖中可知：3Qmax

qa45 9M出現(xiàn)在Q0處，即xmax求支座A的約束反力，由靜力平衡方程得：

a處，M4

qa232RP,MA A

P2aPa3Pa（順時(shí)針）取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：AC段：QP (0xa)M3PaPx (0xa)CB段：QP (ax2a)MP(2ax) (ax2a)作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（，從圖中可知：Qmax

P，

max

3Pa求支座AB約束反力，由靜力平衡方程得：5R4aP3a2Pa5Pa，R PA A 45 7RP2PB

P P4 4取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：5AC段：Q

P (0xa)45M Px54

(0xa)5 CD段：Q PP 5 4 4

(ax3a)5 M PxP(xa) Px5 4 4

(ax3a)DBQ747

P x4a)M P(4ax) x4a)4作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（，從圖中可知：7 P，M 7Pa7max 4 max 4求支座A的約束反力，由靜力平衡方程得：1ql , MA A

ql2

（順時(shí)針）取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：QRqxq(lx)A

(0xl)1 1 3 1Mql2

ql2 qx2 ql2 qx2 2 2 2

(0xl)作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（，從圖中可知：3Qmax

ql，M

max

ql22求支座AB的約束反力，由靜力平衡方程得：1 qaR2aA

q(2a)2Pa0，R2 A 21 5Rq2aqa qa qaB 2 2取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：AB段：Qqaqx (0x2a)21 1M qax qx2 2

(0x2a)BC段：QPqa (2ax3a)MP(3ax)qa(x3a) (2ax3a)作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（h，從圖中可知：3Qmax

qa2Mmax

則可能出現(xiàn)在x a或x2a處：12111M| 1xa2

qa2，M8

x2a

qa2故 Mmax

qa2求A、B反約束力，由靜力平衡方程得： 1 1 Rl ql2 q ，RA 2 22

3ql8Rq(ll)B 2

3 9ql ql8 8取距原點(diǎn)x的任意截面，求得剪力方程和彎矩方程如下：3AB段：Q

qlqx (0xl)83 M qlx qx3 8 2

(0xl)l 3 3BC段：Qq(l x)q(lx) (lx l)l 3 32 2 21 3 3M q(lx)2 (lx l)2 2 2作出剪力圖和彎矩圖，見圖P4-（，從圖中可知：5Qmax

ql8M|3xl8

ql l q(l)2 ql2M8 8 2 8 1283 3 1 3 13 3 1 3

xlMmax

M|

xl

ql28QOqlx2QOqlx2qlQPOPalxQOaxPMOxMOxPaMPaOxMOMOx3ql2圖P4-1（a）

QQOxPMPa2PaPaOMPa2PaPaOxM14qa2932qa2OxQ1qa4Ox3qa4M547Pa4PaOxQ5P41P4Ox7P3圖P4-1（d）

QqlOx QqlOxQqaqa2Ox3qa2Q1ql382qlOx5ql8M32M32Ox21qa 98 O x

ql2qa2

O x1ql28圖P4-1（g）第三種模式

（一）計(jì)算題支承管道的懸臂梁AB如圖所示（單位為m。試求：梁AB的彎矩圖。根據(jù)強(qiáng)度條件選擇組成AB。解：求支座A的約束反力，由靜力平衡方程得：RGG2G11kNAM G0.3G(0.3G1.115.51.116.105kNmA以A為原點(diǎn)，AB方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)系，取距原點(diǎn)為x的任意截面，求得彎矩方程如下：AC段：MRxM 11x6.105A ACD段：MRxM G(x0.3)11x6.1055.5(x0.3)A A5.5x4.455DB段：M0作出梁的彎矩圖如圖P4-2示M(kNm) 可見，最大彎矩出現(xiàn)在支座A處Mmax

6.105kNm2.805kNm6.105kNm圖P4-2

x 對單根槽鋼，其最大彎矩為：6.1053.052kNm2由于梁為等截面梁，各段的抗彎模量相同， 故M max

max[]WzM 3.052103W max 21.8106m321.8103mm3z ] 140106根據(jù)普通槽鋼的幾何性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T70，選擇8W25.3103mm3，總高z為80mm，總寬為43mm，具體尺寸見標(biāo)準(zhǔn)。32矩形截面簡支梁CD的尺寸和所受載荷如圖所示。試求：危險(xiǎn)截面的最大正應(yīng)力σmaxA 在AB兩點(diǎn)的正應(yīng)力σ、σA 解：計(jì)算梁受到的最大彎矩由梁受力的對稱性可知支座C、D的約束反力相等，即：1 1RRC D

(qlF) (0.6420)11.2kN2 2設(shè)集中力的作用點(diǎn)為E，將梁分為CE、ED兩段，以C點(diǎn)為原點(diǎn)，CD方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)系，求得彎矩方程：1CE段：MRxC

qx211.2x0.3x221ED段：MRD

(4x) q(4x)211.2(4x)0.3(4x)22因CE段與ED段受力對稱，截面受到的彎矩也應(yīng)對稱。CE段（0x2，M11.2x0.3x2單調(diào)遞增，ED段彎矩自然遞減。故 M M| 11.220.32221.2kNmmax x2bh2 0.120.22由于是等截面梁，且Wz

8104m36 6可得危險(xiǎn)截面的最大正應(yīng)力：M

21.2103 max

maxWZ

26.5106Pa26.5MPa8104危險(xiǎn)截面為集中力F作用的截面。由前面已求彎矩方程得：M 11.210.31210.9kNmAM 11.21.50.31.5216.13kNmB梁各處的慣性矩都一樣，其值為bh3 0.120.23I 8105m4Z 12 1233PAGEPAGE35 MAyA IZMy

10.91030.06 8.18106Pa8.18MPa（拉應(yīng)力）810516.131030.05 BB Z

B 10.08106Pa10.08MPa（壓應(yīng)力）8105也即：由于A、B兩點(diǎn)的彎矩均為正值，而A、B點(diǎn)分別位于對稱中心線的下、上方，因此，A點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)為拉應(yīng)力，B點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)為壓應(yīng)力。第5章第一種模式（一）填空題（1）A類難度在單元中，有三個互相垂直的截面，在這三個截面上只有正應(yīng)力而沒有剪應(yīng)力稱之為主平面。_狀態(tài)。時(shí)，稱這一點(diǎn)處于二向應(yīng)力狀態(tài)。。認(rèn)為最大拉應(yīng)力。第三強(qiáng)度理論是指。_。45°方向的斜截面上。0。（2）B類難度強(qiáng)度理論。是引起材料破壞的主要原因。根據(jù)實(shí)踐和試驗(yàn)的結(jié)果對引起構(gòu)件破壞的原因提出了各種不同的假說將這些假說之為 強(qiáng)度理論。（二）判斷題（1）A類難度一般來說，受外載荷作用的構(gòu)件截面上各點(diǎn)的應(yīng)力是不相同的（A）A正確 B錯誤主應(yīng)力是一點(diǎn)處所有方向截面上的正應(yīng)力的極值（B）A正確 B錯誤最大剪應(yīng)力所在的截面上正應(yīng)力的值為（A）A正確 B錯誤材料如何失效只與材料的性質(zhì)有關(guān)（B）A正確 B錯誤受扭矩作用的軸在任何截面上的應(yīng)力都是剪應(yīng)力（B）A正確 B錯誤（2）B類難度一般地說，通過一點(diǎn)的不同方向截面上的應(yīng)力是不同的（A）A正確 B錯誤一直桿所受拉力不管是否通過軸線，其變形都為拉伸變形（B）A正確 B錯誤一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)是指通過一點(diǎn)不同方向的截面上的應(yīng)力分量的集合（A）A正確 B錯第二種模式（一）簡要回答下列問題：1．一點(diǎn)處應(yīng)力狀態(tài)的概念是什么？如何研究一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)？狀態(tài)。為了研究一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)，需要圍繞該點(diǎn)取出一個微小的實(shí)體稱為微元體，用截面法研究該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。3．什么叫主平面？什么叫主應(yīng)力和主方向？要點(diǎn)：截面上只有正應(yīng)力而沒有剪應(yīng)力，這樣的截面稱之為主平面。主平面上作用的正應(yīng)力稱為主應(yīng)力主平面的法線方向稱為主方向?yàn)槭裁凑f主應(yīng)力是一點(diǎn)處所有方向截面上的正應(yīng)力的極值？力所在的截面上只有正應(yīng)力。什么叫強(qiáng)度理論？這些假說稱之為強(qiáng)度理論。材料的失效形式有斷裂、過度變形、失穩(wěn)、腐蝕疲勞等。材料如何失效不僅與材料的性質(zhì)有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)有關(guān)。什么是最大剪應(yīng)力理論？最大剪應(yīng)力理論的相當(dāng)應(yīng)力是什么？論同理，這一理論通過最大剪應(yīng)力將復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)折算為相當(dāng)?shù)膯蜗驊?yīng)力狀態(tài)。直桿在軸向拉伸情況下，其強(qiáng)度條件用最大剪應(yīng)力表示出來成為： ] 1≤max 2 2在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下,強(qiáng)度條件為：max

132

]≤2當(dāng)量應(yīng)力為： σeq=σ1-σ3≤[σ]式中[σ]仍為軸向拉伸時(shí)的許用應(yīng)力。9變形屬于組合變形。不利。10．如何進(jìn)行組合變形的強(qiáng)度計(jì)算？第三種模式（一）計(jì)算題5．若在正方形截面短柱的中間處開一切槽，其面積為原面積的一半（如圖力增大幾倍？解：初始的壓應(yīng)力 1

F FA 4a2A切槽后危險(xiǎn)截面變?yōu)殚_槽截面，其面積僅為 ，且該截面還受彎曲作用，彎矩使截面2左側(cè)產(chǎn)生拉伸，截面右側(cè)產(chǎn)生壓縮，可與原先壓應(yīng)力疊加，彎矩MFa236PAGEPAGE43切槽后 2

F M1 W 1A Z

2F4a2

1Fa2bh22 68

F 2a2

3F2a2

8F4a2

81第6章第一種模式（一）填空題（1）A類難度鋼和鑄鐵基本上是由鐵、碳兩種元素所組成的，一般含碳量≤.11大于_2.11%_的稱為鑄鐵。16MnR0.16%、含Mn1%。材料的力學(xué)性能是指在外力作用下 表現(xiàn)出來的性能。避免引起破壞的能力。。鋼中的有害雜質(zhì)主要是SP_。20g0.2%。。Q235235。。（合金元素總含量在％以下的鋼材稱為合金鋼。（2）B類難度Q235-A·F的含義是235MPaA鋼（沸騰鋼。。有關(guān)。等方法。。。（二）判斷題（1）A類難度鋼和鑄鐵基本上是由鐵和碳兩種元素所組成的（A）A正確 B錯誤鋼中的雜質(zhì)元素MnSi、SP（B）A正確 B錯誤1kg重量的鋼和1kg重量的鋁的體積是相同的A正確 B錯誤甲類鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（B）A正確 B錯誤16MnR是容器專用的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼A正確 B錯誤鋼材中含有硫和磷等微量元素會降低材料的性能（A）A正確 B錯誤一般地說，高碳鋼的質(zhì)量優(yōu)于低碳鋼（B）A正確 B錯誤（2）B類難度一般說晶粒越細(xì)小，則金屬材料的力學(xué)性能越好（A）A正確 B錯誤可鍛鑄鐵是通過鍛造來獲得毛坯的（B）A正確 B錯誤確切地說，碳鋼和鑄鐵也是一種合金材料A正確 B錯第二類模式（一）簡要回答下列問題：鋼材進(jìn)行熱處理的目的是什么？常用的方法有哪些？。金屬材料機(jī)械強(qiáng)度的物理含義是什么？反映材料機(jī)械強(qiáng)度高低的指標(biāo)主要有哪些？限（σsσ0.2）、強(qiáng)度極限（σb），高溫時(shí)還要考慮蠕變極限交變載荷作用時(shí)則要考慮疲勞極限σ-1。指出下列鋼號代表什么鋼、符號和數(shù)字的含義是什么？1Q23（216Mn（3）15MnV）205）20（60Cr1。（1）普通碳素鋼、材料屈服極限值為235MP。0.16%Mn1%的壓力容器用合金鋼。0.15%、含Mn1%、含V1%的壓力容器用合金鋼。0.2%的壓力容器用鋼。0.2%的鍋爐用鋼。0.03～0.08%、含Cr13%的鉻不銹鋼。金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)主要有哪幾項(xiàng)？用什么符號表示？它們的物理含義是什么？s金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)主要有1）強(qiáng)度指標(biāo)為強(qiáng)度極限b、屈服極限σ（）彈性指標(biāo)為彈性模量E、剪切彈性模量G，塑性指標(biāo)為延伸率δ和斷面收縮率ψ（3）指標(biāo)為沖擊韌度和斷裂韌度（）硬度指標(biāo)為布氏硬度HB）和洛氏硬度HR）。s材料的機(jī)械強(qiáng)度是材料抵抗外力作用避免引起破壞的能力材料的塑性是材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力的能力；硬度是指材料抵抗其它物體壓入的能力，它是衡量材料軟硬的判據(jù)。簡要敘述下列熱處理方法的工藝過程及所能達(dá)到的目的：（1）退火后能達(dá)到強(qiáng)度、剛度下降、而塑性、韌性提高的目的。到高硬度、強(qiáng)度和耐磨性。合金鋼與碳鋼相比有哪些優(yōu)越性能？要點(diǎn)：強(qiáng)度高、通過熱處理可以大幅度提高鋼的屈服強(qiáng)度和改善其綜合性能。過程裝備常常用的非金屬材料有哪些？各有什么用途？要點(diǎn)：高分子材料：主要用于防腐設(shè)備、管道、管件、襯里、涂層及其他防腐元件。陶瓷材料：主要用于防腐蝕零部件如管道、離心泵、換熱器等。復(fù)合材料：大部分也是用于防腐蝕零部件或設(shè)備。解釋下列牌號的含義Q235-B： 235MPa、鋼板質(zhì)量等級為B級。45： 0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。16MnR： 0.16%、含Mn1%的壓力容器用鋼。1Cr18Ni9Ti： 0.08%Cr18%Ni9%Ti1%的鉻鎳不銹鋼。（5）20g：平均含碳量0.2%的壓力容器用鋼。什么叫鋼的熱處理？為什么熱處理能夠改變鋼的性能？不同的材料性能的方法稱為鋼的熱處理。因?yàn)殇撛跍囟茸兓褂型禺悩?gòu)轉(zhuǎn)變的功能，把鋼件加熱至一定溫度（如A氏體轉(zhuǎn)變溫度）以上，通過不同方法冷卻，就可以改變鋼的性能。為什么合金元素能提高鋼的強(qiáng)度？哪些元素的強(qiáng)化作用最顯著？要點(diǎn)：在碳鋼中人為的加入某些合金元素后，由于微觀組織發(fā)生晶格畸變，晶粒細(xì)化，晶界增多，是材料變形變難，從而能提高鋼的強(qiáng)度。Mn、Si、P、Ni等元素的強(qiáng)化作用最顯著。簡述改變碳鋼性能的主要途徑。（1）合金化，在碳鋼中人為的加入某些合金元素，使其性能發(fā)生改變；（2）熱處理，通過熱處理增加或減少強(qiáng)度、塑性等性能，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。第13章第一種模式（一）填空題（1）A類難度。壓力容器按壁厚可以分為薄壁容器和厚壁容器，通常是徑比K≤1.2時(shí)為薄壁容器。。分為第三類容器、第二類容器、第一類容器。。凸形（包括半球形、橢圓形、碟形、無折邊球形。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的長短半軸之比a/b=2。理論來解決各種形狀薄壁容器的應(yīng)力分析與計(jì)算問題。兩部分組成。對于無安全泄放裝置的容器，其設(shè)計(jì)壓力取為p=(1.0～1.10)pw。對于裝有安全泄放裝置的容器，其設(shè)計(jì)壓力一般可取p=(1.05～1.10)。（2）B類難度,第三類容器。。國家標(biāo)準(zhǔn)GB150仍然采用準(zhǔn)則進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)。頂部。。5%。。。（二）判斷題（1）A類難度承受氣壓的薄壁圓筒周向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力的2（A）A正確 B錯誤設(shè)計(jì)壓力不是指表壓，而是指絕壓（B）A正確 B錯誤s（A）A正確 B錯誤容器的名義厚度與設(shè)計(jì)厚度相等（B）A正確 B錯誤容器的有效厚度小于名義厚度（A）A正確 B錯誤常溫工作容器氣壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.15（A）A正確 B錯誤常溫工作容器水壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.15倍。(A正確 B錯誤液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)的目的是相同的（A）A正確 B錯誤16MnR15MnVR鋼容器，液壓試驗(yàn)時(shí)液體溫度不得5°C（A）A正確 B錯誤氣壓試驗(yàn)時(shí)，碳素鋼和低合金鋼容器，氣壓試驗(yàn)時(shí)介質(zhì)溫度不得低于15°C（A）A正確 B錯誤（A）A正確 B錯誤（2）B類難度按無力矩理論求得的應(yīng)力稱為薄膜應(yīng)力，薄膜應(yīng)力沿壁厚是均勻分布的（A）A正確 B錯誤容器做了氣壓試驗(yàn)就不需做氣密性試驗(yàn)（B）A正確 B錯誤由于圓錐形容器錐頂部分應(yīng)力最小，所以開孔宜在錐頂部分（A）A正確 B錯誤工作壓力只對筒體和封頭形成經(jīng)向和環(huán)向載荷，但對裙座則不起作用（A）A正確 B錯誤A)A正確 B錯誤中低壓容器的封頭多為半橢圓形是因?yàn)榕c其它封頭相比受力狀態(tài)最好（B）A正確 B錯誤氣壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)的方式不同，但目的是相同的（B）A正確 B錯誤4MPa的劇毒介質(zhì)容器為二類容器（B）A正確 B錯誤液壓試驗(yàn)時(shí)，筒體的薄膜應(yīng)力不得超過試驗(yàn)溫度下材料屈服點(diǎn)的90%。(A正確 B錯誤滿足強(qiáng)度及使用壽命要求的最小厚度是設(shè)計(jì)厚度（B）A正確 B錯誤A正確 B錯第二種模式（一）簡要回答下列問題：何謂壓力容器？簡述壓力容器的基本組成。。我國壓力容器的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的名稱和代號各是什么？我國壓力容器的國家標(biāo)準(zhǔn)的名稱和代號是GB150和代號是JB4372——壓力容器按其設(shè)計(jì)壓力的大小，可以分為如下五類：常壓容器 p＜0.1MPa低壓容器（代號0.1MPa≤p＜1.6MPa中壓容器（代號M）1.6MPa≤p＜10MPa高壓容器（代號H）10MPa≤p＜100MPa超高壓容器（代號U）p≥100MPa壓力容器的失效準(zhǔn)則有哪幾種？我國的壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)哪個準(zhǔn)則來設(shè)計(jì)的？計(jì)準(zhǔn)則與爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等。我國的壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來設(shè)計(jì)的。要點(diǎn)：無力矩理論在回轉(zhuǎn)殼體中的應(yīng)用條件是：殼體的厚度、中面曲率和載荷連續(xù)，沒有突變，且構(gòu)成殼體的材料的物理性能相同；殼體的邊界處不受橫向剪力、彎矩和轉(zhuǎn)矩作用；殼體的邊界處的約束沿經(jīng)線的切向方向，不得限制邊界處的轉(zhuǎn)角與撓度。有一個條件不能滿足，無力矩理論將不再適用，此時(shí)就必須用有力矩理論來解決。壓力容器的邊緣應(yīng)力是如何產(chǎn)生的？其特點(diǎn)是什么？要點(diǎn)：壓力容器的邊緣應(yīng)力是由邊緣處薄膜變形不連續(xù)引起的，其特點(diǎn)是局部性和自限性。壓力容器設(shè)計(jì)中引入焊接接頭系數(shù)的目的是什么？身的強(qiáng)度削弱。因此，在設(shè)計(jì)中引入焊接接頭系數(shù)φ。定？來的厚度是多少，必須保證有一個不包括腐蝕裕量的容器最小厚度，用δmin表示。我國設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定筒體的最小厚度δmin為：

≥ ，腐蝕裕量另加。3mmmin3mm

≥ ，腐蝕裕量另加。2mmmin2mm容器進(jìn)行壓力試驗(yàn)的目的是什么？常用的試驗(yàn)方法有哪兩種？要點(diǎn)：壓力容器進(jìn)行壓力試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)壓力容器的宏觀強(qiáng)度及密封性能。常用的試驗(yàn)方法有耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)兩種。（二）畫圖題1．試畫出一壓力容器的結(jié)構(gòu)示意圖，并說明其基本組成。解：壓力容器的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示，其基本組成為筒體、封頭、法蘭連接、支座、接管等。第三種模式（一）計(jì)算題體和上下兩半球形封頭組成，承受φ 氣壓為1.5MPa，已知容器的內(nèi)直徑為1m，壁厚為10mm，試按無力矩理論求在該氣壓作用下圓筒體和半球形封頭上產(chǎn)生的應(yīng)力σ、σφ 解：由已知條件，按下列步驟進(jìn)行：φ 按無力矩理論求在該氣壓作用下圓筒體上產(chǎn)生的應(yīng)力σ、φ 在該氣壓作用下圓筒體上產(chǎn)生的應(yīng)力σ、σ

按下面公式計(jì)算φ θ pRpD 2 2 4， 式中p——?dú)鈮?，由題可知p=1.5MPa；Di——容器內(nèi)直徑，由題可知Di=1000mm；δ——容器壁厚，由題可知δ=10mm；D——平均直徑，D=Di+δ=1010mm。將上面所有數(shù)據(jù)代入以上公式，得該氣壓作用下圓筒體上產(chǎn)生的應(yīng)力σ、σ分別為： pR

pD1.51010

φ θ37.88MPa 2 4 41044PAGEPAGE51275.76MPaφ o 按無力矩理論求在該氣壓作用下半球形封頭上產(chǎn)生的應(yīng)力σ、σ在該氣壓作用下半球形封頭上產(chǎn)生的應(yīng)力 φ o φ θ

pRpD 2 4式中p——?dú)鈮?，由題可知p=1.5MPa；Di——容器內(nèi)直徑，由題可知Di=1000mm；δ——容器壁厚，由題可知δ=10mm；D——平均直徑，D=Di+δ=1010mm。o 將上面所有數(shù)據(jù)代入以上公式，得該氣壓作用下半球形封頭上產(chǎn)生的應(yīng)力 o φ θ為：

pR

pD1.51010

37.88MPa 2 4 410力為2.8MPa，工作溫度為常溫，容器的內(nèi)直徑為1200mm16MnR170MPa0.85，封頭則采用整體沖壓成型。考慮腐蝕裕量為3mm，試確定圓筒體的厚度及封頭的厚度。解：由已知條件，按下列步驟進(jìn)行：確定圓筒體壁厚圓筒體的壁厚按下式計(jì)算i pcD Cid 2[]tp 2p——計(jì)算壓力，由題c知p=2.8MPa；c cDi——容器內(nèi)直徑，由題可知Di=1200mm；[σ]t——材料許用應(yīng)力，由題可知[σ]t=170MPaф——焊接接頭系數(shù)，由題可知ф=0.85C2——腐蝕裕量，由題可知C2=3mm。將上面所有數(shù)據(jù)代入上式，得圓筒體厚度為：2.81200 3d1 21700.85由δd1=14.74mm，考慮鋼板厚度負(fù)偏差 C1=0.25mm，再根據(jù)鋼板厚度規(guī)格可選用δn1=16mm厚的鋼板。確定封頭的厚度由于采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其壁厚按下式計(jì)算：i pcD Cid p 2ci式中pc、D、C2及[σ]t與筒體相同，由于封頭的內(nèi)直徑Di=1200mm，選取整體沖壓成型，則i焊接接頭系數(shù)ф=1，將這些數(shù)據(jù)代入上式得橢圓形封頭的厚度為：2.81200 3d2 21701同樣，根據(jù)d2=12.95m，考慮鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.25m，再根據(jù)鋼板厚度規(guī)格可選用n=14mm厚的鋼板。20φ57×3.5mm，求常溫下能耐多大的內(nèi)壓？（厚附加量C=1.5m，20]=130MP。解：由題可知：無縫鋼管的中徑D573.553.5mm，有效壁厚e

C3.51.52mm。根據(jù)承受氣壓圓筒形殼體應(yīng)力計(jì)算公式，可得無縫鋼管壁內(nèi)的周向應(yīng)力：

pDcec于是，可得該無縫鋼管常溫下能耐的內(nèi)壓為：p e

[]221309.72MPac D 53.51600設(shè)計(jì)溫度為100°C，材料為16MnR。解：D1600mmp0.2MPa，i c腐蝕裕量C2mm，由于焊縫為雙面對接焊、局部無損探傷，則可取焊接接頭系數(shù)20.85。由于封頭材料選為16MnR，假定其厚度范圍為0～16mm，查附錄二得材料的許用應(yīng)力t170MPa，根據(jù)圓筒體壁厚設(shè)計(jì)公式，可得圓筒體設(shè)計(jì)壁厚為：p i p

0.21600 221700.850.2d t p 2cδd=3.11mm13-6C1=0.25mm13-6，可初選用δn=4mm厚的鋼板。另外，由于16MnR為低合金鋼，根據(jù)GB150的規(guī)定，容器最小厚度 3mm，腐min蝕裕量另加。因此，容器厚度應(yīng)為：d選用δn=5mm厚的鋼板。

325mm，再根據(jù)鋼板厚度規(guī)格表13-6，應(yīng)綜合考慮，可取其名義厚度為n

5mm。某廠有一臺庫存壓力容器，它由圓筒體和上下兩橢圓形封頭組成，其內(nèi)徑為5000mm16MnR，實(shí)測材料的許用應(yīng)力為170MPa，實(shí)測其圓筒體和橢圓形封頭的最小厚度分別為9.28mm、9.46mm，封頭則采不全，試問該容器是否可用作計(jì)算壓力為3.5MPa、工作溫度為常溫、介質(zhì)無腐蝕性的工況中。解：由已知條件，按下列步驟進(jìn)行：確定圓筒體的計(jì)算壁厚i pcD Cid 2[]tp 2p——計(jì)算壓力，由題c知p=3.5MPa；c cDi——容器內(nèi)直徑，由題可知Di=1000mm；[σ]t——材料許用應(yīng)力，由題可知[σ]t=170MPaф——焊接接頭系數(shù)，由題可知ф=0.85C2——腐蝕裕量，由題可知C2=0。將上面所有數(shù)據(jù)代入上式，得圓筒體厚度為：3.51000 0d1 21700.85確定封頭的計(jì)算厚度由于采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其壁厚按下式計(jì)算：i pcD Cid p 2ci式中